Перекрывание атомных орбиталей и образование химической связи

При рассмотрении механизма образования химической связи указывалось, что связь образуется путем перекрывания или взаимного проникновения атомных орбиталей, содержащих неспаренные электроны. По донорно-акцепторному механизму ( перекрываются полностью заполненная и пустая орбитали. Перекрывание орбиталей происходит таким образом, чтобы обеспечивалось максимальное их взаимное проникновение. При этом условии образующаяся химическая связь будет наиболее прочной. [c.81]

Определенные выводы об относительных энергиях этих валентных орбиталей можно получить из анализа типов образующих их атомных орбиталей и величины интеграла перекрывания между двумя атомными орбиталями. Так, молекулярные орбитали, образованные из 25-орбиталей, будут иметь более низкую энергию, чем образованные из 2р-орбиталей. Интеграл перекрывания между двумя 2рг-орбиталями в О2 равен 0,3, в то время как интеграл перекрывания между 2рх- (или 2ру) орбиталями составляет примерно 0,15. Соотношение между интегралами перекрывания можно было бы заранее предсказать, рассматривая степени перекрывания на схематических диаграммах (рис. 6.5). Таким образом, следует ожидать, что За -орбиталь более связывающая, чем пи, а За -орбиталь более разрыхляющая, чем Это подтверждается расчетами. Поэтому изменения энергий орбиталей, происходящие при образовании химической связи, могут быть схематически представлены так, как на рис. 6.6. [c.99]

В процессе образования кристалла происходит перекрывание внешних электронных облаков атомов по аналогии с образованием химической связи в молекулах. В соответствии с методом МО при взаимодействии двух атомных электронных орбиталей образуются две молекулярные орбиТали связывающая и разрыхляющая. При одновременном взаимодействии N микрочастиц образуется N молекулярных орбиталей. Величина N в кристаллах может достигать огромных величин (порядка 10 ). Поэтому и число электронных орбиталей в твердом теле чрезвычайно велико. При этом разность между энергиями соседних орбиталей будет ничтожно мала. Так, в кристалле натрия разность энергетических уровней двух соседних орбиталей имеет порядок 10 Дж. Таким образом, в кристалле металла образуется энергетическая зона с почти непрерывным распределением энергии, называемая зоной проводимости. Каждая орбиталь в этой зоне охватывает кристалл по всем его трем измерениям. Заполнение орбиталей зоны проводимости электронами происходит в соответствии с положениями квантовой механики. Так, из условий минимума энергии электроны будут последовательно заполнять все орбитали, начиная с наинизшей, причем на каждой орбитали в соответствии с запретом Паули может располагаться лишь два электрона с антипараллельными спинами. С повышением температуры за счет теплового возбуждения электроны будут последовательно перемещаться на более высокие энергетические уровни, передавая тепловую энергию с одного конца кристалла на другой и обеспечивая таким образом его теплопроводность. [c.82]

Когда при сближении атомов и соответствующем перекрывании атомных орбиталей (АО) на каждой из последних находится по одному электрону, в молекуле образуется электронная пара, обеспечивающая повышенную электронную плотность в области перекрывания, т. е. в пространстве между ядрами- . Это становится причиной притяжения между ними и, следовательно, приводит к понижению энергии системы, т. е. образованию химической связи. [c.111]

Энергия образования химических связей, благодаря повышенному перекрыванию гибридизованных атомных орбиталей атома углерода с атомными 15-орбиталями водородных атомов с избытком энергии е, компенсирует затрату на возбуждение валентного состояния . [c.258]

О положительном перекрывании атомных орбиталей и образовании связывающей молекулярной орбитали. Результирующая молекулярная орбиталь (МО) может быть записана в виде суммы = А0(1вд) + Л0(18 ,). Сам факт образования химической связи говорит о том, что уровень связывающей МО лежит ниже по энергии, чем исходные уровни 18-Л0 в изолированных атомах (рис. 3.4). В соответствии с принципом минимума энергии в молекуле водорода в основном состоянии связывающая МО заселена двумя электронами. При этом принцип Паули требует, чтобы эти электроны имели противоположные спины. Тогда молекула не имеет постоянного магнитного момента, что подтверждается экспериментально. Если пренебречь межъядерным и межэлектронным отталкиванием в молекуле, то очевидно, что энергия связи соответствует удвоенной разности энергий атомной орбитали 1в и молекулярной орбитали МО . [c.47]

Он содержит три неспаренных р-электрона и пару -электронов, которая практически никогда не разъединяется при образовании связей. Поэтому атом азота может образовать три химические связи по обменному (равноценному) механизму при простом перекрывании атомных орбиталей и еще одну связь — по донорно-акцепторному механизму, когда атом азота N предоставляет электронную пару, а атом-партнер по химической связи — свободную атомную орбиталь. [c.24]

Представление о молекулярных орбиталях как о некотором объединении (перекрывании) атомных орбиталей широко применяется в органической химии. Однако квантовомеханические расчеты приводят к заключению, что при соединении двух атомов в молекулу и образовании одинарной химической связи вместо двух атомных орбиталей образуются две молекулярные орбитали — связывающая и разрыхляющая. Связывающая молекулярная орбиталь ( а-орбиталь) содержит 2 электрона (которые [c.42]

Метод молекулярных орбиталей и химическая связь. Устойчивые атомные орбитали, используемые для образования связи, называются валентными орбиталями. Процесс образования химической связи по теории молекулярных орбиталей на примере простейшей молекулы — молекулярного иона водорода Н+, содержащего один электрон и два протона, заключается в следующем. Каждый атом водорода в молекулярном ионе водорода имеет одну валентную Ь-ор-биталь. Между ядрами находится область перекрывания этих атомных орбиталей (см. рис. 7, а). Линейная комбинация обоих атомных Ь-орби-талей осуществляется двумя способами [c.21]

Гибридизация атомных орбиталей. Возбужденный атом бериллия имеет конфигурацию 2з 2р , возбужденный атом бора — 2з 2р и возбужденный атом углерода — 2з 2р . Поэтому можно считать, что в образовании химических связей могут участвовать не одинаковые, а различные атомные орбитали. Например, в таких соединениях как ВеСЬ, ВСЬ, ССЦ должны быть неравноценные по прочности и направлению связи, причем 0-связи из р-орбиталей должны быть более прочными, чем связи из -орбиталей, так как для р-орбиталей имеются более благоприятные условия для перекрывания. Однако опыт показывает, что в молекулах, содержащих центральные атомы с различными валентными орбиталями (5, р, й), все связи равноценны. Объяснение этому [c.99]

Исследования всех известных химических соединений показывают, что в подавляющем большинстве случаев число электронов, приходящееся на молекулярный вес соединения, оказывается четным. Очевидно, электроны чаще всего входят в химические соединения попарно. Это напоминает нам о том, что на каждой атомной орбитали может располагаться не более двух электронов, а также согласуется с приведенным выше объяснением образования связи в результате перекрывания атомных орбиталей. Когда две орбитали перекрываются, на образующейся при этом связывающей орбитали может размещаться не более двух электронов, так же как и на атомных орбиталях, не вовлеченных в образование связи. [c.442]

Наличие малых максимумов вероятности для некоторых орбиталей (см. рис. 2,5) оказывает некоторое влияние на образование химических связей. Известно, что перекрывание атомных орбиталей в областях с малой электронной плотностью является неблагоприятным, а узлы в значительной мере ослабляют ковалентную связь. Например, долго не могли синтезировать пербромат-ион ВгО,, и принципиальную невозможность существования этого иона объясняли наличием узла 4с -орбитали, Но ион ВгО был получен [И], а последующие точные расчеты показали, что обычно узлы находятся очень близко к ядру и вносят только некоторый вклад в ослабление связи (и в увеличение трудности получения вещества). Из рис, 2,3 и 2,5 следует, что электронная плотность для s-орбиталей вблизи ядра выше, чем для р-, d- и f-орбиталей того же энергетического уровня. Говорят, что s-электроны обладают большим проникающим действием к ядру, поэтому, например, энергия ионизации для s-электронов всегда значительно больше, чем для р-, d- и /-электронов того же уровня. Этим и определяется последовательность энергетических уровней многоэлектронных атомов (см. разд. 2.3 и 2.4). [c.29]

При образовании химической связи атомные состояния, естественно, модифицируются. Прежде всего влияние атомов, окружения снимает сферическую симметрию поля, в котором движутся электроны. По этой причине квантовое число полного момента количества движения в атоме перестает быть хорошим и деление атомных состояний на з, р, й -а так далее становится необоснованным, так как эти состояния смешиваются. В стремлении к минимуму полной энергии эти смешивания происходят так, чтобы результирующие гибридные орбитали были направлены в сторону образования связи, поскольку при этом достигается наилучшее перекрывание и более прочная связь. Из этого рассуждения видно, что образование гибридных орбиталей (гибридизация) основано на предположении о направленных связях, что существенно, прежде всего, в случае валентных связей, а не делокализованных координационных. Но, как уже отмечалось (стр. 14), делокализованный характер облака связи со стороны ц. а. не исключает его направленного характера со стороны лигандов, которыми могут оказаться [c.32]

ПЕРЕКРЫВАНИЕ АТОМНЫХ ОРБИТАЛЕЙ И ОБРАЗОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ [c.255]

Таким образом, при взаимодействии двух атомов одного и того же элемента перекрывание атомных орбиталей с образованием электронной пары, в равной мере принадлежащей обоим атомам, приводит к возникновению химической связи, называемой неполярной ковалентной связью При взаимодействии атомов различных элементов с близким значением электронного сродства общие электронные пары, образующие химические связи, смещаются в сторону более электроотрицательного элемента. Такая связь называется полярной ковалентной связью. [c.55]

При образовании химической связи происходит перекрывание атомных орбиталей (рис. 22, 26). Электроны в молекуле становятся общими для обоих атомов, образуя молекулярную орбиталь. Метод молекулярных орбиталей (ММО) рассматривает все электроны молекулы, находящимися не на атомных, а а молекулярных орбиталях. [c.63]

Рассмотрим образование ковалентной химической связи между двумя атомами водорода (Н и Н ). При сближении атомов водорода между ними возникают разные виды взаимодействия отталкивание между ядрами, отталкивание между электронами, притяжение каждого из электрона к ядрам. Следо-вате. 1ьно, чтобы молекула реально существовала, необходимо, чтобы силы притяжения и отталкивания уравновешивали друг друга. При этом условии происходит взаимное перекрывание атомных орбиталей с антипараллельными спинами электронов. В области перекрывания, которое находится между ядрами, возникает повышенная электронная плотность. Она притягивает к себе оба ядра атомов водорода. При этом образуется достаточно прочная молекула, так как такое состояние отвечает минимуму энергии и определенной длине связи (рис. 8). [c.70]

Черточки в формуле метана пpeд тaвJ яют собой ковалентные химические связи. Для их образования необходимо пространственное перекрывание атомных орбиталей, на каждой из которых может находиться один неспаренный электрон. В результате при таком перекрывании образуется одна молекулярная орбиталь с двумя электронами с противоположными спинами. Значит, чтобы атом углерода мог вступить в реакцию, как говорят, он должен перейти в возбужденное состояние [c.26]

Химические связи в метане относятся к а-типу. а-Связи характеризуются тем, что их электронная плотность концентрируется между связываемыми атомами по линии, проходящей через их центры. а-Связи отвечают максимально возможной степени перекрывания атомных орбиталей, поэтому достаточно прочны. Перекрывание атомных орбиталей при образовании связи в молекуле можно сравнить с наверняка известной Вам липучкой , которая часто используется как застежка на одежде. Вы знаете, что чем больше площадь, по которой соприкасаются две П0JЮ ки этой липучки , тем [c.192]

Представления о механизме образования химической связи в молекуле водорода можно распространить и на более сложные молекулы. Следовательно, в общем случае механизм образования химической связи сводится к перекрыванию атомных орбиталей, содержащих неспаренные (одиночные) электроны, в результате чего образуется принадлежащая обоим взаимодействующим атомам пара электронов с противоположно направленными спинами, которая осуществляет химическую связь. Отсюда статэвится понятным, что атомы благородных газов, не имеющие неспаренных электронов, не могут объединяться в молекулы. Молекула водорода также не содержит неспаренных электронов и к ней третий атом водорода присоединиться не может. [c.70]

Особенно характерно образование соединений между молекулами, одна из которых имеет низко лежащую свободную МО, а другая — 1есвязывающую орбиталь атомного типа, заполненную двумя электронами.. Перекрывание этих дв>т( МО приводит к образованию новых двух МО, общих для всей системы, и возникновению прочного химического соединения (рис. 53). Возникающая таким образом связь по своему происхождению называется донорно-акцепторной связью. Молекула с низколежащей свободной орбиталью называется акцептором электронов, а имеющая пару электронов на несвязывающей МО — донором. Примером донорно-акцепторного механизма образования химической связи в двухатомных молекулах может служить образование молекулярного иона НеН из атома Не и иона Н . Атом гелия имеет два электрона ка ] -орбитали с энергией —24,6 эВ (ПИ = = 24,6 эВ). Его рассматривают как типичный инертный атом с заполненной оболочкой. У иона имеется свободная 15-орбиталь с энергией —13,6 эВ. При контакте Не и Н возникает НеН -ион, а-МО которого можно представить как линейную комбинацию 15-орбиталей атома Не и иона Н [c.140]

Во все современные способы описания химической связи, т. е. связи между атомами, осуществляемой с помощью электронов, входит рассмотрение перекрывания атомных орбиталей (АО). Для наглядности в качестве примера рассмотрим это перекрывание при образовании молекулы водорода. Пока атомы далеки друг от друга (рис. 6.1 5А — это далеко для атомов водорода, так как радиус граничной поверхности, ограничивающей область пространства, с 90%-ной вероятностью нахождения эяектрона в атоме водорода составляет, как указывалось в гл. 4, 1,4 А), они [c.108]

Химическая связь, для которой линия, соединяющая атомные ядра, является осью симметрии связывающего электронного облака, называется а-связью. (Т-Связь возникает при "лобовом" перекрывании атомных орбиталей. В молекуле этилена каждый атом углерода образует по три (т-связи одну — друг с другом, а две другие — с двумя атомами водорода. Имеющиеся у атомов углерода негибридные орбитали образуют одну так называемую тг-связь. Химическая связь, для которой связывающее электронное облако имеет только плоскость симметрии, проходягчую через атомные ядра, называется ж-связью. На рис. 44 тг-связь показана пунктиром. В действительности при образовании тг-связей происходит "боковое" перекрывание атомных орбиталей (рис. 45). [c.84]

Из квантовомеханического рассмотрения молекулярного иона во дорода и молекулы водорода мы пришли к выводу, что химическая связь образуется, если происходит перекрывание атомных орбиталей. Чтобы рассмотреть образование связи в двухатомных молекулах с большим числом электронов, мы должны обсудить возможность обра- [c.436]

При построении молекулярной волновой фуикции необходимо учитывать следующие три фактора, связанные с образованием химической связи а) изменение параметров атомных орбиталей вследствие электростатического взаимодействия окружающих атомов б) обменное взаимодействие, определяемое величршой перекрывания атомных волновых фушщий и связанное с антисимметричностью молекулярной волновой функции в) смешивание атомных волновых функций, выражающееся в примеси к волновой фуикции основного атомного состояния волновых функций возбужденных атомных состояний. Все эти три фактора влияют на величину взаимодействия атомов, принадлежащих разным молекулам. [c.216]

Согласно методу ВС, образование молекул происходит при сближении целых атомов и перекрывании атомных орбиталей, на каждой из которых (до перекрывания) находится один электрон. Число неспаренных электронов атома определяет возможности образования их химических связей. хИетод нагляден, так как представление о локализованной паре электронов является квантово-механическим аналогом идеи Льюиса (1916) о химической связи как о паре электронов, принадлежащей двум атомам. [c.76]

Для объяснения геометрической структуры молекул, другими словами, для объяснения направленности ковалентных связей используют представление о гибридизации АО центрального атома. Согласно этому представлению, образованию химических связей может предшествовать изменение валентных орбиталей атома исходные неравноценные атомные орбитали, как бы перемешиваясь , образуют энергетически равноценные орбитали. При этом происходит перераспределение электронной плотности, которое требует затраты энергии и в изолированных атомах не реализуется. Но в результате гибридизации электронное облако вытягивается по направлению к взаимодействуюш,ему атому, благодаря чему увеличивается его перекрывание с электронными облаками последнего. Это приводит к образованию более прочной химической связи и, следрва 62 [c.62]

Рис. 9. Перекрывание атомных орбиталей а — перекрывание АО с образованием химической свюи б — перекрывание АО, не приводящее к образованию химической связи

Черточки в формуле метана представляют собой ковалентные химические связи. Для их образования необходимо пространственное перекрывание атомных орбиталей, на каждой из которых может находиться один неспаренный электрон. В результате при таком перекрывании образуется одна молекулярная орбиталь с двумя электронами с противоположными спинами. Значит, чтобы атом углерода мог вступить в реакцию, как говорят, он должен перейти в возбужденное состояние (для этого нужна небольшая энергия) 18 25 2р зр -гибридизи-рованное состояние. Теперь атом углерода может образовать четыре связи с атомами водорода. [c.35]