Глава 13. Теории химической связи

Первой квантовомеханической теорией двухэлектронной связи была теория молекулы водорода, предложенная Гайтлером и Лондоном в 1927 г. Эта теория в 30-х годах была развита Полингом и другими исследователями во всеобъемлющую теорию химической связи, названную методом валентных схем. Она охватывала все молекулы от малых до больших, от ароматических углеводородов до комплексов переходных металлов, а также и твердые тела. Фактически для всех систем, обсуждавшихся в предыдущих главах, возможно рассмотрение на основе метода валентных схем, параллельное приведенному анализу по методу молекулярных орбиталей. [c.287]

В данной главе обсуждается важный класс соединений, включающих переходные металлы. Помимо описания свойств координационных комплексных соединений и их роли в биологических системах в учебнике содержится материал по номенклатуре, типам изомерии, теории химической связи и равновесиям комплексообразования. Усвоение правил систематической номенклатуры и возможных проявлений изомерии в этих, по существу, неорганических соединениях должно помочь студентам в их последующем изучении органической химии. Материал по химической связи в координационных соединениях и равновесиям комплексообразования может рассматриваться как повторение, иллюстрация и расширение предшествующего прохождения этих тем. [c.581]

Для того чтобы объяснить свойства пара, льда и жидкой воды, мы должны иметь представление о молекуле воды. В этой главе мы описываем единичную молекулу воды двумя дополняющими друг друга способами сначала исходя из свойств, которые установлены с помощью экспериментальных исследований, а затем в терминах свойств, выводимых из электронной теории химической связи. Первая группа свойств основана на измерениях, выполненных с парообразной водой при достаточно низких давлениях или при высоких температурах для того, чтобы быть уверенными в том, что взаи.модействия между молекулами в значительной мере отсутствуют. Эти свойства связаны, нанример, с относительными положениями ядер и полярностью молекулы как целого, но они не дают большой информации о распределении электронного заряда в пределах молекулы. Следовательно, для получения более деталыюй картины молекулы воды мы долл<ны обратиться к описанию, даваемому теорией. Оно содержит такие детали, как форма облака электронного заряда молекулы воды и характер тех распределений заряда, которые вносят наибольший вклад в общую полярность молекулы. Конечно, разделение этих взаимозависимых описаний является искусственным, но оно применяется для того, чтобы подчеркнуть, какая часть нащего представления о воде основана на экспериментальных данных и какая часть основана на разумных и строгих моделях молекулы воды. [c.7]

Рассмотрение молекулярных орбиталей и химической связи во втором издании в общем понравилось большинству преподавателей, но показалось им несколько усложненным и трудным для восприятия. Теперь мы разбили этот материал на две части в гл. 12 излагаются основы теории молекулярных орбиталей и ее применения к некоторым двухатомным молекулам, а в гл. 13 рассматриваются многоатомные молекулы и молекулярная спектроскопия. Кроме того, написана новая глава (гл. 11), представляющая собой введение в теорию химической связи в ней используются только представления об электронных парах и отталкивании электронных пар и еще не упоминается о квантовой механике. Рассматриваемая в этой главе теория отталкивания валентных электронных пар (как это ни странно, мало известная в США) дает интуитивно понятный и простой способ качественного объяснения формы молекул. Эти три главы вместе с гл. 14, посвященной химической связи в кристаллах и жидкостях, дают студентам всестороннее представление о принципах химической связи, строения молекул и спектроскопии. [c.10]

Упражнения, предложенные в данной главе, рекомендуется выполнять в процессе изучения периодического закона, строения атомов, теории химической связи, валентности и степени окисления элементов. [c.43]

В конечном счете редколлегия в соответствии с пожеланиями и рекомендациями рецензентов приняла все зависящие от нее меры, способствующие современному звучанию рукописи. Редакторы внесли дополнения в каждую главу, расширили сведения из теории и практики современной химической науки, уточнили содержание излагаемого материала. При окончательном редактировании рукописи все редакторские дополнения были введены в текст, слиты воедино с текстом Я- И. Михайленко и развиты в соответствии с требованиями современной науки. Новый материал, включенный в текст рукописи, органически связан с общим содержанием книги и не является комментарием к прежнему тексту. Рукопись Я. И. Михайленко подверглась значительной переработке и сокращению. В особенности переработаны разделы о теории химической связи и строении молекул об инертных газах редких и рассеянных элементах, комплексных соединениях и т. п. Отмечена большая роль редких элементов, германия лития и других элементов и их соединений, нашедших широкое применение в различных областях науки, промышленности и новой техники. Введена глава [c.5]

Химия—это наука, в которой существует тесная связь между теорией и экспериментом. Основную роль в химии играют теория строения атома и теория химической связи, однако эти темы обсуждаются несколько позже. В этой главе мы рассмотрим несколько методов, относящихся скорее к экспериментальным аспектам химии, а также основные представления, связанные с энергией. [c.18]

В главе X 1 мы уже указывали, что неувязки в теории валентности привели первоначально к разграничению типов химической связи, а в дальнейшем — к развитию теории валентности именно по линии теории химической связи. [c.169]

Изложение собственно теории валентности начинается с двухатомных молекул, рассмотрение которых производится при помощи двух методов — метода молекулярных орбиталей (МО) и метода валентных связей (ВС), причем автор в специальной главе подробно сопоставляет эти методы. Затем рассматриваются многоатомные молекулы с насыщенными и с сопряженными связями. Отдельная глава посвящена строению комплексных соединений, рассмотренных с точек зрения теорий кристаллического поля и поля лигандов. Две главы посвящены теории химической связи в неметаллических и в металлических твердых телах, а последняя глава — вопросам водородной связи, сверхсопряжения, строения молекул с электронным дефицитом и некоторым другим. [c.5]

Две первые главы имеют вводный характер. Пх цель — облегчить чтение лицам, не имеющим подготовки по квантовой химии или теории твердого тела. Читатели, имеющие представление о теории химической связи хотя бы в объеме курса, изучаемого в химических вузах, первую главу могут лишь просмотреть. Читатели, знакомые также и с зонной теорией, вероятно, предпочтут обратиться сразу к третьей главе. [c.4]

Введение. Все химические превращения имеют в своей основе разрыв связей в молекулах исходных веществ и в образовании новых связей Б молекулах продуктов реакции. Механизм этих процессов полностью не вскрыт и до сих пор. Нет единой теории, которая бы полностью охватывала все известные явления в этой области. В настоящее время предложено несколько теорий химической связи. Важнейшие из них являются предметом данной главы. Вопрос о том, какие силы обусловливают прочность коллективов атомов в молекулах, кристаллах, ионах и других частицах в настоящее время является одной из важнейших проблем химии. [c.81]

Данная глава представляет собой краткое введение в обширную область химии, которая посвящена комплексным соединениям переходных металлов. Многообразие и трудность интерпретации химических свойств этих соединений обусловлены наличием у них тесно расположенных энергетических уровней, связанных с -орбиталями металла. Путь к пониманию химии переходных металлов заключается в объяснении того, каким образом лиганды возмущают эти энергетические уровни металла. Теория валентных связей и теория кристаллического поля частично объясняют этот эффект, но в настоящее время наиболее плодотворной является теория поля лигандов. [c.246]

В книге излагается специальный курс Избранные главы по неорганической химии , который изучают студенты химических факультетов университетов. Он читается студентам пятого курса, специализирующимся по неорганической химии. Студенты этой специальности слушают такие дисциплины, как Теория химической связи , Химия комплексных соединений , Химия редких элементов и другие специальные курсы. [c.3]

Чтобы понять строение и свойства кристаллов, необходимо обратиться к теории химической связи, разработанной в рамках квантовой механики. Поэтому в первых главах книги предпринята попытка дать введение в эту теорию, не требующее обширных математических знаний. [c.7]

ГЛАВА 13 ТЕОРИИ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ [c.223]

Данное учебно-методическое пособие предназначено в первую очередь для учителей химии, занимающихся в институтах усовершенствования изучением курса Избранные главы общей химии во вторую очередь для учителей, желающих самостоятельно пополнить свои знания в области учения об атоме и элементе, периодической системы элементов, строения атома, теорий химической связи, строения вещества, то есть в области тех разделов химии, которые за последнее время развиваются особенно быстро. [c.4]

Изучение связи между цветностью и строением органических молекул можно разделить на два периода, которые различаются, в основном, уровнями теории и методов исследования. Несмотря на то, что закон Ламберта — Бера, связывающий интенсивность поглощения с концентрацией [1], уже был установлен и широко применялся в количественной колориметрии, основное внимание на раннем периоде уделялось преимущественно измерению положения максимума поглощения с использованием фотографических спектрографов. Полученные результаты интерпретировались в свете классической теории химической связи или осцилляционной теории. В течение более позднего периода, охватывающего минувшие 20—30 лет, фотографические методы пополнились фотоэлектрическими, которые существенно облегчили технику измерения интенсивностей поглощения. В то же время благодаря развитию квантовой механики сложных многоатомных молекул, интенсивности поглощения приобрели большое диагностическое и теоретическое значение. Достижения классического периода довольно полно освещены в первом томе данной серии [2]. В настоящей главе главным образом будут обсуждены последние успехи в области электронной спектроскопии органических красителей. [c.1817]

Часто, но никоим образом не всегда, химические соединения (а также элементы) состоят из так называемых м о-л е к у л, то есть совершенно идентичных один другому агрегатов, содержащих лишь небольшое число атомных ядер или атомных остовов. Проще всего эти соотношения можно понять на примере молекулы водорода, которая состоит из двух ядер атомов водорода и двух электронов. На рис. 8 изображено схематически электронное облако молекулы водорода в основном состоянии (а). Соответствующее электронное состояние занято так, что выполняется принцип Паули, который справедлив и для молекул, а именно оно занято двумя электронами, вращающимися в противоположные стороны. Для всего изложения теории химической связи в этой главе наиболее существенно, что Ф-функцию электронов молекулы водорода. можно получить в хорошем приближении, если просто ело- [c.24]

Публикуемую монографию по содержанию материала можно разделить на три части. В первой части излагается формальная механико-статистическая теория, устанавливающая связь между макроскопическим характером вириальных коэффициентов и микроскопической природой межмолекулярных сил. В этой главе рассматриваются теорема вириала в классической и квантовой механике уравнение состояния на основе классической и квантовой теорий и как проблема теории химической ассоциации вириальные коэффициенты в квазиклассическом приближении при высоких и низких температурах вириальные коэффициенты с учетом аддитивных и неаддитивных межмолекулярных сил, внутренних степеней свободы, квантовых эффектов вириальные коэффициенты для чистых веществ и смесей газов. [c.5]

В данной книге не будут обсуждаться все периодические свойства элементов, систематизированные в периодической таб лице. Однако некоторые из этих свойств имеют особенно близкое отношение к теории химической связи и, как будет видно, окажутся полезными в последующих главах. В этом разделе будут рассмотрены потенциал ионизации, сродство к электрону и электроотрицательность. Первые два свойства — строго определенные экспериментальные параметры, в то время как электроотрицательность— лишь удобная концепция, и любое значе- [c.54]

В четвертой и пятой главах на конкретных примерах обсуждаются область применимости и возмол<ности молекулярных моделей кристаллов в теории химической связи в твердых телах и теории точечных дефектов в кристаллах. [c.4]

Теорию химических связей, которая описана в двух предыдущих главах, можно проще всего применить при рассмотрении физических свойств молекул в их основных электронных состояниях. Этому вопросу посвящена настоящая и некоторые последующие главы. Из таких свойств будут рассмотрены электрическая полярность, электрическая и диамагнитная поляризуемости, внутренняя энергия, геометрия и упругость молекул. Указанные свойства не могут быть рассмотрены без обсуждения ароматических свойств, поэтому начало гл. IV следует рассматривать как продолжение настоящей. В гл. IV также обсуждаются вопросы напряжения в кольце и другие факторы, влияющие на внутреннюю энергию. Все выводы относятся к основным электронным состояниям, однако в связи с вопросом об электрической поляризуемости основных состояний приходится упоминать и возбужденные состояния. Рассмотрение физических свойств возбужденных состояний и в связи с этим электронных переходов и явлений цветности — поглощения света, флуоресценции и фосфоресценции — увело бы нас слишком далеко от темы, и поэтому в данной книге не приводится. [c.102]

Растворы можно различать по агрегатному состоянию — твердые, жидкие и даже говорят о газообразных растворах, имея в виду газовые смеси. Последним, точнее идеально-газовым смесям, было уделено некоторое внимание в гл, V в связи с химическим равновесием. О твердых растворах, являющихся предметом изучения, главным образом физики твердого тела и металловедения, будет более подробно упомянуто в следующей главе. В этой же главе будут обсуждаться лишь жидкие растворы — системы, весьма разнообразные по своей природе и характеру межмолекулярного взаимодействия. Так, при растворении серной кислоты в воде наблюдается выделение большого количества теплоты, отмечается образование ряда гидратов определенного состава. Отчасти на основании этих наблюдений Д. И. Менделеев развивал свою химическую теорию растворов. Несомненно, что силы, действующие в упомянутых гидратах серной кислоты, приближаются по св ему характеру к силам химической связи. В качестве другого крайнего случая можно указать на растворы веществ типа аргона и неона (илн других элементов нулевой группы), когда проявляется действие сил только физической природы — относительно слабых сил Ван-дер-Ваальса. [c.262]

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]

По теории Льюиса — Лондона валентность атомов определяется числом холостых электронов, за счет которых осуществляется химическая связь между атомами (см. главу Химическая связь ). В зависимости от нормального или возбужденного состояния атома число холостых электронов может быть различным это приводит к неодинаковой [c.86]

Оба автора участвовали в написании всех главных разделов и обеих частей книги. Наша работа вряд ли могла бы быть выполнена, если бы не широкая помощь товарищей, которым мы приносим глубокую благодарность за их немалый труд. Он выразился в том, что проф. Д. А. Бочвар написал главу, посвященную современной теории химической связи, проф. А. И. Китайгородский—главу о дифракционных методах структурного анализа, акад. М. И. Кабачник, чл,-корр. Н. К. Кочетков, акад. В. А. Энгельгардт, акад. А. Е. Браунштейн, проф. М. М. Ботвинник, доц. 3. А. Шабарова, заведующие лабора-твриями ИНЭОС т. В. Т. Алексанян иЭ. И. Федин прочли отдельные разделы книги, внесли ряд ценных исправлений и сделали много критических замечаний, принятых во внимание авторами при дальнейшей работе. [c.6]

Современная теория химической связи основана на квантовомеханическом рассмотрении системы из электронов и атомных ядер, причем предполагается, что решение соответствующих уравнений ведет к полному описанию этой системы. Как уже было указано в двух предшествующих главах, трудность состоит не в составлении уравнения Шрёдингера для конкретных задач, а в его решении. Поскольку даже для системы, состоящей всего из трех частиц, не существует точного решения, приходится вводить упрощающие предположения, т. е. по существу, рассматривать некоторые модельные системы. Уже то, что, как правило, изучаются изолированные системы (атом, молекула, твердое тело или системы, состоящие из нескольких подсистем), является определенным приближением, поскольку при этом влиянием окружающей среды, например влиянием растворителя, пренебрегают. [c.86]

Книга Гайнца Беккера Введение в электронную теорию органических реакций представляет собой четкое и ясное изложение электронных представлений о механизмах наиболее распространенных и важных реакций органических веществ, без изложения которых не обходится ни один курс органической химии, ни практика исследователя. В отличие от других книг теоретического направления, обычно ограничивающихся при изложении механизма реакций лишь графикой электронных смещений, книга Беккера, помимо очень удачной графики этого рода, вскрывает физико-химические, термодинамические и электронно-структурные факторы движущих сил реакций. Она вооружает читателя глубокими знаниями и возможностью предвидения. Первые три главы излагают общие теоретические основы проблемы химической связи, распределения электронной плотности в органических молекулах и основные положения кинетики и термодинамики органических реакций с освещением теории переходного состояния и элементарного акта реакции. Первая из этих глав, посвященная квантовомеханическим основам теории химической связи, написана в форме, доступной для химиков-органиков, обычно плохо владеющих высшей математикой. В этой главе некоторым сокращениям подверглось изложение представлений о модели атома Бора, имеющих лишь исторический интерес. В этой же главе излагаются основы квантовой механики, где Беккер подходит к уравнению Шредингера, используя аналогию с волновым уравнением. Эта аналогия имела определенное эвристическое значение при создании волновой механики. Однако она, естественно, не отражает важнейших особенностей уравнения Шредингера и вряд ли облегчает его -восприятие. Поэтому взамен этой аналогии мы изложили основы квантовой мех-лники в доступной форме, аналогично тому, как это Сделается в основных современных курсах квантовой химии. / [c.5]

С точки зрения развития теории химических связей в гиперполимерах представляют интерес квантовомеханические расчеты и рентгеноспектральные исследования плотности электронных состояний в алмазе. Они существенны для определения энергетических характеристик зонной структуры алмаза. В частности, согласно рентгеновским данным [371], валентная зона в алмазе имеет ширину 21—23 эВ, запрещенная зона — 5—7, зона проводимости — 10—12 эВ, Дно валентной зоны расположено на уровне L-слоя свободного атома (табл. 13). Последнее можно объяснить изменением заселенности сферическн-симметричных s-состояний при сближении атомов углерода и образовании а-связей. В электронной структуре это приводит к возрастанию плотности сферически-несимметричных электронных состояний и перераспределению электронов между s- и /7-оболочками, Указанные изменения способствуют образованию хр -гибридизации (см, главу III), существующей в узлах трехмерных ковалентных сеток (ТКС) алмаза. При этом 5 0 -гибридизация возникает, как правило, не сразу, а через промежуточную электронную конфигурацию, которая реализуется на поверхности алмазной грани. [c.51]

Создание и развитие теорий образования комплексных соединений, естественно, тесно связано с созданием и развитием теорий химической связи. В настоящей главе рассмотрим теории образования комплексных соединений, развитые на основе созданных в 1916 г. теорий ионной и ковалентной химических связей. Дальнейшее развитие этих теорий на квантовомеханической основе будет изложено в главе VIII. [c.33]

Он выразился в том, что проф. Д. А. Бочвар написал главу, посвященную современной теории химической связи, проф. А. И. Китайгородский — главу о дифракционных методах структурного анализа, акад. М. И. Кабачник, чл.-корр. Н. К. Кочетков, акад. В. А. Энгельгардт, акад. А. Е. Браун-штейн, проф. М. М. Ботвинник, проф. 3. А. Шабарова. заведующие лабораториями ИНЭОС доктора наук В. Т. Алексанян и Э. И. Федин прочли отдельные разделы книги, внесли ряд ценных исправлений и сделали много критических замечаний, принятых во внимание авторами при дальнейшей работе. [c.6]

Пер мая часть книги является очень сжатым изло/кением основ тео])ии структур и состоит из двух глав. Первая из них посвящена кристалло-1-рафической теории симметрии, вторая — проблемам кристаллохимии и природы химической связи применительно к строению главным образом твёрдого тела. Принципиальная сторона вопроса о таком освещении основ теории структур изложена в 1 (Введение). Оно вытекает из несогласия автора с теми красталлографическилт школами, которые считают возможным излагать теорию структур только с позиций теории симметрии и с томи физикохимическими школами, которые подходят к решению этой задачи, прене-б])ога) г дости7кениями теории симметрии и опираясь только на схемы общей теории химической, связи. Успех дела зависят от творческого синтеза обоих направлений, в каждом из которых отечественная наука имеет выдающиеся достиягения. [c.12]

В рабочий язык химии прочно вощли льюисовы представления и элек-тронно-точечные структурные формулы. Если известна льюисова структура молекулы, можно кое-что сказать об устойчивости, порядке, энергиях и длинах связей этой молекулы. А если воспользоваться методом ОВЭП, часто удается предсказать и геометрическое строение молекулы. В данной главе будет показано, что можно продвинуться еще дальще в определении электронного строения молекул, исходя из рассмотрения пространственной направленности и энергии валентных атомных орбиталей, принимающих участие в образовании химической связи. Этот более глубокий метод анализа известен под названием теории молекулярных орбиталей. [c.509]

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]

На основе учения о строении атома, химической связи и строении молекул рассмотрен теоретический материал курса. Химия отдельных элементов дана в связи с их положением в периодической системе Д. И. Менделеева. Больше внимания, чем во втором издании (1976 г.) уделено строению вещества, протоли-тической теории кислот и оснований, введен параграф Производство минеральных удобрений и глава Охрана окружающей среды и утилизация побочных продуктов химической промышленности . [c.296]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология