СТРОЕНИЕ АТОМОВ И МОЛЕКУЛ Строение атомов

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]

Человеческий организм содержит примерно 65% воды, 15% белков, 15% жировых веществ, 5% неорганических веществ и менее 1 % углеводов. Молекула воды состоит из трех атомов — двух атомов водорода и одного атома кислорода. Строение этой молекулы установлено в последние годы. Каждый из двух атомов водорода расположен на расстоянии 0,96 ангстрема от атома кислорода ангстрем — одна десятимиллионная доля миллиметра), и угол между линиями, соединяющими атом кислорода с атомами водорода, составляет примерно 106°. В сравнении с этой молекулой молекула белка — просто гигант. Она состоит из тысяч атомов, главным образом водорода, кислорода, углерода и азота. Вопрос о расположении этих атомов в молекуле белка является одним из наиболее интересных и увлекательных вопросов, над которыми в настоящее время работают физики и химики. [c.80]

Наиболее интересные особенности простых тригалогенидов элементов этой группы (перечисленных в табл. 70) появляются вследствие тенденции к расширению валентной оболочки металла от сравнительно нестабильной шестиэлектронной группировки. Плоские симметричные молекулы МХз, по-видимому, стабилизированы частичной двоесвязностью в связях М — X благодаря перекрыванию свободной рл-орбитали с орбиталями галогенов. При описании строения таких молекул в рамках метода валентных связей относительные веса трех канонических структур (I, П и П1), изображенных на рис. 56, для различных галогенидов неодинаковы. Структура 11 должна быть тем существеннее, чем более электроотрицателен атом X, но эффективность перекрывания рл — ря-орбиталей, отражающаяся в структуре П1, должна быть максимальной для Р и минимальной для I. Современные работы по устойчивости комплексов типа В ВХз, где О — донорная молекула, показывают, что структура П1 в ВРз более существенна, чем в молекулах других галогенидов. Определение теплот образования аддуктов пиридин ВХз [c.254]

Волновая механика рассматривает микрочастицы (электрон, атом, молекулу) как реальные структурные образования, качественно отличающиеся от макротел их природа двойственна — она и волновая, и корпускулярная. Наши знания о строении атома носят вероятностный (статистический) характер. Гейзенберг показал, что невозможно измерить импульс и координату частицы одновременно с любой заданной точностью. Принцип неопределенности Гейзенберга в математической форме может быть выражен соотношением [c.56]

Как мы знаем, все твердые вещества как кристаллического, так и непериодического строения имеют остов, вид и мерность которого определяют строение вещества. Атом представляет собой систему, состоящую из валентных электронов и атомного остова. Атомное ядро отклоняется от положения равновесия весьма незначительно и практически локализовано внутри атома, тогда как валентные электроны совершают колебания с амплитудой, равной междуатомным расстояниям. Поэтому по местонахождению ядер можно определить, какое положение занимают данные атомы в молекулах и кристаллах. Зная, что степень перекрывания волновых функций достигает максимума при сближении атомов на определенное расстояние (речь идет о средних межатомных расстояниях в твердом теле, которые могут быть найдены, например, рентгеноструктурным методом) и резко уменьшается на несколько большем расстоянии, можно точно установить, какие атомы связаны между собой химическими связями. Химические связи между атомами в формулах химических соединений принято обозначать черточками. Например, хотя в молекуле дело- [c.60]

Мы уже обсуждали в других местах учебника электронное и геометрическое строение молекул галогенидов фосфора (см. разд. 7.5 и 7.6, ч. 1). Дипольные моменты (см. разд. 8.2, ч. 1) этих соединений, указанные в табл. 21.10, находятся в соответствии с их геометрическим строением. Соединения РХ3 обладают пирамидальной формой (см. рис. 21.4), и полный дипольный момент этих молекул зависит от полярности связей Р—X. Можно заключить, что полярность связей Р—X уменьщается в ряду Р—Р > > Р—С1 > Р—Вг > Р—I. Этот ряд согласуется с разностью электроотрицательностей между фосфором и галогенами. Молекулы рр5 обладают тригонально-бипира-мидальной структурой (см. рис. 21.4), причем центральный атом фосфора обобществляет пять электронных пар с пятью атомами X. Дипольные моменты пяти связей Р—X взаимно компенсируются, и полный молекулярный дипольный момент во всех случаях оказывается равным нулю. [c.322]

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]

Атом углерода, имеющий во внешней оболочке 4 электрона, отличается от других атомов постоянной валентностью, так как он не вносит в электронную структуру молекулы ни неподеленных пар электронбв, йи вакантных низколежащих орбиталей. Поэтому молекулы его соединений не способны к образованию донорно-акцепторных связей с другими молекулами через атом углерода В то же время между атомами С могут возникать прочные связи, так как малые размеры электронной оболочки благоприятствуют хорошему перекрыванию атомных орбита-лей углерода. Благодаря этому углерод обладает уникальной способностью образовывать из одинаковых атомов длинные цепочки, составляющие углеродный скелет бесчисленных молекул органических веществ. Указанные свойства углеродного атома привели к выделению химии его соединений в особую науку — органическую химию. Рассмотрим особенности строения молекул и электронной структуры некоторых родоначальников важнейших классов органических соединений. [c.204]

Особые свойства воды являются отражением электронного строения ее молекулы, которая имеет угловую структуру атом кислорода в ней находится в состоянии 5р -гибридизации. Молекулы воды ассоциированы главным образом за счет водородных связей (см. 5.9). [c.248]

Глюкоза — органическое бифункциональное соединение. Строение ее молекулы было установлено на основании изучения химических свойств. В конце 60-х годов прошлого столетия А. А. Колли доказал, что в молекуле глюкозы имеется пять гидроксогрупп. Шестой кислородный атом входит в состав альдегидной группы, так как глюкоза дает качественную реакцию на альдегидную группу. В частности, она окисляется оксидом серебра (реакция серебряного зеркала). В молекуле глюкозы одна альдегидная группа [c.354]

Пространственная изомерия. В 1874 г. к теории А. М. Бутлерова было сделано одно существенное дополнение. Независимо друг от друга голландский ученый Вант-Гофф и французский исследователь Ле Бель высказали предположение, что четыре валентности углерода определенным образом расположены в пространстве. А именно, валентности атома углерода направлены к вершинам тетраэдра, в центре которого находится атом углерода (рис. 38). Углы между всеми связями в этом случае равны и составляют 109,5 . Это утверждение означает, что если соединить линиями центр атома углерода с центрами окружающих его других атомов в молекуле, то линии связи будут направлены к углам тетраэдра, в центре которого расположен атом С. Так возникло представление о пространственном строении молекул, которое развилось затем в раздел химии, называемый стереохимией. [c.108]

Чаще, чем валентность, используется почти равноценное понятие степень окисления. Это положительное или отрицательное число, выражающее заряд, который будет иметь атом, если электроны в молекуле соединения распределить между атомами определенным образом. Так как это распределение часто несколько произвольно, степень окисления не всегда численно равна валентности. Тем не менее это понятие чрезвычайно полезно. Ниже приведены правила для установления степени окисления каждого атома в соединении, но следует помнить, что они не являются безупречными степень окисления атома в элементе в свободном виде равна нулю , степень окисления одноатомного иона есть его заряд степень окисления каждого атома в ковалентном соединении известного строения есть заряд, который останется на атоме, после того как все общие электронные пары полностью сместились бы в сторону наиболее электроотрицательного атома (электронная пара, обобщенная одинаковыми атомами, делится пополам) степень окисления атома элемента в молекуле соединения с неизвестным строением обычно оценивают по степеням окисления атомов других элементов в молекуле соединения. [c.126]

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

Таким образом, при образовании простых веществ из элементов в общем случае выделяются две стадии химического превращения атом — молекула и молекула — координационный кристалл Уже на первой стадии из одного элемента может образоваться несколько простых веществ. Например, из элемента кислорода образуются два простых вещества Оа и Оз, различающихся составом, строением, а следовательно, и свойствами. Элемент сера в парообразном состоянии существует в виде молекул 5,, 5 , причем равновесие между различными молекулярными ( )ормами зависит от температуры. На второй стадии образования простых веществ возникающие координационные кристаллы в зависимости от внешних параметров равновесия — температуры и давления — существуют в различных структурах (полиморфизм) Одному элементу соответствует несколько простых веществ (полиморфные модификации), различающихся типом кристаллической решетки ромбическая и моноклинная сера, белый, красный и черный фосфор, ГЦК и ОЦК модификации железа и т. п. [c.28]

Полимерные молекулы кремниевых кислот могут быть как циклическими, так и цепными, но всегда каждый атом Si в них имеет тетраэдрическое окружение из четырех атомов О и два соседних тетраэдра имеют одну общую вершину (атом О). Строение линейного метасиликат-иона SiO на плоскости можно представить так [c.379]

Рассмотрим электронное строение молекулы аммиака. Атом азота имеет пять валентных электронов, три из них участвуют в образовании трех а-связей с атомами водорода, каждый из которых при- [c.83]

Однако по сравнению с аммиаком амины являются более сильными основаниями. Это объясняется отличием в строении их молекул. Если в молекуле аммиака к атому азота сдвигаются электронные облака от трех атомов водорода, то, например, в молекуле метиламина СНз—NH2 к атому азота сдвинуты Электронные облака от пяти атомов водорода (от двух атомов водорода — непосредственно, а от трех — через атом углерода) [c.6]

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]

Процесс изменения связей можно проследить при образовании кристаллов 5102. Строение изолированной молекулы 5102 похоже на строение молекулы СО2, в которой атом углерода (з р ) имеет не полностью гибридизированные орбитали д р , образуя с двумя атомами кислорода две Орд- и две л-связи так, как это было пока- [c.90]

Приняв, что скорость нитрования и электронная плотность о- и я-ориентирующих мояозамеш,енных соединений бензола максимальны соответственно в о- и п-положениях по отношению к реакционному центру исследуемых молекул, Ри и Эйринг определили дипольные моменты монозамеш енных бензолов, основываясь на результатах измерения количеств изомерных продуктов нитрования. Найденные авторами таким образом величины дипольных моментов совпали с величинами, наблюдаемых (дипольных.— В. К.) моментов , что позволило Ри и Эйрингу затем провести обратную операцию — вычисление скоростей нитрования из экспериментальных величин дипольных моментов исходных реагентов. Хотя авторы увидели в своей работе лишь метод расчета зарядов атомов в молекулах [там же], их статья явилась фактически первой попыткой применения не общих положений, а кинетического уравнения теории абсолютных скоростей реакций к конкретному случаю определения строения органических молекул. Однако для проведения подобных расчетов Ри и Эйринг сделали важное допущение они считали, что изменение свободной энергии при -активации системы бензол — нитрующий реагент, обусловленное введением заместителей, должно рассматриваться как результат проявления лишь чисто кулоновского взаимодействия атомов в молекуле. Отсюда вытекает возможность индуцирования заместителем зарядов на углеродных атомах бензольного кольца, причем в зависимости от природы заместителя заряды на орто- и пара- или на мета-ато-мах углерода будут больше, чем на остальных атомах. Взаимодействие нитрующего агента и реакционного центра замещенной молекулы также электростатическое. [c.114]

Учение Бутлерова позволило ориентироваться в огромном разнообразии веществ, дало возможность определять строение молекул на осиозании изучения их химических свойств, предугадывать свойства веществ по строению их молекул, наме ать пути синтеза различных соединений. [c.111]

Используем эти принципы для обсуждения строения многоатомных молекул. Например, атом кислорода имеет конфигурацию 1з) 2з) 2рх) (2ру) (2рг). Два неспаренных электрона находятся на орбиталях, направленных под прямым углом друг к другу. Представим себе сближение двух атомов водорода "с атомом кислорода цри образовании молекулы воды. При движении одного атома водорода (скажем, вдоль оси г) 2рг-орбиталь искажается и, наконец, перекрывается с -орбиталью атома водорода. Точно так же -орбиталь второго атома водорода перекрывается с 2руорбп-талью кислорода при этом, чтобы возникло заметное перекрывание, второй атом должен приближаться под углом 90° к первой ОН-<овязи. Другими словами, атом кислорода должен образовывать две связи, расположенные под прямым углом друг к другу, так как при этом получается максимальное перекрывание, а следовательно, образуются самые прочные связи. Однако в действительности угол НОН равен не ожидаемым 90, а 104,5° это различие связано с взаимным отталкиванием атомов водорода. [c.96]

Метод отталкивания валентных электронных пар (ОВЭП) позволяет предсказать геометрическое строение (форму) молекул и комплексных ионов. Основное правило метода ОВЭП заключается в том, что атомы и неподеленные пары, окружающие центральный атом молекулы, располагаются вокруг него так, чтобы свести к минимуму отталкивание всех электронных пар. Стерическим числом (СЧ) называется суммарное число атомов и неподеленных пар, окружающих центральный атом. Расположение всех электронных пар вокруг центрального атома в зависимости от их числа таково при СЧ = 2 оно линейное, при СЧ = 3-плоское тригональное, при СЧ = 4 - тетраэдрическое, при СЧ = 5-тригонально-бипи-рамидальное и при СЧ = 6-октаэдрическое (см. рис. 11-2). [c.503]

Электронное строение многоатомных молекул может быть объяснено образованием локализованных молекулярных орбиталей между каждой парой соседних атомов в молекуле. Для объяснения связи между центральным атомом молекулы (например, углерод в СН4) и присоединёнными к нему периферийными атомами (четыре атома водорода в СН4) часто используют гибридные орбитали, из которых затем строят локализованные орбитали. Если к центральному атому присоединены четыре периферийных атома, для образования локализованных связывающих орбиталей используются четыре эквивалентных sp -гибрида (тетраэдрические гибридные орбитали) при наличии трех периферийных атомов центральный атом использует для образования связей с ними три своих эквивалентных sp -гибрида (плоские тригональные гибридные орбитали) при двух периферийных атомах центральный атом использует два эквивалентных sp-ги-брида (линейные гибридные орбитали). Например, каждую связь С—Н в молекуле СН4 можно представить как электронную пару на локализованной связывающей молекулярной орбитали, образованной sp -гибрида-ми атома углерода и ls-орбиталями атомов водорода [схема связи (sp -I-+ Is)]. [c.595]

В самом деле, что заставляет теоретиков, занимающихся изучением строения молекул, немало сил тратить на обсуждение проблем локализации молекулярных орбиталей, выбора оптимального анализа заселенностей и т. д. Ведь в принципе расчет можно провести, используя делокализованные (канонические) молекулярные орбитали, или х<е ограничиться одноцентровым базисом, в результате чего при стандартном анализе заселенностей вся электронная плотность окажется отнесенной к одному атому молекулы. Однако в обоих случаях результаты расчетов не удается интерпретировать в рамках традиционных химических представлений, т. е. в терминах химических связей, неподеленных электронных пар и т. д. И дело не только в необходимости учета старых, давно известных фактов типа аддитивности и трансферабель-ности многих молекулярных свойств, дело еще в стремлении согласовать квантовомеханическое описание с определенным исторически сложившимся стилем химического мышления. Но мы слишком забежали вперед, вернемся к нашей теме и посмотрим, как в квантовой химии рождается понятие молекулярной структуры. [c.106]

К действию а 3 от и о й к и с л о т ы предельные углеводороды относятся Пй-разному. Если углеводород имеет в молекуле третичный атом углерода (который вообще легче подвержен химическим воздействиям), то такой углеводород можно окислить концентрированной азотной кислотой до двуокиси углерода и низших жирных кислот (Марковников, Пони). Углеводороды нормального строения более устойчивы они превращаются при действии азотной кислоты в нитропроизводные, которые могут быть также получены по реакции Коновалова путем обработки некоторых парафинов разбавленной азотной кислотой при повышенной температуре или по Урбанскому и Слону — действием газообразной N264 на нагретые пары углеводородов (см, далее, стр. 173 и сл,). [c.38]

Как мы видели, тригонально-пирамидальное строение имеет молекула аммиака НаЫ. Согласно методу валентных связей в ней атом азота находится в состоянии 5р -гибридизации. Из четырех вр -гибридных орбиталей азота три участвуют в образовании трех ст-связей Ы—Н, а четвертую орбиталь занимает несвязывающая электронная пара. В терминах метода молекулярных орбиталей это соответствует заполнению трех связывающих и одной почти несвязывающей молекулярной ст-орбитали [c.100]

Строение трехатомных молекул состава ЭНз. Расположим ядра атомов молекулы состава ЭН2, где Э = О, 8, 8е, Те, так, как показано на рис. 4.24. Каждый атом Э имеет на внешней электронной оболочке одну в- и три р-орбитали, атомы водорода — по одной АО 1. -типа. Относитальное расположение взаимодействующих орбиталей также показано на рис. 4.24. [c.131]

Оксиды серы S2O, SO, S2O,, SO2, SO3 и др. Важнейшие нз них SO2 и SO3. Оксид серы (IV) SO2 (сернистый газ) имеет электронное строение, аналогичное строению молекул озона. Атом серы имеет sp -гибридное состояние, d (S—0)=0,143 нм, Z 050= 119,5 . 50з — бесцветный газ с резким запахом горяш,ей серы, т. пл. —75 °С, т. кип. —10 °С, ядовит. Хорошо растворим в воде 1 объем воды растворяет 40 объемов SO2 (20 °С). При испарении жидкого SO2 происходит сильное понижение температуры (до —50 °С). Жидкий SO2 — сильно ионизируюш,ий растворитель. [c.326]

П e H T а ф T OJ) и д ы. IF3, т. пл. -93 С. т. кип. -13 С BrFj-/1-0.5-10" Кл-м, т пл. -61 С. т. кип. 41 С, разл. при 400 ° С IFj-/4-0,73-10" Кл-м, т. пл. 9 С. т. кип. 100 С, разл. при 400 С. Молекулы FFs имеют пирамидальное строение, атом Г находится в центре основания пирамиды аксиальные межатомные расстояния i/( I-F) - 158 пм, i/(Br F)-178 пм, (1-F)-I75 пм экваториальные расстояния rf( I-F) - 167 пм, rf(Br-F) - 168 пм, rf(l-F) - 187 пм. [c.471]

Вспомним, что связь образуется за счет перекрывания орбита-лей при сближении атомов. Поскольку для гибридных орбиталей электронная плотность сосредоточена в одном направлении (в отличие от симметричного относительно ядра распределения электронной плотности 5-, р- и -орбиталей), в этом случае обеспечивается более эффективное перекрывание атомных орбиталей, и именно система гибридных орбиталей должна использоваться для образования связей. В соответствии с этим (см. рис. 16) атом Mg, имеющий гибридные 5р-орбитали, дает молекулы линейного строения атом В — плоские молекулы (например, ВРз) с тремя связями, на-правленнрлми под углом 120° друг к другу атом С — молекулы, в которых оп находится в центре тетраэдра, образуемого четырьмя связанными с ним атомами. В молекуле РСЬ атом Р находится в центре трехгранной бипирамиды, образуемой пятью атомами хлора, а в 5Р б атом 5 находится в центре октаэдра с шестью атомами Р в его вершинах. [c.77]

Для понимания природы ионной связи можно сравнить взаимодействие атомов в таких молекулах, как I 1 и Na . В молекуле I I атом С1 более электроотрицательный, чем атом I. Однако их отличне в электроотрицательностн не слишком велико. Поэтому в молекуле происходит лишь некоторое смещение валентных электронов от атома I к атому С1, и схематически связь (взаимодействие) между атомами может быть представлена условной формулой 1+ 0 . В случае большой разницы в электроотрицательностн атомов, как, например, в молекуле Na I, происходит полная передача электрона от атома Na к атому С1. Возникают устойчивые ионы катион Na" и анион СГ. Они сохраняют в основном свое электронное строение при приближении друг к другу и образовании молекулы. Так возникает ионная связь Na+СГ, обусловленная электростатическим притяжением двух противоположно заряженных частиц. [c.20]

Перренат калия плавится при 555 °С и кипит при 1370 °С (по-видимому, без разложения). Строение его молекулы в парах отвечает структурной формуле атом рения приблизительно тетраэдрически окружен тремя атомами кислорода [d(ReO)= 1,75А] и группой OK[d(ReO) = 1,95], d(OK) = [c.309]

Рис, К). Строение мо. 1еку,1ы СИ4 5рз—гибридизация м ожет осуществляться и тогда, когда центральный атом молекулы образует мепее четырех связей, ио имеет неподеленные электронные пары. Так, если считать, что ковалентные связи в молекуле НзМ образованы за счет участия трех Р-электронов атома азота, то валентный угол НЫН должен быть равным 90°. Однако угол НЫН составляет 107°, что ближе к тетраэдрическому углу 09°28, чем к 90°. Эго означает, что связи ИзЫ образованы не за счет чистых [c.33]

Химическое строение молекулы диоксида серы аналогично молекуле озона. Атом серы находится в состоянии 5/) -гибридизацни. [c.317]

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]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология