Строение отрицательных ионов и их устойчивость

До открытия электрона невозможно было понять природу химической связи. Правда, понятие о валентности существовало уже в 1852 г. и в эти же годы существовали некоторые представления о геометрических формах молекул. Вант Гофф и Лебель установили тетраэдрическую структуру атома углерода, а Вернер создал стереохимию комплексных ионов. Очевидно, для того чтобы молекула имела определенную геометрическую форму, должны существовать какие-то связывающие силы между ее частями. В структурных формулах такую химическую связь между связанными атомами изображали черточкой. Она указывала на существование связи, но, разумеется, не давала никакого описания ее природы. Незадолго до открытия электрона Аррениус предположил существование свободных ионов. На основе этого предположения были сделаны многочисленные попытки найти объяснение силам, связывающим атомы. Хотя эти попытки были неудачными, они содействовали представлению об электрическом заряде как основе образования связи. После открытия электрона стало возможно дальнейшее развитие теории связи. В течение немногих лет, основываясь на положительно и отрицательно заряженных атомах, было предлол<ено много разных объяснений образованию связи, но почти не было попыток связать заряды атома с его строением. В 1916 г. Льюис предложил свою теорию валентности. С тех пор было много сделано в области применения математики в теории валентности, но в основе представления о химической связи лежит по-прежнему теория Льюиса. Согласно Полингу , химическая связь возникает между двумя атомами в том случае, если связывающая атомы сила настолько велика, что приводит к образованию достаточно устойчивого агрегата, чтобы обеспечить его существование в виде самостоятельной частицы. Обычно различают пять типов химической связи ионная, ковалентная, металлическая, связь, обусловленная силами Ван-дер-Ваальса, и водородная, причем три первых очень прочны. Все эти связи одинаково важны, но металлическая связь здесь не будет рассмотрена о ней можно прочесть в других источниках . [c.134]

Атомом называют мельчайшую частицу элемента, сохраняющую все его свойства, С точки зрения теории строения атомом является устойчивая динамическая система из положительно заряженного ядра и определенного числа электронов. Если число электронов равно числу единиц заряда ядра, атом яв.тяется электронейтральной системой, к которой и относится химическое определение атома, в противном же случае мы имеем дело с положительным или отрицательным ионом. В теории строения такие системы описывают теми же методами, что и электронейтральные атомы, поэтому второе определение обобщает понятие атома и на ионы. Говоря об устойчивости атома, понимают, что энергия атома ниже, чем энергия невзаимодействующих ядра и электронов, т. е. при образовании атома из ядра и электронов энергия выделяется. Обычно за начало отсчета энергии, т, е. за нуль, принимается энергия невзаимодействующих ядра и электронов. Тогда энергия устойчивой системы — атоМа — оказывается отрицательной. [c.16]

СТРОЕНИЕ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ИОНОВ И ИХ УСТОЙЧИВОСТЬ 243 [c.243]

Сэндвичевая структура является самой устойчивой не только для ковалентных комплексов, использующих -орбитали, но н для ионных кристаллов — для катиона и двух отрицательно заряженных циклов. Интересно и необычно строение комплекса бериллия. Предложены два возможных строения [Ве(ср)г]. Первое основано на интерпретации данных по дифракции электронов в газовой фазе [65] (рис. 13.20, а). Атом бериллия приближен к одному циклу, расстояние между двумя циклами (337 пм) определяется отталкиванием между ними, что вытекает из ван-дер-ваальсова радиуса углерода (167—170 пм). Малый по размерам ион Ве + поляризует л-облако одного цикла, и образуются энергетически выгодные короткая ковалентная связь и длинная ионная связь. Второе возможное строение, по рентгеноструктурным данным, для твердого бериллоцена — смешанный сэндвич, содержащий а-связь металла с одним циклом и л-связь с другим [66] (рис. 13.20,6). [c.437]

Разработка модели строения атома Резерфорда—Бора привела к созданию теории химической связи, осуществляемой путем перераспределения электронов между атомами. Основы этой теории были заложены в двух независимых работах В. Косселя (1888—1956) и Дж. Н. Льюиса (1875—1946) в 1916 г. Рассматривая соединения металлов с неметаллами, в частности щелочных металлов с галогенами, Коссель обратил внимание на промежуточное между металлами и неметаллами положение в периодической системе инертных газов, не вступающих, как считалось тогда, в химические реакции из-за, как постулировал Коссель, особой устойчивости восьмиэлектронной (у гелия двухэлектронной) конфигурации внешней оболочки. При взаимодействии атомов металлов с атомами неметаллов первые отдают, а вторые присоединяют число электронов, недостающее до октета тем самым атомы металлов приобретают положительный, а атомы неметаллов отрицательный заряд и соединение между ними обусловливается силами электростатического притяжения между разноименными зарядами. Так образуется ионная связь (в современных терминах). [c.105]

I. Строение отрицательных ионов и их устойчивость. При [c.242]

Необходимо установить, какого состава и какого строения химические частицы, содержащие элементы Л, В н С, т. е. ядра атомов А, В, С и электроны, могут существовать как устойчивые (будучи изолированы в вакууме). Такими частицами будут всегда, в частности, некоторые одноядерные частицы — свободные атомы Л, Б, С и их положительно заряженные атомные ионы разных степеней ионизации, а так же для некоторых элементов некоторые отрицательно заряженные ионы. Этот вопрос может быть решен теоретически (квантово-механическим расчетом уровней энергии и волновых функций соответствующих одноядерных частиц). Этот вопрос может быть решен и экспериментальным установлением того факта, что определенные виды одноядерных частиц могут существовать как единое стабильное образование. Для нейтральных атомов и положительных ионов этот вопрос ясен — такие одноядерные частицы все устойчивы , так что требуется практически проверка устойчивости только отрицательно заряженных одноядерных ионов. [c.151]

Подгруппа П1В. По строению внешнего энергетического слоя члены этой подгруппы — 5с, У, Ьа, Ас — похожи на щелочноземельные металлы, яо отличаются от них появлением электрона в -подуровне предвнешнего слоя, энергетически близкого к -электронам внешнего слоя, поэтому устойчивая степень окисления элементов равна -ЬЗ. Радиусы атомов и ионов элементов средние между щелочноземельными металлами и элементами подгруппы галлия и увеличиваются от скандия к актинию. Сила их восстановительных свойств также является средней между щелочноземельными металлами и семейством галлия и растет от скандия к актинию. Окислительно-восстановительный потенциал отрицательнее водорода. В свободном состоянии в природе они не встречаются и не вытесняют водород из растворов его ионов. Элементы с водородом образуют гидриды, сходные по свойствам с гидридом алюминия АШз, но с более высокой ионностью связи. Склонны к реакциям комплексообразования. Гидроксиды 5с(ОН)з, (ОН)з, Ьа(ОН)з и А1(0Н)з — основания более сильные, чем гидроксид алюминия, и сила оснований в подгруппе растет сверху вниз. В природе встречаются в рудах совместно с лантаноидами и актиноидами. [c.317]

Разрабатывая теорию химического строения, Бутлеров не ста-вил перед собой задачу выяснения природы химической связи, справедливо считая, что химия в то время еще не была готова к решению этой задачи. Действительно, необходимой предпосылкой создания теории химической связи было выяснение строения атома. Лишь после того, как стали известны основные черты электронной структуры атомов, появилась возможность для разработки такой теории. В 1916 г. американский физико-химик Дж. Льюис высказал предположение, что химическая связь возникает путем образования электронной пары, одновременно принадлежащей двум атомам эта идея послужила исходным пунктом для разработки современной теории ковалентной связи. В том же 1916 г. немецкий ученый В. Коссель предположил, что при взан.мо-действии двух атомов один из них отдает, а другой принимает электроны при этом первый атом превращается в положительно заряженный, а второй — в отрицательно заряженный ион взаимное электростатическое притяжение образовавшихся ионов и приводит к образованию устойчивого соединения. Дальнейшее развитие идей Косселя привело к созданию современных представлений [c.119]

Избыток одного из реагентов является необходимым условием для получения достаточно устойчивого золя, и от того, какой из реагентов взят в избытке, зависят многие физические и химические свойства полученного коллоидного раствора. Если, например, приливать азотнокислое серебро к иодистому калию так, чтобы в системе осталось некоторое количество непрореагировавшего иодистого калия, то получаются золи с отрицательно заряженными частицами (стр. 15). Если же в избытке был взят раствор азотнокислого серебра, то частицы золя заряжены положительно. В обоих случаях заряд частиц объясняется преимущественной адсорбцией одноименного иона, находящегося в избытке в растворе, окружающем иодистое серебро. Обычно устойчивость отрицательно заряженных золей иодистого серебра выше, чем положительно заряженных это объясняется тем, что ион адсорбируется сильнее, чем ион Ag+. Строение коллоидных частиц золя, полученного в избытке азотнокислого серебра, можно схематически изобразить так [c.25]

