Форма электронных облаков в атомах

Внутренняя структура молекул воды. Молекулы воды состоят из водорода и кислорода. С современных позиций строения атома электронные облака молекул воды расположены в форме неправильного тетраэдра. Атом кислорода оказывается при этом в центре, а два атома водорода — в противоположных углах одной из граней куба. Угол между ними составляет 104°ЗГ. Два из восьми электронов атома кислорода расположены около ядра, два других связаны с атомами водорода, а две неподеленные пары [c.8]

Представление об электронных парах в молекулах позволяет объяснить валентные углы и геометрическую форму - конфигурацию молекул. Простой метод определения конфигурации молекул предложен канадским физикохимиком Гиллеспи. В основе этого метода лежит модель отталкивания локализованных электронных пар валентной оболочки атомов. Предполагается, что каждая пара электронов, окружающих данный атом, образует электронное облако. Электронные облака связываемых атомов вследствие взаимного отталкивания располагаются возможно дальше друг от друга. В первом приближении отталкивание всех облаков можно считать одинаковым, тогда в зависимости от их числа они будут располагаться так, как указано ниже [c.73]

Подведем некоторые итоги сказанному. Состояние электрона в атоме может быть описано с помощью четырех квантовых чисел п, I, П11 и т.,. Они характеризуют спин, энергию электрона, объем и форму пространства, в котором вероятно его пребывание около ядра. При переходе атома из одного квантового состояния в другое, в связи с чем меняются значения квантовых чисел, происходит перестройка электронного облака. При этом атом поглощает или испускает квант энергии. [c.19]

Четыре гибридные орбитали атома углерода расположены под углом 109,5° друг к другу,— они направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. На рис. 75 показана форма электронных облаков для гибридных орбиталей углеродного атома. Как видно из рис. 74 и 75, гибридная орбиталь сильно вытянута в одну сторону от ядра. Это обусловливает гораздо более сильное пере- [c.165]

Важное значение для протекания химических реакций имеет распределение заряда в молекулах. В отсутствие электрического поля атом представляет собой электрически симметричное образование. Из формы электронных облаков 5- и р-электронов (это верно и для электронов с более высоким значением азимутального квантового числа) нетрудно определить, что средняя координата электрона совпадает с ядром. Действительно, электронное облако симметрично относительно центра атома и, таким образом, вероятность найти электрон в точке с координатами х, у, г такая же как в точке с координатами —х, —у, —г. Средняя координата электрона лежит посередине между этими точками, т, е. в центре атома. [c.87]

Ответ. Ковалентные связи в органических соединениях образуются при перекрывании электронных облаков. Атом углерода имеет четыре валентные орбитали 2з, 2р , 2ру, 2р . При образовании связи все эти орбитали (или некоторые из них) изменяют свою форму — происходит так называемая гибридизация орбиталей. Гибридные орбитали атома углерода могут перекрываться с орбиталями других атомов. Например, в молекуле метана СН4 четыре связи [c.7]

Четыре р -гибридные орбитали атома углерода расположены под углом 109,5° друг к другу, они направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. На рис. 18 показана форма электронных облаков углеродного атома в молекуле метана гибридная орбиталь сильно вытянута в одну сторону от ядра. [c.85]

На рис. 18 даются кривые радиального распределения вероятностей локализации электронов для р-, (1- и /-состояний в функции атомных радиусов, максимумы которых отвечают определенным расстояниям. Однако формы электронных облаков здесь значительно усложнены. В отличие от 5-об-лаков, все остальные не имеют сферической симметрии. Не вдаваясь в теоретические детали этого вопроса (см. специальные руководства), отметим, что для -облака его форма не меняется, независимо от того, накладывается ли на атом внешнее магнитное или электрическое поле (здесь влияет только величина радиуса). [c.35]

Атом лития на 25-подуровне имеет один неспаренный электрон и, следовательно, соединение должно иметь состав LiH. У атома бериллия этот подуровень заполнен и нет ни одного неспаренного электрона, следовательно, бериллий не должен образовывать ни одной химической связи. У бора и следующих за ним элементов (С, N, О, F) происходит последовательное заполнение 2р-подуровня, и атомы этих элементов будут иметь определенное число неспаренных электронов. Если при образовании связей учитывать только наличие неспаренных электронов, то для этих элементов должны образоваться следующие водородные соединения ВН, СН , NH3, Н7О, HF. Отсюда видно, что, применяя только обменный механизм образования химической связи, можно вступить в противоречие с экспериментальными данными бериллий образует соединение с водородом состава ВеНг, водородные соединения бора также имеют другой состав, а простейшее соединение углерода с водородом имеет состав СН4.Устранить это противоречие можно, предположив, что атомы элементов второго периода в образовании молекул участвуют в возбужденном состоянии, т.е. происходит распаривание 5-электронов и переход их на р-подуровень. Но тут возникает другое несоответствие с опытными данными. Поскольку энергии 5- и р-электронов различны, то и энергии образуемых ими химических связей должны отличаться, а, следовательно, подобные связи Э-Н должны иметь разную длину (в зависимости от того, орбитали какого типа принимают участие в их образовании). Согласовать теорию и эксперимент можно, введя предположение об усреднении энергий 5- и р-подуровней и образовании новых уровней, на которых энергии электронов, находящихся уже на орбиталях другого типа, одинаковы. А раз это так, то по правилу Хунда, в атоме появляется максимальное число неспаренных электронов. Эта гипотеза получила название явления гибридизации, а орбитали, образующиеся в результате усреднения энергий подуровней, называются гибридными. Естественно, что при этом меняются и форма электронных облаков, и их расположение в пространстве. В зависимости от того, какие орбитали участвуют в образовании гибридных орбиталей, рассматривают различные типы гибридизации и пространственные конфигурации образовавшихся гибридных орбиталей (см. рис. 14.). Число получившихся гибридных орбиталей должно быть равно общему числу орбиталей, вступивших в гибридизацию. В зависимости от того, какие орбитали взаимодействуют между собой, рассматривают несколько типов гибридизации [c.48]

Для простоты рассуждения возьмем не сложно построенную молекулу, а отдельный атом с шаровидной формой электронного облака, В таком атоме центры тяжести положительного и отрицательного зарядов находятся в центре шара, т. е. совпадают. Оказывается, что при наложении внешних электрических сил электронное облако смещается, а центры тяжестя положительного. и отрицательного зарядов раздвигаются на определенное расстояние. Таким образом, при наличии электрического поля атом поляризуется — происходит разведение разноименных зарядов. При этом степень поляризации атома зависит от напряженности электрического поля, с увеличением напряженности поля увеличивается и смещение электронов атома под действием электрических сил. [c.78]

Сферическая форма электронного облака 5-электрона не меняется при наложении на атом внешнего электрического или магнитного поля (/=0). [c.71]

Состояние валентных электронов в атоме углеро-д а. Как показано в схеме на рис. 4, атом углерода имеет во внешнем слое четыре валентных электрона. Состояние их не одинаково. Один из них, двигаясь вокруг ядра, образует шаровое облако (рис. 6, схема /), подобное облаку электрона в атоме водорода ( -состояние электрона). Облака трех других электронов (рис. 6, схема //) имеют форму объемных восьмерок (гантелей) с перетяжкой в области ядра и ориентированных в трех взаимно перпендикулярных направлениях (р-состояние электрона). [c.30]

Электронные облака х-электронов, как сказано выше, имеют шаровидную форму, следовательно, обладают шаровой симметрией и не обладают направленностью в пространстве. Электронные же облака р-электронов располагаются в пространстве перпендикулярно друг другу по трем осям координат х — х, у — г/, z — z (рис. 7). Когда атом поглощает энергию и возбуждается, электроны меняют свое расположение на уровнях и подуровнях. Вместе с этим изменяется форма электронных облаков. [c.45]

