Глава VII. Строение атома

Для того чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно вспомнить некоторые основные принципы, положенные в основу представлений о строении электронных оболочек атома. В главе 15 мы видели, что при последовательном присоединении электронов к атому каждый новый электрон занимает уровень с минимальной энергией, который в тот момент свободен Пользуясь этим принципом, рассмотрим электронные конфигурации атомов переходных элементов от скандия до цинка. Известно, что скандий следует за кальцием Двадцать электронов атома кальция расположены следующим образом [c.577]

Глава III. Строение ато.ча. Развитие периодического закона [c.62]

Атом в молекуле- понятие условное, т.к. его энергетическое и электронное состояние в корне отличается от изолированного атома, строение которого было разобрано в предыдущей главе. Рассмотрим, какие силы возникают между частицами в простейшей системе, состоящей из двух протонов и одного электрона (см. рис. 9). Если мы будем сближать два протона, то между ними возникнут силы отталкивания, и о получении устойчивой системы говорить не приходится. Поместим в их поле один электрон. Здесь могут возникнуть два случая. [c.41]

Прежде чем начать обсуждение строения атома, мы познакомимся с некоторыми частицами, еще меньшими, чем атом, и узнаем, как они были обнаружены и каковы их свойства. Затем, в следующей главе, мы рассмотрим результаты применения квантовой механики к разработке теории строения атома. [c.56]

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]

Подсчеты изменений свободной энергии реакций синтеза показывают, что при температурах 200—325° возможно достигнуть высоких равновесных выходов всех парафинов, олефинов и спиртов, за исключением метанола. Равновесные выходы для нафтенов и ароматических углеводородов имеют меньшие значения, чем для парафинов. Расчеты показывают также, что равновесные степени превращения (при синтезе углеводородов выше j) растут с увеличением рабочего давления при постоянной температуре в пределах 200—400°. Образование заметных количеств ацетилена термодирамически невозможно при обычных условиях синтеза (250—325°, 1—50 ат). Парафины и олефины, получающиеся в синтезе, имеют преимущественно нормальное строение, а олефины являются глав- [c.520]

Если вещество построено из атомов, но не является металлом, то его ато.мы обычно связаны друг с другом ковалентной связью. Если вещество — металл, то часть электронов его атомов становятся общими для всех атомов эти электроны свободно движутся между атомами, связывая их друг с другом. Если вещество имеет ионное строение, то образующие его ионы удерживаются друг около друга силами электростатического притяжения. О ковалентной и ионной связи говорилось в главе IV. О связи между частицами в металлах рассказывается в главе XVI. В веществах с молекулярной структурой имеет место межмолекулярное взаимодействие. [c.150]

Как описано ранее (глава УП1, 1), наружные уровни электронных оболочек атомов азота и фосфора однотипны, но электроны в атоме фосфора расположены на трех энергетических уровнях, а у азота только на двух. Из-за увеличения числа уровней размер атома фосфора значительно больше, чем у азота, что и определяет увеличение межъядерного расстояния в молекулах фосфора. Благодаря этому в молекулах фосфора отсутствуют кратные связи. Три одиночных электрона атома фосфора образуют три простые связи, так что в молекулах фосфора каждый атом связан с тремя такими же атомами. Если у элементарного азота молекулы двухатомны, то молекулы фосфора многоатомны. Такое строение молекул фосфора сказывается на его химической активности. Простая связь между двумя атомами фосфора в его молекуле разрывается намного легче, чем тройная связь в молекуле азота. [c.168]

В главе 5 мы уже обсуждали строение твердого хлористого натрия. Было указано, что на основании многочисленных экспериментальных данных химики пришли к выводу, что кристаллы хлористого натрия состоят из заряженных частиц, а не из нейтральных атомов. Дальнейшее обсуждение привело к установлению того факта, что в решетке ионы СГ плотно расположены вокруг ионов Na (см. рис. 5-10). Но сколько электронов имеет ион хлора СГ Приняв один электрон, хлор имеет 18 электронов, т. е. точно такое же число электронов, что и соседний инертный газ аргон. Аналогичным образом атом натрия приобрел 10-электронную конфигурацию атома соседнего с ним инертного газа неона. Атомы принимают эти устойчивые электронные конфигурации в результате образования химического соединения. Поэтому химическое соединение приобретает в известной мере устойчивость инертных газов. [c.139]

Упругими флюидами Канниццаро называет газы, как это было принято в предшествующую эпоху. Менее точно переводить на русский язык это выражение словами упругие жидкости , Под конституцией может подразумеваться, в зависимости от контекста, состав молекул (например, что молекулы водорода состоят из двух атомов), построение молекул из более сложных частей (например, из радикалов, или, если речь идет о солях в теории Берцелиуса, из кислотных и основных окислов), наконец, структуру или строение молекул (например, пространственное строение или же как синоним выражения химическое строение ), О том, что подразумевается у Канниццаро под необходимостью отличать атомы от молекул, в этой и в следующей главах речь будет идти еще не раз (см., например, стр. 123), однако иногда и в тексте самого Канниццаро встречается употребление терминов сложный атом или даже атом в смысле молекула или частица , там, где он передает чужие взгляды, как, например, на стр. 48, где он говорит об атомах соли и воды. [c.41]

Плоские комплексы Pd(H) и Pt(H). В 1893 г. Вернер высказал предположение, согласно которому изомерию определенных соединений двухвалентных Pd и Pt можно объяснить, если принять, что четыре атома, присоединенные к атому металла, находятся в одной плоскости. Молеку,la Pta2b2 могла бы иметь в этом случае цис- и транс-изомеры, тогда как в случае связей тетраэдрической направленности возможен только один изомер. Аналогичным образом для плоской молекулы Mab d возможно существование трех изомеров по сравнению с единственным соединением при условии тетраэдрического строения комплекса. В эпоху до возникновения структурного анализа единственный подход к решению этой задачи состоял в изучении геометрической и оптической изомерии, и требовалась особая изобретательность для удовлетворительного определения строения молекулы. В настоящее время нет необходимости обращаться к этой главе истории химии, поскольку компланарность четырех связей Pd(II) и Pt(II) была продемонстрирована для многих молекул и ионов, начиная с первого рептгеноднфрак- [c.388]

Для достаточно полного обзора экспериментального материала по конформациям органических молекул, по-видимому, не хватит объема даже большой книги. Поэтому имеет смысл обсудить лишь обш,ие принципы и основные закономерности, характеризующие конформационные особенности молекул различных классов. Рассмотренная в предыдущей главе механическая модель обладает достаточной общностью, чтобы на ее основе можно было бы понять конформации молекул самого разного химического строения. Но как бы ни было построено изложение, пропуск большого числа экспериментальных данных неизбежен. Во-первых, не во всех молекулах геометрия определяется взаимодействиями, описываемыми атом-атом потенциалами в металлоорганических соединениях, например, большую роль играют слабые взаимодействия типа координационных связей. Во-вторых, если включить в рассмотрение все молекулы, к которым приложимы общие принципы конформационного анализа, то изложение могло бы вырасти до непомерных размеров. Поэтому за пределами нашего внимания остаются такие интересные органические системы, как стероиды, биологически активные молекулы типа ацетилхолина, никотина и некоторые другие. [c.146]

Получение из эксперимептальпых данных по адсорбционному равновесию термодинамических характеристик адсорбции для ряда молекул близкого и разного состава и строения необходимо как для практических применений, так и для развития молекулярной теории адсорбции и межмолекулярных взаимодействий вообще. Во-первых, термодинамические характеристики являются опорными для определения соответствующих величин для экспериментально не изученных веществ, что, в частности, помогает идентифицировать неизвестные вещества в адсорбционной хроматографии. Во-вторых, эти данные нужны для определения атом-атомных потенциальных функций межмолекулярного взаимодействия и теоретического расчета термодинамических характеристик адсорбции на основании структуры молекулы адсорбата и строения адсорбента (см. гл. X). Наконец, в-третьих, эти данные нужны для решения обратных задач, т. е. при известных атом-атомных потенциальных функциях межмолекулярного взаимодействия экспериментальные термодинамические характеристики адсорбции позволяют сделать заключение о структуре молекулы адсорбата (подробнее об этом см., например, разд. 4 гл. X). В этой главе рассмотрены полученные из экспериментальных данных термодинамические характеристики адсорбции на графитированной термической саже при малом (нулевом) заполнении поверхности. Основная литература по экспериментальному исследованию адсорбции на графитированных термических сажах была указана в разд. 1 гл. П. Поэтому здесь даются ссылки лишь на те работы, в которых были получены, наиболее точные данные, использованные для определения термодинамических характеристик адсорбции при нулевом заполнении поверхности. [c.180]

Пожалуй, эту главу не следовало бы называть столь многообещающе. Если бы задаться целью в более или менее полном объеме осветить вопросы стереохимии природных соединений, то для одной этой главы потребовалась бы книга, превосходящая по своему объему весь курс стереохимии. Пространственное строение играет огромную роль в проявлении биологических свойств органических соединений. Так, оптически активны большинство природных веществ, если только они имеют какой-либо элемент хиральности (обычно это, конечно, просто асимметрический атом углерода), — аминокислоты, сахара, гидроксикислоты, терпены. Природа умеет накапливать оптически активные формы, осуществляя это вопреки законам термодинамики, которые отдают предпочтение рацематам (по энтропийному фактору). [c.402]

Развитие представлений о строении атома кратко изложено в главе 13. К 1915 г. было установлено, что атом состоит из центрального ядра, в котором сосредоточена основная масса атома, и мельчайших отрицательно заряженных частиц — электронов. В ядре были найдены положительно заряженные частицы — протоны. Атомный номер элемента равен числу протонов в ядре (и числу электронов вне ядра атома). [c.26]

Величина сверхтонкого взаимодействия с каждым из атомов радикала должна зависеть от электроотрицательности и от характера распределения заряда в радикале. Вообще говоря, можно ожидать сильного сопротивления большому разделению зарядов, но это обусловлено слабой поляризацией всей электронной системы, а не полной локализацией одного или двух электронов. У большинства из радикалов, которые мы будем рассматривать здесь и в последующих главах, неспаренный электрон находится на разрыхляющей орбитали. Поэтому, если мы хотим обсудить влияние электроотрицательности на распределение плотности неспаренного электрона, необходимо рассмотреть всю совокупность как связывающих, так и разрыхляющих орбиталей. Электроны на связывающих орбиталях связаны наиболее прочно, так как они расположены в основном в области самой низкой потенциальной энергии между атомами, но ближе к атому с большей электроотрицательностью. Электроны разрыхляющих орбиталей выталкиваются из указанной области по направлению к атому с меньшей электроотрицательностью. Таким образом мы приходим к выводу, что чем больше электроотрицательность атома, тем ниже должна быть на нем плотность неспаренного электрона. Точно так же, если рассматривать электронное строение радикала в рамках дырочного формализма, нетрудно установить, что относительно положительная дырка притягивается к атому с меньшей электроотрицательностью. [c.120]

Благодаря устойчивости третичного карбкатиона непредельные углеводороды атого строения непосредственно превращаются в соответствующие алканы. Очевидно, это обстоятельство способствовало сохранению 12- и 13-метилалканов в некоторых нефтях (см. главу 2). [c.204]

Подойдите к любому выпускнику школы и спросите Из чего все состоит . И он не задумываясь ответит <Лз атомов Но на вопрос о том, чем отличается атом от молекулы или иона, ответят уже не все. А уж о том, как устроены атомы и как их строение связано со свойствами веществ, которые они образуют, расскажут совсем немногие. В этой главе мы и попробуем выяснить ответы на эти вопросы. (Конечно, при чтении не следует забывать, что мы опираемся на запас знаний, дос гупный рядовому старшекласснику. Изложение проводится как можно проще, только на качественном уровне, без изнуряющих математических выкладок. Мы не ставим перед собой цели показать сложность проблем, над которыми трудятся физики-атомщики и другие специалисты). Итак, с самого начала... [c.16]

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]

Тип структуры. Пространственное строение, определенное экспериментально для многоатомных молекул и ионов, без учета тонких различий можно классифицировать так, как это сделано в табл. 4.2. С первого взгляда такая классификация кажется довольно сложной, но при использовании обобщенного понятия координации (разд. В.1 настоящей главы) она позволяет легко определять строение с помощью стандартных операций. Обычно атомное отношение в атомной группе записывают, как правило, в виде АВ или АВтС и подразумевают под А центральный атом, а под В и С — координированные с ним атомы. Практически атом А обычно менее электроотрицателен, чем В и С, и расположен в центре структуры (концевыми атомами обычно являются атомы водорода). [c.151]

При этом образуются звенья полимерной цепи, имеющие. строение 1,4-или 1,2- (с двойной связью вне полимерной цепи). В обоих случаях происходит образование полимерного радикала исходного типа. Другие способы присоединения полимерного радикала, например к атому 2 молекулы бутадиена, приводящие к полимерному радикалу неаллильного типа, практически не осуществляются, так как требуют значительно большей энергии активации (см. главу VIII). [c.94]

Разумеется, иодобпые эффекты сопряжения могут существовать только в нитрофенолят-иоиах, так как ионизированный атом О является значительно более сильным донором электронов, чем неионизированная ОН-групиа. Одпако подобное предположение не вполне удовлетворительно, так как оно пе объясняет существования окраски. и-нитрофенолятов (л[-хиноны не существуют). Это явленно следует рассматривать с более широкой точки зрения углубление окраски при переходе фенола в фенолят-ион является общим свойством всех фенолов ( Галохромия ). Даже у простого фенола наблюдается смещение главной полосы поглощения из ультрафиолетовой области в сторону больших длин волн (см. объяснение в главе Соотношение между цветом и строением органических соединений ). В ряду мононитрофенолов это явление привлекло внимание уже давно, так как полоса [c.19]

Если бы не было определенной закономерности, в соответствии с которой атомы различных элементов соединяются, образуя молекулы и кристаллические соединения, то приходилось бы запоминать формулы тысяч соединений. Однако формулы различных веществ в значительной мере поддаются систематизации, в основе которой лежит тот факт, что некоторые элементы имеют вполне определенную способность образовывать соединения или обладают определенной валентностью (от латинского слова valentia — сила или способность), определяющей число других атомов, с которыми может соединяться атом данного элемента. Другие элементы, более слон<ные по своему поведению, могут проявлять одну из двух или большего числа присущих им валентностей. Данная глава посвящена вопросам природы валентности, валентности элементов и ее связи со строением атомов, систематизации валентностей и других свойств элементов, достигаемой периодической системой все эти вопросы — очень важная часть химической науки. [c.159]

В первой главе рассмотрена реакция расщепления нееноли-зирующихся кетонов амидом натрия (реакция Халлера — Бауэра), в результате которой образуются амид карбоновой кис лоты и углеводород. Подробно изложено направление реакции расщепления в зависимости от строения исходного кетоиа. Эта реакция является одной из немногих, позволяющих синтезировать амиды карбоновых кислот с третичным углеродным атомом — соединения, из которых в свою очередь могут быть получены, с одной стороны, карбоновые кислоты, а с другой — амины, содержащие третичный углеродный атом. [c.5]

В предыдущей главе было показано, что применение ИК-спектроскопии позволяет получить весьма важные сведения о строении молекулярных комплексов. Этот метод в некоторых случаях позволяет установить положение, центра координации в молекуле донора, если имеются два или больщее число возможных положений. Для исследования структуры комплексов с успехом применяется также ЯМР-опектроскопия. Было показано, например, что в ЯМР-спектре высокого разрешения Р комплекса фторбензол — А1Вгз отсутствует поглощение фтор-бензола и имеется широкая резонансная полоса в области более слабого магнитного поля, чем в спектре свободного донора [1]. На этом основании, а также в связи с тем, что при образовании комплекса сигналы протонного резонанса фторбензола сдвигаются в область более сильных полей, был сделан вывод, что во взаимодействие с Л1Вгз вступает атом фтора, а не система я-электронов ароматического ядра. Как и следовало ожидать в тех случаях, когда фторбензол является ге-донором, частота валентного колебания С—Р в ИК-спектре понижается при образовании комплекса. [c.59]

Соединения трехвалентного фосфора представляют собой, как показывают некоторые из приведенных выше примеров, очень реакционноспособные нуклеофильные реагенты. Большое разнообразие реакций можно объяснить широким диапазоном значений р/Са фосфинов, легкостью получения анионных и дианиониых форм, которые являются очень мягкими основаниями, и существованием MOHO-, ди- и трифосфитов, причем первых двух либо в кислотной, либо в анионной форме. В качестве примера приложения рассмотренных выше принципов нуклеофильной реакционной способности к фосфорорганической химии выберем сложные реакции а-галогенкетонов [66]. Некоторые из этих реакций, приведенных в следующей главе, показывают, что наиболее основные нуклеофилы, например фосфиты (КО)гР—0 , обычно реагируют по карбонильной группе [67], тогда как более мягкие основания, например R3P и (RO)sP, реагируют по другим центрам. Третичные фосфины атакуют либо насыщенный атом углерода, либо атом галогена в зависимости от строения галогенза-мещенного кетона, как объяснено выше. Триалкилфосфит, наименее основной нуклеофил, неизменно реагирует по карбонильной группе [68], хотя механизм этой реакции окончательно не установлен (см. стр. 184). Лишь в исключительных случаях, в частности, когда подход к атому углерода пространственно затруднен, [c.142]

ЛИШЬ зависимостью от температуры и строения молекулы. Однака в действительности это не так. При бимолекулярном нуклеофиль-ндм замещении (5.5а) определяющей является реакционная способность основания 0 по отношению к углероду в предыдущей главе это свойство было названо нуклеофильностью (см. табл. 4.15— нуклеофиДьпости разных веществ). Для нуклеофильности по отношению к субстратам в 8м2-реакции больщую роль играет поляризуемость. В реакциях бимолекулярного отщепления основание должно оторвать протон из р-положения субстрата. Это значит, что в данном случае важна реакционная способность основания по отношению к атому водорода, т. е. основность. Нуклеофильность и основность хотя и сходны друг с другом, но иногда могут быть и совершенно различными (см. табл. 4.15). Для важнейших оснований при реакциях в протонных растворителях можно составить следующие ряды [c.239]

Фокс И Мартин [3—6] изучили природу этих полос и установили СВЯЗЬ их положения с различными типами строения. В ряде работ, опубликованных в период с 1937 по 1940 г., этим авторам удалось показать, что в случае углеводородов положение максимума поглощения, соответствующего валентным колебаниям С — Н, почти целиком определяется природой самой связи и фактически не зависит от других особенностей строения. Так, группам СНз, СНг и СН насыщенных соединений соответствуют близко расположенные максимумы поглощения двойная свя ь ароматических соединений, образованная углеродом, к которому присоединен атом водорода, вызывает смещение полосы С — Н в сторону больших частот, тогда как при наличии одних лишь ненасыщенных алифатических соединений наблюдается дальнейшее и еще большее ее смещение. При использовании призмы из хлористого натрия с ее сравнительно низкой дисперсией удается только распознать главные классы соединений, но и это представляется ценным. Расмуссен и Браттен [7], например, использовали указанную спектральную область для обнаружения ненасыщенности в олефинах. Между тем дисперсия призмы из фтористого лития уже достаточна для дифференцирования различных типов групп с СН-связями основных классов соединений, так что могут быть отдельно идентифицированы группы СНз, СНг и СН. Максимумы поглощения, соответствующие колебаниям в ненасыщенных и ароматических соединениях, рассматриваются в гл. 3 и 5, а в настоящей главе обсуждаются лишь полосы, которые обусловлены валентными колебаниями С — Н, когда все связи данного атома углерода являются насыщенными. [c.25]

Чтобы понять строение группы солеобразных веществ, к которым, например, относятся соединения с формулами NaF, Na l, aF , aO, достаточно уже тех сведений о строении атомов, которые мы приобрели в первой главе. Можно представить, что эти соединения состоят из изолированных электронных систем, каждая из которых имеет в качестве центра одно атомное ядро. Составными частями таких соединений являются атомные ионы, т. е. атомы, обладающие избыточным положительным или отрицательным зарядом, поскольку у них вокруг ядра движется меньшее или большее число электронов, чем это соответствует заряду ядра. Так, например, кристалл фтористого натрия состоит из ионов натрия, имеющих один положительный заряд, и ионов фтора, имеющих один отрицательный заряд. Каждый из этих ионов имеет такую же систему электронов, как незаряженный атом неона (см. рис. 7). Стехио.метрические соотношения в остальных приведенных выше соединениях можно непосредственно вывести из формул Na I ( Ne+Ar), Са " p-(--Ar+2Ne), Са 0 (- Ar+Ne). Химическая связь обусловлена в этих случаях силами притяжения, которые всегда действуют между частицами, несущими противоположные [c.22]

Во многих учебниках химии мы находим понятия, которые происходят от корпускулярных представлений о строении атома (атомная модель Бора) и которые затрудняют понимание законов квантовой химии. Например, понятия круговая или эллипсоидная траектория электрона мы хотели бы вообще не применять. Однако понятия электронная оболочка или тболочка , как мы видим, остаются полезными и при квантовомеханической трактовке атома. Эта глава служит непосредственным продолжением гл. 3. Сначала мы проанализируем состояния одного электрона в сферически симметричном поле, т. е. атом водорода и его возбужденные состояния. Прежде всего сделаем краткий обзор результатов экспериментальных исследований, особенно в области атомной спектроскопии. [c.46]

Как и предшествующие главы, настоящая глава начинается с рассмотрения современных представлений об электронном строении соответствующих радикалов. После этого дается общий обзор ожидаемых спектров ЭПР таких радикалов, которые должны обнаруживаться экспериментально. Во второй части главы обсуж даются имеющиеся опытные данные. Под четырехатомными ради-калакш в широком смысле этого слова мы будем понимать химические соединения типа АВ3, плоские или пирамидальные, в которых А — центральный атом, а В — атомы или группы атОмов. [c.181]