Поэтому переход одного электрона от атома натрия (электрона 2 -) к атому фтора приводит к тому, что атомы обоих элементов приобретают электронное строение атома неона, т. е. 1 5 2 5 2 р°. При этом, однако, атом натрия, потерявший электрон, становится положительно заряженным ионом Ыа+, а атом фтора, захвативший электрон, превращается в отрицательно заряженный ион Р . Электростатическое притяжение между этими ионами и обеспечивает устойчивость возникшего соединения N3 . Соединения с такой электростатической природой связи называются ионными. Они образуются многими металлами трех первых групп Периодической системы элементов с неметаллами последних трех групп. В твердом состоянии подобные соединения образуют кристаллы, в которых узлы решетки занимаются ионами. При этом ионы одного знака окружены ионами противоположного знака и наоборот. В результате электростатические силы, действующие на каждый ион, симметричны и решетка устойчива. [c.297]

Необходимость соединения при реакции двух ионов одного знака заряда приводит к тому, что реакция протекает лишь при высокой температуре. Строение промежуточного соединения делает понятным большую устойчивость п-фенолсульфокислоты в условиях щелочного плавления и полное исключение образования гидрохинона [355]. В этом случае образование промежуточного соединения должно привести к возникновению отрицательного заряда на атоме углерода, несущего также отрицательно заряженный атом кислорода. Естественно, что образование такого промежуточного продукта чрезвычайно затруднено. [c.1791]

Различные свойства атомов и ионов одного и того же элемента объясняются разным электронным строением этих частиц. Химические свойства свободных атомов металлов определяются валентными электронами, которые атомы металлов легко отдают и переходят в положительно заряженные ионы. Атомы неметаллов легко присоединяют электроны и переходят в отрицательно заряженные ионы. Ионы находятся в более устойчивых электронных состояниях, чем атомы. [c.210]

Ион водорода представляет собой ядро с зарядом +1, не имеющее ни одного электрона. Если бы фтористый водород HF обладал резко выраженным ионным строением, то его молекулу можно было бы представить такой, как на рис. 9.6, Л. Между тем положительный ион водорода в этом случае должен сильно притягиваться к отрицательному иону, например к иону фторида, образуя ион [р-Н+р-]- или НРг, как показано на рис. 9.6, Б. Это и происходит в действительности, и устойчивый ион Нр2, называемый ионом дифторида водорода, присутствует в значительной концентрации в растворах фтористоводородной кислоты и в солях, например в КНРг. Связь, скрепляющая этот комплексный ион и называемая водородной связью, слабее, чем одинарная ионная или ковалентная связь, но прочнее, чем обычные вандерваальсовы силы межмолекулярного притяжения. [c.250]

Основная причина высокого перенапряжения для этой реакции заключается в строении нитрит-иона, отличающегося устойчивой электронной структурой, затрудняющей подход к катоду и деформацию иона в электрическом поле. Известно, что подход к отрицательно заряженному катоду частиц с отрицательным знаком возможен лищь в случае сложных анионов, способных к деформации в электрическом поле. Однако нитрит-ион настолько [c.34]

Известно два соединения [(ЫНз)5Со02Со(К Нз)б](НОз)4 и [(NHз)5 o02 o(NHз)5](NOз)5, из которых первое неустойчиво, а второе стабильно, хотя в соответствии с формулой должно содержать кобальт в необычном для него состоянии окисления. Для объяснения устойчивости второго соединения было проведено измерение его магнитной восприимчивости. Оказалось, что осуществляется следующее строение электронных оболочек центральных ионов кобальта из девяти 1-, 8-, /)-ячеек каждого атома Со две заняты спаренными электронами Со, пять — акцепторными связями с МНз. У двух атомов Со остаются четыре ячейки с четырьмя электронами и группа О с тремя электронами, участвующими в образовании валентных связей (один неспаренный валентный электрон и пара электронов у отрицательно заряженного атома кислорода). Неспаренный электрон может дать одну ковалентную связь с одним из электронов кобальта, а электронная пара — донорную связь со свободной орбитой Со. В результате семь электронов двигаются в поле четырех центров, причем у двух из этих центров (у кобальта) имеются по две орбиты. [c.345]

Водородная связь. Ион водорода представляет собой ядро с зарядом 1 -, не имеющее ни одного электрона. Если фтористый водород НГ обладает резко выраженным ионным строением, то его молекула может быть схематически представлена так, как опа изображена в[а рис. 123, а. Полонштель-ный заряд иона водорода может сильно притягиваться к отрицательному иону — иону фтора и образовывать ион [Р Н Р или HF , как показано на рис. 123, б. Это и происходит в действительности, и устойчивьи" ион HP , называемый ионом двухфтористого водорода, присутствует в значительной концентрации в растворах фтористоводородной кислоты, а также в растворах солей, подобных КНРг- Существование этого комплексного иона оказывается возможным благодаря наличию связи, называемой водородной [c.268]

Ион водорода представляет собой ядро с зарядом -(-1, не имеющее ни одного электрона. Если фтористый водород НГ обладал бы резко выраженным ионным строением, то его молекулу можно было бы схематически представить так, как она приведена на рис. 12.5, А. Между тем положительный ион водорода сильно притягивается к отрицательным ионам фтора, в результате должен образовываться ион [Р Н+Р ] или НР , как показано на рис. 12.5,Б. Это и происходит в действительности, и устойчивый ион НЕ , называемый ионом дифторида водорода, присутствует в значительной концентрации в растворах фтористоводородной кислоты, а также в растворах солей, например в растворе КНЕг, Существование такого комплексного иона оказывается возможным благодаря наличию связи, называемой водородной связью,— она слабее, чем одинар- [c.382]

Так как ионы, имеющие электронную структуру благородных газов, сферически симметрйчнй, они притягиваются к ионам противоположного знака в одинаковой степени в любом направлении. Простое электростатическое рассмотрение показывает, что ионная структура, содержащая сферические ионы А+ и В , будет наиболее устойчива, если ионы касаются друг друга и расположены симметричным образом. Строение ионных соединений отгределяется двумя факторами относительными размерами ионов и требованием электрической нейтральности структуры как целого. Размер ионов в основном определяет геометрию структуры ее можно обсуждать, используя понятие координационных чисел. Наиболее устойчивой конфигурацией для координационного числа 2 является линейная В—А—В, так как для нее отталкивание между отрицательно зарял<енными ионами В минимально устойчивыми конфигурациями для координационных чисел 3, 4, 6 и 8 являются соответственно копланарная, тетраэдрическая, октаэдрическая и кубическая. В то же время большой положительный ион может находиться в контакте с большим числом отрицательных ионов, а во- [c.125]

Метод ЭПР начинает применяться и при исследовании радикалов в жидкофазных реакциях. Правда, по отмеченным выше причинам, область применяемости его ограничивается в большинстве случаев сравнительно малоактивными радикалами и ионами-радикалами. При этом довольночасто, как известно, радикалы можно рассматривать практически как совершенно устойчивые продукты и изучать их химическими методами или простым магнитным взвешиванием. В этих случаях ЭПР играет тем не менее незаменимую роль, поскольку он позволяет точно установить истинную структуру радикала (или иона-радикала). Так, применение метода ЭПР позволило точно установить строение ион-радикалов различных семихинонов [14], ароматических положительных и отрицательных ионов-радикалов [151 и многих других малоактивных парамагнитных частиц [16]. Мы вернемся еще к рассмотрению этих результатов при анализе вопроса о распределении спиновой плотности неспаренного электрона в сложных парамагнитных частицах (см. главу VIII). [c.140]

При температурах ниже стандартной по характеру общего воздействия на структуру воды молекулы мочевины можно отождествить с отрицательно гидратированными, а при Т > 340 К - с положительно гидратированными ионами. В области 320 К < Г < 340 К структура образующегося гидратокомплекса с участием молекул мочевины комплементарна строению водных кластеров in bulk и характеризуется повышенной устойчивостью к влиянию температуры и давления. Интервал температур 300-320 К относительно структурного состояния системы вода-мочевина, хотя и отличается незначительностью производимых в нем изменений, в целом следует считать переходным. [c.178]

Целый ряд работ [36] посвящен вопросу о влиянии строения ионов на электролитическую диссоциацию та кого типа. Некоторые указания о влиянии строения ионов можно получить из данных, приведенных в табл. 38, если рассматривать замещение одного из галоидных ионов более крупным и менее симметричным пикрат-ионом. Локализация отрицательного заряда у атома кислорода на одном конце пикрат-иона противодействует образованию ионной пары вследствие эффекта несимметричного экранирования тринитробензольной группы. С другой стороны, та же локализация заряда придавала бы дополнительную устойчивость уже образованным ионным парам, так как заряды могли бы располагаться ближе друг к другу, чем в том случае, когда они симметрично распределены на поверхности ионов. Не всегда можно точно предсказать, как отразятся на величине К оба эти эффекта, действующие в противоположных направлениях, однако поскольку эффект экранирования бо.пее сильно влияет на процесс образования ионных тройников и поскольку он уменьшает составляющую потенциальной энергии, обусловленную добавлением третьего иона к ионной паре, то следует ожидать значительного увеличения при появлении резко выраженной несимметричности иона. Переход от четырехзамещенного иодида аммония [c.200]

С квантово-механической точки зрения химическая частица (нейтральная молекула, свободный радикал или молекулярный ион) представляет собой систему, состоящую из ядер и электронов. Если мы ставим вопрос о том, может ли некоторая совокупность из ядер и электронов образовать устойчивую (способную существовать как единое целое, не распадаясь самопроизвольно) химическую частицу, каково будет строение и возможные состояния этой частицы, каковы будут ее физические характеристики (геометрическая конфигурация ядер, энергия, распределение положительного и отрицательного заряда и т. п.), то эта задача может быть рещена на основе системы постулатов и представлений квантовой механики. Согласно основным положениям квантовой механики любое реально осуществляющееся состояние системы из ядер и электронов описывается некоторой функцией Ч ", так называемой волновой функцией, которая зависит, вообще говоря, от координат и спиновых состояний всех частиц, входящих в систему. Волновая функция Ч " должна удовлетворять ряду общих требований, накладываемых квантовой механикой на все волновые функции . [c.85]

Сопоставление данных о строении лигандов и активности различных комплексов позволяет сделать заключение более или менее общего характера, по крайней мере для водных растворов. Каталазной активности благоприятствует наличие аминного азота в координационной сфере именно присутствие четырех атомов азота и хелатная структура комплекса. Расчеты распределения электронной плотности, выполненные А. Гудо [32] для некоторых комплексов меди, показали, что большой активности отвечает наличие отрицательного заряда на ионе меди, т. е. имеет место выраженный донорный эффект. Каталазная активность снижается, если в координационную сферу входит кислород, а также при образовании координационно-насыщенного комплекса. Относительно малая устойчивость комплекса обычно характерна для высокоактивных соединений. [c.152]

Число компонентов СТС, их относительные интенсивности и расстояния между ними содержат такое количество информации о структуре радикалов, обусловливающих тот или иной спектр, что даже в случае наложения нескольких спектров удается не только установить строение соответствующих частиц, но и их относительные концентрации. Если в начале 50-х годов ЭПР использовали при исследовании в жидкой фазе таких устойчивых радикалов, как ДФПГ, ТФМ и различных замещенных хинонов, то по мере повышения чувствительности и стабильности работы спектрометров ЭПР появилась возможность перехода к изучению все более реакционноспособных радикалов. Так, например, очень интенсивно развивалось изучение строения и свойств отрицательных и положительных ароматических ион-радикалов, получаемых либо химически (например, по реакции щелочных металлов с ароматическими молекулами), либо электрохимически. [c.20]

При обсуждении строения соединений (IV—VI), (а также III, а—в) следует учитывать, что влияние электроноакцепторных групп, связанных с отрицательно заряженным N-атомом, вызывает понижение электронной плотности у этого атома и повышение ее у 0-атомов нитрогрупп и С-атомов в орто- и пара-положении к N-атому. Природа указанных электроноакцепторных групп определяет устойчивость биполярного иона. Соединение (VI) гораздо устойчивее, чем (V), так как содержит вместо бензольных нафталиновые ядра, т. е. более сильные электроноакцепторные системы. В соответствии с этим введение двух нитрогрупп в фентиазиновое ядро (ср. IV и V) также повышает устойчивость биполярного иона. [c.1383]