Чаще атом образует связи за счет электронов разных энергетических состояний. Например, у возбужденного атома бериллия (валентная конфигурация 2s 2p ) в образовании связи участвуют один s- и один р-электроны, у возбужденного атома бора 2s 2p )— один s- и два р-электрона, у возбужденного атома углерода (2s 2p ) — один s- и три р-электрона и т. д. В этом случае происходит так называемая гибридизация первоначальная форма электронных облаков (орбиталей) взаимно изменяется, и образуются облака (орбитали) новой, но уже одинаковой формы. На рисунке 72 схематически показан вид гибридного облака, возникающего при комбинации облаков s- и р-электронов. Гибридное sp-об-лако имеет большую вытянутость по одну сторону от ядра, чем по другую. Вследствие этого перекрывание облаков будет более полным, и связи, образованные за счет участия гибридных облаков, более прочны, чем связи, образованные отдельными s- и р-облаками. Гибридизация связана с энергетическим выигрышем за счет образования более прочных связей и более симметричного распределения электронной плотности в молекуле. Чтобы гибридное состояние было устойчивым, необходимы энергетическая близость и доста- [c.85]

Для простоты рассуждения возьмем не сложно построенную молекулу, а отдельный атом с шаровидной формой электронного облака. В таком атоме центры тяжести положительного и отрицательного зарядов находятся в центре шара, т. е. совпадают. Оказывается, что при наложении внешних электрических сил электронное облако смещается, а центры тяжести положительного и отрицательного зарядов раздвигаются на определенное расстояние. Таким образом, при наличии электрического поля атом поляризуется — [c.139]

Облака так называемых - и / -электронов (т. е. электронов с орбитальными квантовыми числами, соответственно равными О и 1) имеют различную форму облако 5-электрона имеет форму шара, а облако / -электро-на — форму объемной восьмерки (рис. 32, А и В). Считают, что четырех-валентный атом углерода, связанный с четырьмя другими атомами, имеет в наружном электронном слое четыре одинаковых по форме электронных облака, представляющих гибриды одного -электрона и трех / -электро-нов (5/) -гибридизация). Форма такого гибридизированного электронного облака представлена на рис. 32, В. Четыре таких гибридизированных электронных облака направлены в пространстве под углами 109°28. [c.61]

Квантово-механическая природа валентности. Химич. свойства элементов и их В. зависят гл. обр. от строения внешних электронных оболочек атомов. Известно, что состояние электрона в атоме определяется четырьмя квантовыми числами п, I, и т . Главное квантовое число п характеризует энергию электрона или удаленность электрона от ядра квантовые числа I и nil характеризуют пространственную конфигурацию орбиты, по к-рой движется электрон, или форму электронного облака. В зависимости от значений / и /i различают след, состояния электронов s l = 0 nil = u) р 1 == 1 = —1, О, +1), d l - 2 m, = —2, —1, О, +, +2) и f l = 3 m, = = —3, —2, —1, U, -f-1, +2, +3) Наглядная схема формы орбит или формы облаков электронов, находящихся в S-, р-, d- и /-состояниях, представлена на рис. 1. Вид функции (или форма электронного облака) для того или иного состояния устанавливается путем решения волнового ур-ния Ц1редипгера для водородоподобпого атома (см. Атом). Представление [c.256]

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]

Молекулы водородных соединений образуются за счет спаривания 3 неспаренных р-электронов атома неметалла с неспаренными электронами 3 атомов водорода. Электронные облака р-электронов имеют, как вам известно, вытянутую, гантелеобразную форму, и их оси взаимно перпендикулярны. Поэтому три атома водорода присоединяются к атому неметалла так, [c.38]

Во внешнем слое атома углерода 4 электрона, а именно два спаренных -электрона и два неспаренных р-электрона. Судя по числу неспаренных электронов, атом углерода должен быть двухвалентным. Но в атомах спаренные электроны могут разъединяться. Тогда все 4 электрона в атоме углерода окажутся неспаренными, и атом углерода станет четырехвалентным. При этом электронные облака всех четырех электронов приобретают одинаковую вытянутую форму, а их оси оказываются те [c.87]

Электронное строение бензола. Каждый атом углерода в молекуле бензола находится в состоянии гибридизации (см. 3.2). Он связан с двумя соседними атомами углерода и атомом водорода тремя а-связями. В результате образуется плоский шестиугольник все шесть атомов углерода и все а-связи С—С и С—Н лежат в одной плоскости (ряс. 16.1). Электронное облако четвертого электрона (р-электрона), не участвующего в гибридизации, имеет форму гантели п ориентиро- [c.297]

Квантовомеханическую орбиталь следует представлять себе как трехмерный объект. Если условно изображать вероятность нахождения электрона в пространстве вокруг ядра, покрывая чертеж точками, плотность которых пропорциональна вероятности обнаружить электрон в данном месте, то получится что-то напоминающее пушистый шарик, а точнее—поперечный разрез такого шарика (рис. 5.7,а). Полученная модель, называемая электронным облаком, обладает наибольшей плотностью вблизи ядра и должна простираться в пространстве бесконечно далеко. Чтобы не обременять себя изображением подобных пушистых шариков, принято очерчивать атом линией, охватывающей область, в которой электрон проводит, скажем, 95% времени. Такая линия указывает лишь общее очертание электронного облака (рис. 5.7,6). Двумерным изображением формы распределения вероятности для электрона в атоме водорода (в основном состоянии) является окружность, а ее трехмерным изображением—сфера. [c.75]

Стационарные связанные состояния. Связанные состояния электрона, принадлежащего определенному атому или молекуле, представляют особый интерес для физики и химии. Такие состояния имеют место, когда энергия электрона отрицательна (т. е. когда его средняя кинетич. энергия меньше средней потенциальной нри этом потенциальная энергия электрона па бесконечности полагается равной нулю). Как уже было отмечено, совокупность связанных состояний, в к-рых может находиться электрон в заданном поле, образует нрерывЕтый ряд они квантованы. Энергия этих состояний может принимать лишь определенные значения (дискретные уровни энергии) дискретными являются также и возможные значения момента количества движения и одной из его проекций. При переходе системы из одного состояния в другое квантовые числа изменяются скачком. Нахождение решений ур-ния Шредингера для таких состояний позволяет онределить возможные значепия энергии, форму электронного облака, а на этой основе — физич. свойства микросистем. [c.258]

Четыре гибридные орбитали атома углерода рашоложены под углом 109,5° друг к другу — они направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода. На рис. 70 показана форма электронных облаков для гибридных орбиталей [c.173]

Молекула газа состоит из тяжелых частиц — ядер, расположенных в пространстве определенным образом относительно друг друга. Вокруг ядер располагаются легкие частицы — электроны, образуя электронные оболочки атомов, составляюших молекулу и общую электронную оболочку молекулы в целом. Молекула является электрически нейтральной системой, которая состоит из положительных и отрицательных зарядов, компенсирующих друг друга. В природе встречаются в основном два типа молекул. К первому типу относятся такие молекулы, у которых заряды расположены так симметрично, что в отсутствии внешнего электрического поля их днпольный момент равен нулю. К этому типу относятся газы N2, Нг, СО2, СН4 и т. д. Второй тип молекул имеет асимметричное расположение атомов и обладает некоторым дипольным моментом в отсутствии электрического поля. К этой группе относятся газы SO , H2S, NO3, жидкости — вода, нитробензол, эфиры, органические кислоты и др. Если взять атом с шаровидной формой электронного облака, то центры тяжести положительного и отрицательного зарядов совпадают. При воздействии внешнего электрического поля электронное облако смещается и центры тяжести положительного и отрицательного зарядов раздвигаются, происходит поляризация — 110 [c.110]

Молекулы, состоящие из пяти атомов.. Молекулы, в которых один атом одного элемента связан с четырьмя атомами другого элемента, образуются за счет взаимодействия 5- или р-электронов одного атома с 5- илн р-электронами четырех других атомов. В этих случаях молекулы имеют форму тетраэдра. Примерами являются молекулы метана СН4 и тетрафторида углерода F . В н,еитре тетраэдра располагается атом углерода, гибридные электронные облака которого перекрываются с 5-эле.ктрош1ыми облаками атомов водорода или р-электронньгми облаками атомов фтора, располагаюн ихся в вершинах тетраэдра. [c.61]

Уравнение Шрёдингера—это дифференциальное уравнение, и его решения сами представляют собой уравнения, но уже не дифференциальные, а простые, и для них можно построить графики. Эти графики служат трехмерным изображением электронной плотности и называются орбиталями или электронными облаками. Большинству студентов известны формы 5- и р-атом-ных орбиталей (рис. 1.1). Каждая р-орбиталь имеет узловую [c.15]

Ковалентная полярная связь возникает между атомами элементов, обладающих различной электроотрицательностью ЭО. При этом молекулярные орбитали искажаются, так как электроны смещаются к более отрицательному элементу и, при сохраняющейся электрической нейтральности молекулы, в ней появляются центры положительных и отрицательных зарядов, молекула становится диполем. Например, молекула Ь1Н полярная, так как Э0и = 0,98, а ЭОц = = 2,2 условных единиц. Электрон оттянут к атому водорода, вероятность пребывания электронов около атома водорода больше, и водород в составе молекулы получает отрицательный заряд—б, а литий — положительный заряд - -б. На рис. 44, а изображена схема такой молекулы и условно показана искаженная форма молекулярной орбитали МО. Мы разобрали простейший пример, являющийся подтверждением общего правила при образовании химической Связи между атомами с различной электроотрицательностью электронное облако смещаетск к атому с большей ЭО II в результате этого молекула приобретает характер электрического диполя, так как 14 центры положительного и отрицательного зарядов не совпадают при сохранении обш,ей нейтральности. [c.80]

Объемные модели, правильно передающие размеры и форму молекул, были разработаны в 1934 Г. Стюартом и позднее усовершенствованы Г. Бриглебом (рис., а, б). Каждый фрагмент, изображающий атом определенного элемента, в моделях Стюарта представляет собой шаровой сегмент, причем радиус шара пропорционален эффективному радиусу атома (Гзфф), а расстояние от центра шара до плоскости среза-ковалентному радиусу (/ , ,). В случае многовалентных атомов делают соответствующее число срезов, причем угол а между перпендикулярами из центра шара на плоскость среза равен валентному (рис., в). По предложению Г. Бриглеба для атомов, соединенных кратными связями, сегменты изготовляют не из шаров, а из эллипсоидов, большая полуось к-рых соответствует эффективному радиусу, обусловленному наличием л-электронного, а малая-а-электронного облака. Модели изготовляют обычно из пластмассы, окрашенной в цвета, установленные для каждого элемента (С-черный, Н-белый, О-красный, М-синий, 8-желтый и т.д.). При сборке моделей сегменты соединяют между собой по плоскостям срезов, причем в случае простых связей сегменты могут вращаться один относительно другого. Модели Стюарта-Бриглеба верно передают валентные утлы, межатомные расстояния и эффективные радиусы они позволяют измерять расстояния между разл. атомами и группами (0,1 нм соответствует 1,5 см). Эффективные радиусы, принятые в моделях Стюарта-Бриглеба, на 10-15%. меньше ван-дер-ваальсовых радиусов, получаемых из кристаллографич. данных. Это связано с тем, что модели предназначены для рассмотрения стерич. эффектов в молекуле, находящейся при обычных условиях, а не при т-ре абс. нуля. [c.118]

Итак, три квантовых числа - главное, орбитальное и магнитное - позволяют задать атомную орбиталь (например, 1з, 2р или 3(1 у) и достаточно подробно охарактеризовать одноэлектронный атом мы точно знаем энергию электрона и можем качественно описать электронное облако - его форму, ориентацию в присутствии внеимнего поля, число сгущений электронной плотности и число внутренних узловых поверхностей, где плотность сходит к нулю. [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология