Строение атома водорода и молекулы водорода

Водородная связь объясняет аномально высокие температуры кипения и плавления ряда веществ, аномальную диэлектрическую проницаемость и не соответствующую строению молекул растворимость. Различают два вида водородной связи межмолекулярную и внутримолекулярную. В первом случае атом водорода связывает два атома, принадлежащих разным молекулам (например, растворителям и масляному сырью), во втором случае оба атома принадлежат одной и той же молекуле. Образование водородной связи наиболее вероятно при пониженных температурах с повышением температуры водородные связи ослабляются или рвутся вследствие усиления теплового движения молекул. [c.217]

В молекуле этилового спирта один атом водорода связан с углеродом через кислород (полярная ковалентная связь), а поэтому этот атом водорода более подвижен, чем атомы водорода, связанные с углеродом. В молекуле диметилового эфира все атомы водорода одинаково связаны с атомами углерода (ковалентная связь). Разным строением молекулы объясняется различное отношение этих веш,еств к металлическому натрию. Этиловый спирт взаимодействует с натрием по уравнению [c.273]

Исходя из строения ато.ма водорода а) указать возможные валентные состояния и степени окисленности водорода б) описать строение молекулы Hj с позиций методов ВС и МО в) обосновать невозможность образования молекулы Нз. [c.219]

Центральный атом азота отдает один электрон третьему атому азота, не связанному с водородом. Кроме того, атом азота 1 подвержен хр -гибридизации, а атомы 2 и 3 находятся в хр-гибридном состоянии. Поэтому все атомы азота расположены по прямой, между ними возникают двойные связи, а между азотом 1 и водородом — простая а-связь. Таким образом, в химическом строении молекулы НЫз электровалентность центрального атома азота равна единице, а ковалентность равна 4. В отличие от него атом азота 3, помимо электровалентности проявляет ковалентность, равную двум. Азот 1 трехвалентен. Однако с учетом делокализации л-связей вдоль прямой, соединяющей атомы азота, химическое строение молекулы азида водорода может быть представлено в другом виде (схема П). Тогда отпадает необходимость привлечения формальной концепции об электровалентности. К тому же расстояния между атомами азота [c.254]

Водородная связь проявляется в том, что атом водорода может связывать два других атома, являясь мостиком между ними. Например, существует ион НРг. В воде атом водорода, соединенный с атомом кислорода электронной парой, может притягивать и другой соседний атом кислорода из другой молекулы воды. Благодаря этому в юде такие связи распространяются во всех трех измерениях, и при этом образуются как бы бесконечные цепи и кольца, подобные полимерам. Такое строение воды обусловливает ряд ее аномальных свойств (например, максимум плотности при 4°С). Существование водородной связи объясняется весьма малым размером атома водорода. Поэтому его положительно заряженное ядро —протон — отличается исключительно большим электростатическим полем. Воздействие этого поля приводит к притяжению атомов с избытком электронов и возбуждению временных диполей в нейтральных атомах. [c.158]

Частицы и волны. Теория Бора, с основными положениями которой мы познакомились в 6 и 7, давая возможность определить положение линий в спектре водородного атома (и некоторых других простейших атомных систем), не могла, как это уже указывалось, объяснить ряд других явлений, например различия в интенсивности этих линий. Она оказалась недостаточной также для объяснения строения атомов более сложных, чем атом водорода, и, что особенно важно для химии, не могла объяснить в общем случае связь между атомами в молекулах, т. е. природу химической связи. [c.43]

Специфичность по сравнению с другими соединениями в строение и свойства гидридов вносит атом водорода. Несмотря на кажущуюся простоту строения последнего его соединения весьма различаются по строению и свойствам. В гидридах встречаются все известные типы химической связи ионная, ковалентная, металлическая и водородная [1, 2, 11, 12]. Их молекулам свойственны различные типы и формы пространственных структур. Кроме того, гидриды могут быть в любом из агрегатных состояний. [c.15]

В проблеме водородной связи существенное значение имеет вопрос о состоянии в ней атома водорода. По широко распространенным представлениям в симметричных молекулах, например КО—И—-ОК, связывающий атом водорода занимает одинаковое положение относительно обеих групп и принадлежит им в равной мере, так что эти молекулы имеют строение КО—-Н---ОК. Такая делокализация водорода должна частично или полностью встречаться также в несимметричных молекулах. По другим представлениям, атом водорода прочно связан с одной из обеих групп или может перемещаться с конечной скоростью от одного положения (а) к другому (Ь). Последнее дает таутомерную систему [c.399]

Еще не изжито до конца мнение, согласно которому теория химического строения сводится к формальной схеме, позволяющей рисовать органические молекулы, приписав атому водорода одну черточку валентности, кислороду и сере — две, азоту и фосфору — три, а углероду — четыре. Бутлеров был бесконечно далек от такого подхода к делу и считал валентность атома углерода, как и других элементов, переменной. Труды Бутлерова сохранили свое значение до сего времени, поскольку он верно решил коренные методологические проблемы органической химии, над которыми безуспешно бились его современники. [c.9]

Построение системы энергетических уровней завершается размещением на них соответствующего числа электронов. В нашем случае на двух молекулярных орбиталях можно разместить четыре электрона, которые соответствуют образованию различных молекул и ионов. Это достигается следующим образом. Один электрон в системе из двух орбиталей а и а выбирает а как имеющую наиболее низкую энергию. Такое состояние отвечает образованию простейшей молекулы — молекулярного иона водорода HJ. Этот ион в теории молекул играет такую же роль, как атом водорода в теории строения атомов. В частности, принципиально важным является существование химической связи, образованной одним электроном. Второй электрон также направится на орбиталь а, и в соответствии с принципом Паули спины этих двух электронов должны быть спарены. [c.186]

Задача 10.3. Рассчитать по РМХ электронное строение гипотетической молекулы НН, где Н — атом водорода с нотенциалом ионизации 20 эВ и орби- [c.299]

Молекула воды имеет угловое строение в вершине угла, равного в парах 104"27 (во льду 109°), помещается атом кислорода, на расстоянии 0,096 нм помещаются атомы водорода. Электронные облака водородных и кислородных атомов перекрываются так, что их оси направлены к углам тетраэдра. К двум другим углам тетраэдра направлены оси облаков jo-электронов кислорода, так что в целом электронная структура молекулы воды тетраэдрическая. Пары электронов атома кислорода, не использованных для связи с протонами, создают существенный избыток электронной плотности в одной части молекулы, другая часть (та, где находятся протоны) имеет избыточный положительный заряд это обстоятельство наряду с угловой формой молекулы объясняет наличие у воды момента диполя и, как следствие, сил взаимодействия между молекулами Н—О—И. Между внешними парами электронов кислорода и протонами соседних молекул воды возникают водородные связи, играющие существенную роль в формировании структуры всей массы жидкости. Каждая молекула воды может участвовать в образовании четырех таких связей две из них образуются [c.243]

По свойствам данного вещества можно определить строение его молекулы, а по строению предвидеть его свойства. Например, в уксусной кислоте щелочь нейтрализует только один из четырех атомов водорода, что позволяет судить о том, что только один атом водорода связан с кислородом [c.61]

Изобразите строение циклопропана, циклобутана и циклопентана с плоскими циклами. Укажите величину внутреннего валентного угла атома углерода в каждом цикле и его отклонение от 109,5° (тетраэдрический атом углерода). Отметьте, в каких конформациях (заслоненных или заторможенных) находятся соседние атомы водорода. В каких случаях должны наблюдаться значительные угловые напряжения, торсионные напряжения Какое строение имеют реальные молекулы циклопропана, циклобутана и циклопентана [c.110]

У некоторых молекул, содержащих в своем составе атом водорода, соединенный с сильно электроотрицательными элементами, имеющими малые атомные радиусы (Р, О, 5, N и др.), проявляется так называемая водородная связь. Водородная связь является как бы дополнительной связью, возникающей вследствие особого строения атома водорода. В атоме водорода имеется всего один электрон. При потере его у атома водорода остается только ядро—протон, размер которого в тысячи раз меньше ионов других элементов. [c.68]

В ароматическом ряду также осуществляется подобная этилену (так называемая тригональная) гибридизация. Действительно, например, в бензоле каждый атом углерода образует три ст-связи (две с атомами углерода и одна с водородом). Тригональная гибридизация устанавливается в результате того, что все атомы углерода и водорода в бензоле находятся в одной плоскости. При этом атомы углерода образуют правильный шестиугольник, а связи С—Н направлены под углами 120° к связям С—С. Шесть п-электронов расположены перпендикулярно к плоскости молекул. Подобное строение имеют и [c.333]

Водородная связь объясняет аномально высокие температуры кипения и плавления ряда веществ, аномальную диэлектрическую проницаемость и не соответствующую строению молекул растворимость. Различают два вида водородной связи межмолекулярную и внутримолекулярную. В первом случае атом водорода связывает два атома, принадлежащих разным молекулам (б), во [c.26]

После открытия электрона и протона эта модель была рассмотрена физиками, занимавшимися вопросами строения атомов, и стало очевидным, что прежнюю теорию движения частиц (законы Ньютона), а также теорию электричества и магнетизма нельзя применить к атому. Согласно электромагнитной теории, при вращении электрона вокруг ядра должен возникать свет, частота которого должна быть равной частоте вращения электрона в атоме. Такое испускание света движущимся электроном подобно испусканию радиоволн при прямом я обратном движении электронов в передающей радиоантенне. Однако по мере продолжения непрерывного испускания атомом энергии в виде света электрон должен был бы двигаться по спирали, все больше и больше приближаясь к ядру, и частота его движения вокруг ядра должна была бы все возрастать. В соответствии с этим по старым (классическим) теориям движения и электромагнетизма атомы водорода должны были бы давать спектр всех частот непрерывный спектр). Но это противоречит экспериментальным данным спектр водорода, получаемый в разрядной трубке, содержащей атомы водорода (образующиеся в результате диссоциации молекул водорода), состоит из дискретных линий, как показано на рис. 5.7. Кроме того, известно, что объем, который занимает атом водорода в твердом или жидком веществе, соответствует диаметру атома, равному примерно 200 пм, между тем прежние теории атома водорода не объясняли, каким образом электрон удерживается на определенном расстоянии, а не перемещается все ближе и ближе к ядру, и диаметр атома не становится значительно меньше 200 пм. [c.120]

Квантовая теория, которая в начале XX в. произвела переворот в физике, необходима для понимания химии. Например, спектры, строение периодической системы, конфигурации молекул и их свойства нельзя объяснить без квантовой теории. В первой главе этой части рассмотрено историческое развитие квантовой теории и ее применение к простым модельным системам, включая частицу в ящике, гармонический осциллятор и атом водорода. Однако из-за сложности математических расчетов невозможно провести полное рассмотрение. В следующей главе даны основные представления о симметрии, так как простые молекулы и их волновые функции обладают высокой симметрией. [c.361]

Химическим строением Бутлеров назвал последовательность связи атомов в молекуле. Он указал, каким путем на основании изучения химических реакций данного вещества можно установить его структуру и написать структурную формулу, которая для каждого химического индивидуума является единственной адэкватной. В соответствии с этой формулой можно и синтезировать данное соединение. Свойства определенного атома в соединении прежде всего зависят от того, с каким атомом он связан. Так, свойства водорода, связанного с кислородом, иные, чем водорода, связанного с углеродом, и, зная эти свойства, можно установить, с каким атомом связан интересующий нас атом. Например, атом водорода, связанный с кислородом, как в спиртах, способен замещаться на натрий при действии металла (так же как водород в воде — неорганическом прототипе с тем же характером связи), а водород, связанный с углеродом, обычно инертен по отношению к натрию. На свойства данного атома влияют и другие его соседи, непосредственно с ним не связанные. Хотя это влияние более слабое, но оно такн е должно быть учтено при установлении химического строения. [c.17]

Исследована структура триклинной формы HsOEP [132J,. строение молекулы которой аналогично строению молекулы НгТРЬР в триклинной форме также имеется два типа пиррольных колец с такой же разницей в значениях валентных углов и длин связей (см. табл. 6). Атом водорода пиррольного кольца тоже выходит из плоскости порфинового ядра и расстояние между атомами водорода, связанными центром симметрии, равно 2,36 А. Можно отметить, кроме того, удлинение связи между атомами углерода Сь, при которых атомы водорода замещены углеводородными радикалами. [c.234]

В хмолекуле бензола на один атом углерода приходится один атом водорода, но водород одновалентен, а углерод четырехвалентен. Каким же может быть строение такой молекулы А оно должно соответствовать всем химическим свойствам бензола Многих дней напряженной работы и многих бессонных ночей стоило Кекуле решение этой задачи. Говорят, что, размышляя над строением бензола, Кекуле однажды задремал и увидел формулу, которую так долго искал, во сне. Вот она, эта структурная формула [c.18]

К тому атому углерода, к которому присоединен атом водорода, должно приводить к изменению частот. Так, например, ряд насыщенных галогенпроизводных углеводородов поглощает в области 3090—3010 мr , что обусловлено смещением полос СН под влиянием атома галогена, цис-и грйН.с-Дихлорэтилены поглощают при 3085 см , метил-бромид и метилиодид поглощают при 3058 см а хлористый метилен — при 3049 сж . Фокс и Мартин [26] подчеркивают, что даже в случае нормальных углеводородов необходимо основываться на исследовании молекул, близких по строению к анализируемым. Изменения полос поглощения СН при переходе от алифатических систем к ароматическим уже отмечались и будут более подробно обсуждаться в разделе, посвященцом циклическим системам. Возможность появления полос в области 3090— 3000 обусловленных этими структурами или галоген-производными насыщенных углеводородов, должна учитываться при проведении отнесения частот в этой области, и подтверждение ожидаемого типа двойной связи должно быть найдено еще в какой-либо части спектра. [c.53]

Раз уж мы удостоверились, что квантовая механика объясняет свойства атомов и молекул, то нам подобает приспособить ход наших рассуждений к этой модели. Атом водорода —это пример, из которого можно получить наибольшее количество информации, ибо для него возможно точное решение уравнения Шредингера. Ни для какой другой системы из атомов (или молекул), включающей два или более электрона, точного решения нет, хотя можно ввести приближения, которые позволят подойти очень близко к истинным решениям. Такие многоэлектронные атомы будут рассмотрены в гл. 2, когда можно будет воспользоваться всемиТпреимуществами четкого понимания строения атома водорода. [c.35]

Ион водорода и водородная связь. В 1887 г. М. А. Ильинский высказал и ооосновал утверждение, что хотя водородный атом может соединяться валентной связью лишь с одним атомом, но в случаях связи с кислородом или азотом тяготеть может к двум таким атомам . Близкие к этому взгляды высказал примерно в то же время Н. И. Бекетов. Развитие наших знаний о строении и свойствах молекул подтвердило это и привело к открытию еще одной своеобразной формы связи как между атомами, принадлежащими различным молекулам, так и между атомами одной и той же молекулы. Это — связь через водородный атом. [c.82]

Необычные свойства воды объясняются ее строением. Молекула воды нелинейна — угол между связями Н—О—Н равен 104°27. Связи Н—О ковалентны, однако они полярны, т. е. некоторый положительный заряд несут атомы водорода, а отрицательный — атом кислорода. Вследствие этого связанный атом кислорода способен притягивать атом водорода соседней молекулы с образованием водородной связи, что существенно повышает общую энергию связи. Таким образом, молекулы в воде ассоциированы. В кристаллах льда водородные связи еще сильнее. В силу высокой полярности молекул Н2О вода является растворителем других полярных соединений, не имея себе равных. [c.101]

Процесс алкилировання заключается в присоединении олефина к парафину с образованием соответствующего углеводорода более высокой молекулярной массы. С точки зрения строения молекулы, образовавшийся углеводород можно рассматривать как исходный парафин, у которого один атом водорода заменен алкильной группой. Однако основная реакция сопровождается рядом побочных, в результате чего образуется более или менее сложная углеводородная смесь. [c.95]

Строение молекулы можно формализовать при помощи теории графов, как это делают Валентинуцци, и получить количественные характеристики структурных параметров. Структурною формулу можно рассматривать как плоский граф, содержащий определенное количество вершин (атомов) и ребер (связей). В первом приближении вершины берутся как бескачественные абстрактные точки, различающиеся лишь числом ребер и своим положенцем на графе. В графе могут встречаться группы однотипных вершин, тождественных по своим характеристикам. Можно рассчитать вероятность нахождения в данном молекулярном графе вершины определенного типа. Так, граф молекулы бензола содержит 12 вершин, из них по шести тождественных для углеродов и водородов. В таком случае вероятность того, что данная вершина окажется атомом углерода, будет Рс = =- . Это же значение имеет вероятность встретить, в вершине атом водорода рн [c.147]

Донорно-акцепторная схема водородной связи, как указывают К. Е. Яцимирский и другие ученые, хорошо согласуется со строением кристаллов льда атомы кислорода находятся в тетраэдрическом окружении водородных атомов, создается неплотная структура. Молекула Н2О имеет две неподеленные пары электронов и два водородных атома, что оптимально по сравнению с МН, и НР. У ЫНз — три атома водорода и одна неподеленная пара, у НР — три неподеленные пары и один атом водорода. Температура кипения воды поэтому выше, чем аммиака и фтороводорода, хотя фтор более электроотрицспелен, чем кислород. [c.128]

Существуют также соединения, в которых на каждую связь приходится меньше двух электронов. Для молекулярного иона водорода Нз+ энергия связи составляет 267 кДж/моль при длине ее 0,106 нм. Это стабильно существующее образование, связь между. "1ротонами которого осуществляет один-единственный электрон. Другим примером вещества с дефицитом валентных электронов может служить молекула диборана (борэтан) ВгНб. В отличие от этана СгНб в молекуле диборана всего 12 валентных электронов. (6 от двух атомов бора и 6 электронов от атомов водорода). Изучение свойств диборана позволило установить строение его молекулы (рис. 54). Атомы водорода, через которые связываются два атома бора, называются мостиковыми. На рис. 54 мостиковые атомы водорода связаны с бором пунктирными линиями. Кроме того,, мостиковые атомы водорода лежат на плоскости, перпендикулярной плоскости расположения атомов бора. По своей геометрии ди-боран представляет собой два тетраэдра с общим ребром из мос-тиковых атомов водорода. Каждый мостиковый атом водорода образует две мостиковые связи Как видно из рис. 54, в молекуле диборана восемь межатомных связей, которые обслуживают всего лишь 12 электронов (вместо 16). Это возможно потому, что каж- [c.118]

Низшие спирты до пропилового С3Н7ОН включительно смешиваются с водой в любых соотношениях. Далее с повышением молекулярного веса растворимость их быстро падает. Высшие спирты практически нерастворимы в воде. Это явление можно объяснить, если рассматривать одноатомные спирты как производные воды, в молекуле которой атом водорода замещен на углеводородный радикал Н—ОН и К—ОН. Низшие спирты (метиловый II этиловый) с малым числом углеродных атомов в молекуле будут наиболее близки по своему строению к воде и поэтому легко смешиваются с ней. По мере же увеличения числа атомов углерода в моле- [c.94]

Как показывает строение молекулы, норсульфазол являете производным сульфаниламида, у которого один атом водорода амидной группы замещен на тиазоловое кольцо. Последнее имеет два гетероатома — серу и азот. Такие соединения отличаются малой токсичностью. [c.255]

Существуют также соединения, в которых на каждую связь приходится меньше двух электронов. Для молекулярного иона водорода энергия связи составляет 267 кДж/моль при длине ее 0,106 нм. Это стабильно существующее образование, связь между протонами в котором осуществляет единственный электрон. Другим примером вещества с дефицитом валентных электронов может служить молекула диборана (борэтан) ВгНе- В отличие от этана СгНе в молекуле диборана всего 12 валентных электронов (6 от двух атомов бора и 6 от атомов водорода). Изучение свойств диборана позволило установить строение его молекулы (рис. 48). Атомы водорода, через которые связываются два атома бора, называются мастиковыми. На рис. 48 мостиковые атомы водорода связаны с бором пунктирными линиями. Кроме того, мостиковые атомы водорода лежат на плоскости, перпендикулярной плоскости расположения атомов бора и остальных четырех атомов водорода. По своей геометрии диборан представляет собой два тетраэдра с общим ребром из мостиковых атомов водорода. Каждый мостиковый атом водорода образует две мостиковые связи. Как видно из рис. 48, в молекуле диборана восемь межатомных связей, которые обслуживаются всего лишь 12 электронами (вместо 16). Это возможно потому, что каждый мостиковый атом водорода может образовать с двумя атомами бора двухэлсктронную трехцентровую связь В—И—В. При образовании последней возможно перекрывание двух гибридных ярЗ орбиталей от двух атомов бора и -орбитали атома водорода (рис. 49). Ввиду изогнутости мостиковой связи В---И—В и ее иногда называют "банановой" связью [c.87]

В предыдущей главе в качестве простейшей частицы был рассмотрен атом водорода и описание сложных атомов основывалось на данных, полученных нри его изучении. Тот же метод будет использован и здесь. На примере наиболее простой молекулы, молекулярного иона водорода мы выявим существенные особенности строения молекул, а затем обсуднм более сложные и химически более интересные частицы. [c.509]

Рассмотрим вначале структуру, которую можно ожидать для соединения водорода с фтором — самым легким элементом седьмой группы. Атом водорода имеет одну орбиталь и один электрон. Следовательно, он может достигнуть конфигурации гелия в результате образования одной ковалентной связи с другим элементом. Фтор имеет семь электронов на внешней оболочке ( -оболочке). Эти семь электронов занимают четыре орбитали -оболочки. Они соответственно образуют три пары электронов на трех орбиталях, а на четвертой орбитали имеется один электрон. Отсюда следует, что атом фтора также может достигнуть аргоноидной конфигурации путем образования одной ковалентной связи с использованием одного своего электрона. Таким образом, приходим к выводу, что фтористый водород имеет молекулу следующего строения [c.131]

В предыдушцх разделах в качестве простейшей частицы рассматривался атом водорода и описание сложных атомов основьшалось ва данных, полученных при изучении атома водорода. Теперь иа примере наиболее простой молекулы - молекулярного иона водорода Нг - мы сначала выявим наиболее существенные черты теории строения молекул, а затем обсудим более сложные и химически более интересные молекулы. [c.20]

Большинство элементов, вошедших в табл. 8.3, образует карбонилгидриды, часто кластерного строения, причем атомы водорода в них играют роль мостиков между двумя и тремя атомами металла. В некоторых кластерах металлов атом водорода занимает положение в пустотах, например в НМЬб1ц (разд. 9.10.3 и 22.3.3). Структуры карбонилов металлов рассмотрены в гл. 22 здесь же приведено лишь несколько примеров молекул, в которых атом Н непосредственно связывает два атома металла [c.20]

В тех случаях, когда молекулы HjO или DjO образуют несимметричный комплекс (Н и Hj образуют разные связи), частота их деформационных колебаний продолжает описываться коммулами (26) и (27). Однако в том случае, когда асимметричный комплекс образует молекула HDO, его строение оказывается неоднозначным. Возможны два случая, каждому из которых соответствуют свои собственные частоты. Частота деформационного колебания молекулы H DO—у которой атом водорода образует более прочную связь, чем атом дейтерия (атом, образующий более прочную водородную связь, отмечен звездочкой), [c.84]

Гораздо реже атом водорода можно заменить на гораздо более тяжелый атом какого-нибудь металла или галлоида. Если при этом строение молекулы, ее геометрия и силовые постоянные остальных связей не меняются, то такая замена атомов приведет к исчезновению полос voK-колебаний и тем самым — к уверенному их определению. Тем не менее и в этом случае остаются справедливыми все трудности, связанные с резонансом уровней. [c.158]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология