Квантовая природа химической связи

Исследование природы химической связи и строения молекул развивалось параллельно с изучением строения атома. К началу двадцатых годов были разработаны основы электронной теории химической связи (Льюис, Коссель, Борн). Квантово-механическая теория ковалентной связи развита Гейтлером и Лондоном (1927). Тогда же получили развитие учение о полярной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. [c.19]

Исследование природы химической связи и строения молекул развивалось параллельно с изучение. строения атома. К началу двадцатых годов текущего столетия Косселем и Льюисом были разработаны основы электронной теории химической связи. Гейтлером и Лондоном (1927) была развита квантовомеханическая теория химической связи. Тогда же получили развитие учение о полярной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. Основываясь на крупнейших открытиях физики в области строения атомов и используя теоретические методы квантовой механики и статистической физики, а также новые экспериментальные методы, такие как рентгеновский анализ, спектроскопия, масс-спектроскопия, магнитные методы, метод меченых атомов и другие, физики и физи-ко-химики добились больших успехов в изучении строения молекул и кристаллов и в познании природы химической связи и законов, управляющих ею. [c.8]

При подготовке настоящего издания большинство разделов коренным образом переработано, а некоторые из них написаны заново, в частности глава П1, в которой дано строение атома с привлечением некоторых понятий квантовой механики. На основе представлений о закономерностях формирования электронных оболочек атомов рассматриваются периодический закон и периодическая система химических элементов. Изложение природы химической связи, валентности элементов, строения молекул тесно связано со строением атомов. Существенной переработке подверглись главы Скорость химических реакций. Химическое равновесие , Растворы. Электролитическая диссоциация. Электролиз . В эти главы включен ряд новых тем зависимость скорости реакции от температурь ) химическое равновесие, гидролиз солей и др. [c.3]

Причина неудач была та же, что и в боровской теории атома — в невозможности классического описания движения микрочастиц, в необходимости учета корпускулярно-волнового дуализма. Именно поэтому до 1927 г., т. е. до применения методов квантовой механики к химии, не удавалось создать непротиворечивую теорию химической связи. Принципиальное рещение вопроса о природе химической связи впервые было дано на основе квантовой механики в 1927 г. Гейтлером и Лондоном, выполнившими расчет свойств молекул водорода. [c.79]

Метод ВС дал теоретическое объяснение важнейших свойств ковалентной связи, позволил понять строение большого числа молекул. Хотя этот метод не оказался универсальным и в ряде случаев не в состоянии правильно описать структуру и свойства молекул, все же он сыграл большую роль в разработке квантово-механической теории химической связи и не потерял своего значения до настоящего времени в качественном понимании природы химической связи. [c.103]

Основы квантовой механики атома. Соотношение де Бройля. Уравнение Шредингера. Химические процессы сводятся к превращению молекул, т. е. к возникновению. и разрушению связей между атомами. Поэтому важнейшей проблемой химии всегда была и остается проблема химического взаимодействия, тесно связанная со строением и свойствами веществ. Современная научная трактовка вопросов химического строения и природы химической связи дается квантовой механикой — теорией движения и взаимодействия микрочастиц (электронов, ядер и т. д.). [c.8]

КВАНТОВАЯ ХИМИЯ - учение о строении и физико-химических свойствах молекул, ионов, радикалов, комплексов. Основывается на представлениях современной квантовой теории, в частности, на применении квантовой механики. К. X. охватывает учение о природе химической связи, валентность, электронную структуру молекул, спектроскопические, электрические и магнитные свойства молекул, силу взаимодействия и реакционную способность молекул. К. х. является теоретической дисциплиной, находящейся на стыке физики и химии, и тесно смыкается с теоретической атомной и молекулярной физикой. [c.124]

Квантовая природа химической связи [c.6]

Квантовая природа химической связи обусловлена не введением представлений о каких-то новых обменных или иных (квантовых) силах, а лишь квантово-механическим описанием движения микрочастиц — электронов и ядер. Однако понятие обменной энергии позволяет наглядно продемонстрировать отличие квантово-механических черт химической связи от классических. [c.7]

Квантовая природа химической связи. ...................6 [c.309]

После объяснения на основе квантовой механики природы химической связи в молекуле водорода были предприняты многочисленные попытки, с одной стороны, улучшить метод Гайтлера — Лондона, а с другой,— распространить его на другие, более сложные молекулы, что привело в итоге к созданию метода валентных связей ВС), [c.158]

Квантовые числа электронов в атомах. Квантовые числа чень важны для понимания свойств веществ и природы химической связи, поэтому следует подробнее обсудить их физическую сущность. [c.24]

В физической химии применяется несколько теоретических методов. Квантово-механический метод использует представления о дискретности знергии и других величин, относящихся к элементарным частицам. С его помощью определяют свойства молекул и природу химической связи на основе свойств частиц, входящих в состав молекул. Термодинамический (феноменологический) метод базируется на нескольких законах, являющихся обобщением опытных данных. Он позволяет на их основе выяснить свойства системы, не используя сведения о строении молекул или механизме процессов. Статистический метод объясняет свойства веществ на основе свойств составляющих эти вещества молекул. Физико-химический анализ состоит в исследовании экспериментальных зависимостей свойств систем от их состава и внешних условий. Кинетический метод позволяет установить механизм и создать теорию химических процессов путем изучения зависимости скорости их протекания от различных факторов. [c.5]

Современная теория химической связи, теория строения молекул и кристаллов базируется на квантовой механике молекулы как й атомы, построены из ядер и электронов, и теория химической связи должна учитывать корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц. До применения методов квантовой механики к химии не удавалось создать непротиворечивую теорию химической связи. Ее фундамент был заложен в 1927 г. Гейтлером и Лондоном. Выполнив на основе квантовой механики расчет свойств молекулы водорода, они показали, что природа химической связи электрическая, никаких особых сил химического взаимодействия помимо электрических не существует. Действующие в молекуле между ядрами и электронами гравитационные и магнитные силы пренебрежимо малы по сравнению с электрическими. [c.51]

Подлинное теоретическое понимание природы химической связи было достигнуто лишь на основе квантовой механики, которая обосновала сам механизм спаривания электронов, ввела представление о а- и л-связях, объяснила направленность и насыщаемость связей. [c.31]

Квантовые числа электронов в атомах. Квантовые числа характеризуют движение электронов не только в атомах водорода, но и в любых других атомах. Эти характеристики очень важны для понимания свойств веществ и природы химической связи. Поэтому следует подробнее обсудить их смысл. [c.42]

Новый этап (начало XX в.) в развитии физической химии связан с созданием квантовой теории и волновой механики (Бор, Планк, Шредингер, Паули). Используя квантово-механический метод, физики и физико-химики добились больших успехов в изучении строения молекул, кристаллов и в познании природы химической связи. [c.7]

Атомы в органических соединениях связаны друг с другом в определенном пороке химическими силами. Это первое положение целиком сохранило свое значение и в наше время. При этом современная наука гораздо более глубоко проникла в природу химических сил, природу химической связи. Во времена А. М. Бутлерова лишь в общих словах говорили о силах валентности и условно изображали черточкой химическую связь между атомами. В наше время выяснено, что силы валентности имеют электронную природу, что валентная черточка символизирует пару электронов. Применяя законы квантовой механики, можно математически описать химическую связь — в полном соответствии с тем, что предвидел А. М. Бутлеров. [c.31]

Вершиной атомно-молекулярной теории явилось создание квантовой механики, на основе которой удалось объяснить природу химических связей и сил межмолекулярного взаимодействия, познать внутреннее строение атомов и молекул, вскрыть законы их движения. [c.114]

Понятие о квантовой химии. В самом общем виде квантовая химия — это приложение современной квантовой теории для рещения химических проблем. Она занимается изучением строения и физико-химических свойств молекул, радикалов, комплексов н кристаллов на основе представлений современных квантовых теорий, в частности квантовой механики. Квантовая химия охватывает учение о природе химической связи, об электронной структуре молекул и других объектов исследования химии, а также вскрывает взаимосвязь между структурой и свойствами, включая реакционную способность веществ. Квантовая химия — современное учение о химическом и кристаллохимическом строении вещества, а также взаимосвязи между строением и свойствами на основе представлений и методов квантовой механики. Таким образом, квантовая химия представляет собой дисциплину на стыке физики и химии и имеет первостепенное значение для всей современной химии.. [c.88]

Объясните электронную природу химической связи атомов в органических молекулах с точки зрения современной квантово-механической теории. [c.87]

Теория полупроводников является составной частью физики твердого тела, которая сформировалась на базе квантовой механики, статистической физики и термодинамики. Основные свойства полупроводников могут быть правильно поняты только в свете этих наук. Без этого изложение теории полупроводников свелось бы к простому перечислению экспериментальных данных. Большая часть современной литературы по полупроводникам требует от читателя достаточно глубоких знаний перечисленных наук. Данная книга рассчитана на читателя, предварительная подготовка которого ограничивается изучением курсов общей физики и химии и начал высшей математики в объеме, предусмотренном программами для средних учебных заведений. В связи с этим первые две главы книги посвящены вопросам термодинамического равновесия, различимости и неразличимости микрочастиц, скоростей молекулярных процессов, а также природы химической связи и кристаллического строения твердого тела. [c.5]

Полинг Лайнус Карл (1901-1997), американский ученый, крупнейший специалист в области квантовой механики и строения молекул, теории химической связи, иммунохимии, структуры белков и молекулярной генетики. Иностранный член Российской Академии н к, один из инициаторов Пагуошского движения ученых за мир. Часть его книг переведена на русский язык Природа химической связи (М., Госхимиздат, 1947), Общая химия (М., Мир 1974) и др. [c.275]

Квантовая химия — учение о строении и физико-химических свойствах молекул (ионов, радикалов, комплексов). К. х. включает учение о природе химических связей, о валентности, об электронной структуре молекул, электрических и магнитных свойствах молекул. [c.65]

Природу химической связи и строение молекул можно объяснить при помощи квантовой теории. Благодаря квантовой механике вторая половина века была периодом очень быстрого накопления наших знаний о молекулах. Некоторые свойства очень простых молекул могут быть рассчитаны более точно, чем при измерении в лаборатории. [c.361]

При помощи квантовой механики удалось выяснить природу химической связи и предсказать строение и свойства простых молекул. Наши представления о ковалентной связи восходят к 1916 г., когда Льюис описал разделение электронной пары между атомами. Считалось, что пара электронов, обобществленная двумя атомами, способствует завершению стабильной электронной конфигурации каждого атома. Этот подход давал только качественную картину химической связи. [c.426]

Квантовая природа химической связи. В. Гайтлер и Ф. Лондон в 1927 впервые объяснили происхождение гомеонолярной связи в молекуле водорода на основе квантовой механики. Их работа заложила основы учения об электронном строении молекул и X. с. [c.314]

Историю физической химии в XX веке нет возможности изложить в кратком очерке. Поэтому будет дана лишь обш,ая характеристика развития физической химии в XX веке. Если для XIX века было характерно изучение свойств веш,еств без учета структуры и свойств молекул, а также использование термодинамики, как основного теоретического метода, то в XX веке на первый план выступили исследования строения молекул и кристаллов и применение новых теоретических методов. Основываясь на крупнейших успехах физики в области строения атома и используя теоретические методы квантовой механики и статистической механики, а также новые экспериментальные методы (рентгеновский анализ, спектроскопия, масс-спектрометрия, магнитные методы и многие другие), физики и физико-хидшки добились больших успехов в изучении строения молекул и кристаллов и в познании природы химической связи и законов, управляющих ею. [c.15]

Естественно, что эти обстоятельства на заре квантовой химии послужили причиной истолкования природы химической связи как проявления некоего особого неклассического обменного взаимодействия . При этом термкн обмен понимали-двояко [c.149]

Заметим, что для объяснения природы химической связи не пришлось вгводить никаких новых типов динамических взаимодействий. Между образующими Молекулу частицами действуют только известные из классической физики электростатические (кулонов-ские) силы притяжения и отталкивания. Новизна, привнесенная квантовой механикой, состоит в ином, по сравнению с классикой, способе описания движения частиц (о чем мы уже писали выще) и в учете особого вида несиловых (по выражению В. А. Фока) взаимодействий, выражаемых принципом Паули. [c.151]

Иногда под молекулой понимают любые скопления атомов, хотя более точно — это нейтральные частицы данного вещества. Их стабильность является следствием образования между атомами химических связей. Квантовая механика впервые предложила рещение вопроса о природе химической связи. Основа такого подхода заложена в специфике микрообъектов, к которым классические законы применимы далеко не всегда. Например, ни одно из известных взаимодействий — электрическое, магнитное или гравитационное — в применении к микрообъек там не обладает свойством наеьщаемости, т. е. не зависит от числа взаимодействующих тел. С другой стороны, насыщаемость валентных сил — хорощо известный факт, который, в частности, проявляется в том, что стабильная молекула имеет состав СН4, а частицы СН2, [c.172]

Уровень развития современной химии ставит перед иселедова-телями все более сложные задачи, для решения которых уже недостаточно перечисленных методов. И физическая химия попол няегся новейшими методами исследования, основанными на законах молекулярной и статистической физики, а также квантовой механики. У химиков появилась возможность заглянуть в микромир вещеотва, выяснить строение молекул и атомов, уетановить природу химической связи и на основе этого лучше понять сущность явлений природы. [c.7]

ГО ЧТО минимум функции г(з2 между ядрами становится менее резким, она понижается. Из равновесных значений Е, К и Г, соответствующих вириальному состоянию , Е имеет более низкое значение вследствие сжатия всей молекулы (с более значительным понижением V по сравнению с увеличением Т). Такое сжатие электронного облака согласуется с теорией, если уточнить расчет, сделанный в разд. 6.2.1 на основе вариационного исчисления путем введения второго вариационного параметра (наряду с линейной комбинацией коэффициентов с). Таким параметром служит коэффициент в показателе степени экспоненциальной волновой функции исходных атомов. Минимум энергии наблюдается при значении параметра, соответствующем сокращению электронного облака. Итак, природу химической связи можно представить себе следующим образом пр перекрывании исходных электронных оболочек атомов возникает выгодный в энергетическом отношении эффект интерференции , сущность которого может быть раскрыта тольксу методами квантовой механики. Такая интерференция вызывает увеличение заряда в пространстве между ядрами за счет заряда, находившегося вблизи них. Таким образом, провал плотности заряда между ядрами выравнивается , что приводит к сильному понижению кинетической энергии (при небольшом увеличении потенциальной). Это вполне соответствует балансу энергии, но противоречит вириальной теореме. Последняя удовлетворяется за счет того, что при образовании молекулы идет и другой энергетически выгодный процесс — сжатие электронного облака всей молекулы. Оба процесса протекают таким образом, что вириальная теорема выполняется устойчивое состояние молекулы достигается на более низком уровне энергии. [c.81]

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА - физическая теория, изучающая общие закономерности движения и взаимодействия микрочастиц (элементарных частиц, атомных ядер, атомов и молекул) теоретическая основа современной физики и химии. К. м. возникла в связи с необходимостью преодолеть противоречивость и недостаточность теории Бора относительно строения атома. Важнейшую роль в разработке К. м. сыграли исследования М. Планка, А. Эйнштейна, Н. Бора, М. Борна и др. К. м. была создана в 1924—26 гг., благодаря трудам Л. де Бройля, Э. Шредингера, В. Гейзенберга и П. Дирака. К. м. является основой теории многих атомных к молекулярных процессоБ. Она имеет огромное значение для раскрытия строения материи и объяснения ее свойств. На основе К. м были объяснены строение и свойства ато MOB, атомные спектры, рассеяние света создана теория строения молекул и рас крыта природа химической связи, раз работаиа теория молекулярных спектров, теория твердого тела, объясняющая его электрические, магнитные и оптические свойства с помощью К. м. удалось понять природу металлического состояния, полупроводников, ферромагнетизма и множества других явлений, связанных с природой движения и взаимодействием микрочастиц материи, не объясняемых классической механикой, [c.124]

В. В. Марковников, Н. А. Меншуткин, А. Кекуле и др. Значительные успехи физики и химии в конце XIX и на протяжении XX вв. оказали огромное влияние на развитие X. с. т. во всех ее направлениях. Особенно большое значение для развития X. с. т. имело электронное истолкование природы химической связи, а теория электронных смещений является прямым дальнейшим развитием класспческой теории химического строения органических веществ. Одновременно X. с. т. развивается в связи с возникновением квантовой химии. Но несмотря на новые пути развития X. с. т. в старой, классической форме не потеряла своего значения для установления химической природы и порядка связи во всяком новом органическом соединении. [c.275]

Отмеченные обстоятельства требуют более глубокого, чем ранее, ознакомления студентов-химикрв с вопросами строения вещества на первом курсе вузов. С этой целью написана данная книга. В ней изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и природе химической связи рассмотрены некоторые методы исследования структуры. При изложении методов структурного исследования основное внимание уделено газовой электронографии. Это сделано по двум причинам. Во-первых, электронография, использующая дифракцию электронов, на наш взгляд, является наиболее яркой иллюстрацией представления о волновых свойствах материальных частиц, лежащего в основе квантовой механики. Во-вторых, [c.3]

У1читывая небольшое количество часов, отведенное в учебном плане курсу квантовой химии, мы останавливаемся лишь на основных вопросах теории, а так на наиболее распространенных подходах к задачам расчета молекул. Общность природы химической связи любых соединений позволяет не выделять разделы, относящиеся только к неорганической или органической химии. В книге не описывается метод валентных связей, хотя в последнее время теоретики снова стали проявлять к нему интерес. В то же время в курс введена такая нетрадиционная тема, как симметрия молекул, с кратким изложением элементов теории групп, позво--ляющей рассматривать многие свойства молекул и кристаллов с общих позиций. Появление главы, посвященной электронной теории твердого тела, связано с необходимостью знакомства студентов с новой областью химической науки — квантовой химией твердого тела. [c.7]

Все сведения о строении и свойствах объектов химии (молекул, радикалов, комплексов, кристаллов и т. п.) в принципе могут быть получены решением уравнения Шрёдингера для соответствующих, систем ядер и электронов. Однако точное решение уравнения Шрёдингера для всех интересующих химию систем — молекул, радикалов, комплексов и т. п. — наталкивается на практически непреодолимые математические трудности Поэтому квантовая химия, как правило, использует приближенные расчетные методы, а также по-луколичественные и качественные. Даже получаемая квантовой химией качественная информация о строении и свойствах веществ имеет принципиальное значение для химии. При разработке таких приближенных методов основываются не только на математических соображениях (при подборе вида исходной волновой функции), но и на фактическом материале химии. Квантовая химия в основном рассматривает стационарное состояние системы из электронов и ядер (входящих в состав молекулы, радикала и т. п.), для которого характерен минимум энергии. В настоящее время главная заслуга квантовой химии заключается в раскрытии природы химической связи. Наибольшее распространение получили два квантово-химических способа приближенного расчета систем из ядер и электронов, отвечающих химическим объектам, — метод валентных связей и метод молекулярных орбиталей. В обоих ме- [c.88]

В учебнике по-новому излаг-аются вопросы химической атомисшки и стехиометрические законы химии. Даны современная трактовка фундаментальных законов химии, квантово-химическая трактовка природы химической связи, > ч(>ние о кимических пр<щсс< а, -, основы химии межмолекулярного взаимодействия, включая комплексообразование. Наряду с жидкими раствор,ами бользиое внимание уделено химии твердых рги тБоров. [c.2]

Само понятие химической связи было сформулировано уже в работах А М Бутлерова и оказалось чрезвычайно плодотворным для химии, хотя природа химической связи и оставалась неясной до появления квантовой механики и ее применения к изучению молекулярных систем Позднейшие исследования — как экспериментальные, так и теоретические — позволили понять некоторые особенности образования химической связи в различных рядах соединений и привели к введению в химию терминов ионная, ковалентная, полярная, координационная, донорно-акцепторная, многоцентровая связи и другие, с помощью которых принято характеризовать различные типы химической связи Число таких терминов довольно велико, и есть все основания ожидать, что дальнейший прогресс в химии приведет к необходимости ввести еще более обширную классификацию При этом большинство таких терминов являются по сути классификационными и не отражают ни общей для всех рядов соединений природы химической связи, ни конкретных особенностей химической связи в соединениях определенных классов В наибольшей степени сказанное относится к термину координационная связь В самом деле, совершенно разные по характеру связи в хелатах металлов, полисоединениях, ме-таллоценах итд называются координационными, в то же время в ионе [c.107]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология