Молекула водорода и некоторые простейшие молекулы

Из вышеизложенного очевидно, что периодичность заполнения электронных оболочек можно довольно хорошо представить себе, не рассматривая взаимодействия электронов между собой. Правда, не удается объяснить некоторые важные явления, которые лежат в основе, например, правила Хунда кроме того, нельзя определить строение даже такого простого атома, как гелий, в возбужденном состоянии. При изучении электронного взаимодействия прежде всего следует учитывать некоторые особенности рассмотренной в разд. 3.6 симметричной и антисимметричной волновой г1)-функции. Однако сначала рассмотрим эти чрезвычайно важные особенности (хотя они проявляются и в атоме гелия) взаимодействия на примере молекулы водорода —системы с двумя электронами. В следующей главе рассмотрены некоторые теоретические представления по проблеме образования химической связи. Следует лишь принять во внимание, что причины образования такого прочного атома, как гелий, те же, что и для молекулы водорода, как стабильной си- [c.59]

Молекулой называется электрически нейтральное образование, которое состоит из нескольких, иногда очень большого числа, ядер и соответствующего числа, тоже, естественно, очень большого, электронов Необходимо добавить, что молекула является еще носителем определенных химических свойств Это приводит к дополнительным условиям Пока этой стороны не будем касаться Чтобы понять некоторые основные закономерности, определяющие строение молекул, обратимся к простейшей молекуле — молекуле водорода [c.51]

Конденсацией называется процесс образования нового соединения из двух или большего числа молекул исходных веществ, сопровождающийся отщеплением некоторых простых молекул — водорода, кислорода, азота, галогенов, галогено-водорода, солей галогеноводородных кислот, воды, аммиака, спирта, кислоты и др. [c.103]

Принцип максимального перекрывания сразу же позволяет приближенно описать строение некоторых простых молекул когда Ру- и рг-орбиты (см. табл. 2, стр.. 20) кислорода перекрываются с 15-орбитами двух атомов водорода, то образующиеся молекулярные орбиты должны быть взаимно перпендикулярны (рис. 5, в). Известно, что приближенно описываемая названными линейными комбинациями молекула НгО имеет угловое строение. Отклонение действительного угла от прямого не удивительно, так как в принятой нами линейной комбинации не учитываются никакие другие взаимодействия, поэтому она может дать только приближенные решения. [c.31]

Волновые функции, которые использовались для молекулы водорода, имеют самые различные степени точности и сложности. Волновые функции основного состояния, дающие энергию с точностью до 0,00001 н, были получены недавно [10], но простые волновые функции, которые будут использованы для иллюстрации некоторых принципов молекулярной квантовой химии, восходят к раннему периоду волновой механики и уже долгое время служат моделями для представления ковалентного связывания во всех типах молекул. Мы видим, например, что я-электронная система этилена может быть описана приближенными волновыми функциями точно такого же вида, как и молекула водорода. Для формулировки оператора Гамильтона многоэлектронной системы не требуется никаких новых принципов, за исключением того, [c.25]

Задачей квантовой механики является вычисление волновой функции молекулярной орбитали на основании волновых функций атомных орбиталей. По волновой функции молекулярной орбитали можно вычислить такие основные свойства новой связи, как межатомные расстояния, энергию связи, частоту спектральных линий и т. д. Вследствие ряда непреодолимых математических трудностей эта задача может быть решена точно только для некоторых простых молекул, и прежде всего — для молекулы водорода. Расчетные значения энергии связи и расстояния между атомами совпадают с экспериментальными данными. В случае более сложных молекул прибегают к приближенным методам [c.95]

Водород проявляет и восстановительные, и окислительные свойства. В обычных условиях благодаря прочности молекул он сравнительно мало активен и непосредственно взаимодействует лишь со фтором. При нагревании же вступает во взаимодействие с многими неметаллами — хлором, бромом, кислородом и пр. Восстановительная способность водорода используется для получения некоторых простых веществ из оксидов и галидов [c.274]

Особое значение для цепных реакций имеют тяжелые частицы молекулы, ионы и т. п. При столкновении с ними свободные радикалы образуют громоздкие, малоактивные радикалы, которые впоследствии могут распадаться на простые молекулы, освобождая при этом некоторое количество энергии. Например, атом водорода (свободный радикал Н.), сталкиваясь с молекулой кислорода, образует малоактивный радикал НОа- [c.183]

Электронная спек-троскопия, как уже указывалось, это спектроскопия в видимой и ультрафиолетовой области спектра. Спектры испускания в этой области можно получить, нагревая вещество до высоких температур, при которых за счет термического возбуждения оказываются в достаточной мере заселенными электронно-возбужденные состояния частиц. При переходе частиц с более высокого в более низкое по энергии возбужденное или основное состояние испускаются кванты видимого или ультрафиолетового излучения. Поскольку при высоких температурах большинство молекул разлагается, спектры испускания исследуются преимущественно для некоторых простых достаточно прочных многоатомных частиц и атомов. Рассмотрим несколько подробнее вопрос о спектрах испускания атомов на примере атомов водорода. [c.150]

На рис. 7 представлены схемы образования некоторых связей. В молекуле водорода (схема I) связь Н—Н (или Н Н) возникает в результате перекрывания двух шарообразных облаков электронов каждого из Н-атомов. Простая связь между атомами водорода и углерода Н—С (или Н С, схема //) является следствием перекрывания шарообразного облака электрона атома водорода и гибридного облака одного из валентных электронов атома углерода. Простая связь между двумя углеродными атомами С—С (илл С С, схема III) осуществляется вследствие перекрывания двух гибридных облаков углеродных атомов. [c.31]

Составляющие молекулы (молекулы элементарных газов. — Ю. С.) какого-либо газа, — рассуждал далее Авогадро, — не состоят из одной элементарной молекулы (атома.— Ю. С.), но образо-паны из некоторого чпсла этих молекул, соединенных в одну молекулу силой притяжения и когда молекулы другого вещества присоединяются к данным молекулам для образования сложных молекул, тогда составная молекула , которая должна была б образоваться в результате этого соединения, делится на две или больше частей... Просматривая различные наиболее известные газообразные соединения, я пе нахожу других примеров, кроме примера удвоения объема Д. Дальтон, а за ним и Я. Берцелиус считали, что простые газы (кислород, азот, водород и т. д.) состоят из отдельных атомов (О, N, Н), а не молекул, и в связи с этим [c.150]

Органические молекулы содержат углерод, водород и часто другие неметаллы — кислород, азот, серу или галогены, например хлор. Сложность органических молекул такова, что часто целесообразнее представлять их в виде простых рисунков, чем записывать формулу. Как было уже показано во вставке 2.2, связи обозначаются в виде черточек между молекулами. Этот принцип используется для того, чтобы показать конфигурацию некоторых органических молекул, обсуждаемых в данной главе. [c.42]

Описание явления делокализации на основании взаимодействия между 2р2-электронами р -гибридизированных атомов углерода является давно достигнутым успехом квантовой теории валентности, и его применение к бензоидным ароматическим системам подробно рассмотрено в некоторых основных работах [12, 51]. Здесь мы его повторим только вкратце. Две основные простые теории могут быть проиллюстрированы на примере обсуждения локализованной простой о-связи в молекуле водорода и распространения этих теорий на и-электроны систем со многими центрами при нескольких различных классических расположениях связей. [c.13]

Действительно, в некотором интервале температур и давлений эта реакция ведет себя как простая реакция первого порядка. На основании этого одно время считали, что отщепление молекулы водорода происходит в одну элементарную стадию. Однако, как теперь доказано, в реакционной системе присутствуют атомы водорода, метильные и этильные радикалы, и механизм реакции — свободно-радикальный. Благодаря некоторым деталям этого механизма, которые обсуждаются ниже, кинетика реакции подчиняется закону первого порядка, несмотря на сложность ее механизма. [c.152]

Как было показано, простое рассмотрение атомных орбит и идея перекрывания приводят к правильным предсказаниям геометрической формы простых молекул — угловой, а не линейной для воды и пирамидальной, а не плоской для аммиака. Однако для описания метана требуется некоторое расширение этих представлений. Атомы фтора, кислорода и азота в молекулах НР, Н2О и ЫНд имеют по два электрона на орбите 2з, и эти электроны не учитываются при рассмотрении образования связей. Но для того чтобы атом углерода образовал четыре связи (см. стр. 94—95), необходимо прежде всего промотировать один из 2з-электронов с тем, чтобы каждая из орбит 2з, 2рх, 2ру и 2рг была занята одним электроном. Если теперь использовать эти четыре орбиты для образования связей с четырьмя атомами водорода, то следовало бы [c.105]

Рассматривая далее различные случаи образования сложных молекул газообразных веществ из простых молекул, Авогадро констатировал на основании опытных данных Гей-Люссака, что вода образуется при соединении одной молекулы кислорода с двумя молекулами водорода, аммиак — одной молекулы азота и трех молекул водорода, закись азота — одной молекулы кислорода и двух молекул азота, окись азота — одной молекулы кислорода и одной молекулы азота и азотная кислота (NO2)—одной молекулы азота и двух молекул кислорода. Чтобы объяснить в связи с этим объемный закон (в частности, то обстоятельство, что конечный объем образованного из исходных газов соединения равен объему лишь одного из реагирующих газов), Авогадро вводил понятие составная молекула (mole ule onstituant), которое относилось исключительно к молекулам простых веществ. Он писал по этому поводу ... составные молекулы простого газа. .. не состоят из отдельных элементарных молекул, но из некоторого числа этих последних, объединенных силами притяжения, и когда молекулы другого вещества соединяются с этими молекулами с образованием сложных молекул, возникающие интегральные молекулы делятся на две или больше части, состоящие из половинок, четвертинок и из большого числа элементарных молекул, образующих составные молекулы первого вещества, соединенных с ноло-Бинками, четвертинками и т. д. молекул второго вещества... так что число интегральных молекул соединения оказывается двойным, учетверенным и т. д. [c.114]

Большинство систем с водородными связями наблюдалось в растворе или в кристаллах, а рассмотрение таких факторов, как сольватация или дальнодействующие кристаллические силы, может усложнить анализ связи. Всего несколько систем исследовано в газовой фазе в нх число входят некоторые простейшие молекулы, изучение которых особенно важно. В табл. 15.4 приведены энергии димеризации для пяти газофазных димеров. Теория комплексов со слабой водородной связью очень близко следует теории донорно-акцепторных комплексов, изложенной в предыдущем разделе. Расчеты показывают, что при ком-плексообразовании происходит миграция электронов в направлении донорного атома водорода. Главное отличие водородной связи состоит в существовании большого электростатического притяжения в песвязывающем состоянии, которое обычно отсутствует для донорно-акцепторных комплексов. В настоящее вре- [c.368]

Молекулярный водород не является в растворе сильным восстановителем в отсутствие катализатора. Молекула водорода может расщепляться либо гомолитнческн на два атома водорода, причем в водном растворе энергия, необходимая для этого процесса, вероятно, приблизительно равна той же величине, что и в газовой фазе (около 103 ккал), либо гетеролитически на сильно гидратированные гидрид-ион Н" и протон Н энергия, необходимая для этого расщепления, составляет приблизительно 33 ккал. Гомолитическое расщепление сильно катализируется поверхностями металлов, которые способны образовывать связь с атомами водорода, а когда эта связь не слишком прочна, такие поверхности являются активными катализаторами для реакции гидрогенизации или восстановления. Коллоидальные платина или палладий, а также тонкораздробленный никель в течение многих лет применялись как катализаторы гидрогенизации. Совсем недавно Кельвин [28] показал, что соли одновалентной меди действуют как гомогенные катализаторы восстановления иона двухвалентной меди или бензохннона в пиридиновом растворе. Аналогичная активность была обнаружена для ряда простых или комплексных ионов металлов в растворах из различных растворителей, а также и для некоторых анионов. Так, например, ионы серебра, двухвалентных меди и ртути, перманганат-и гидроксил-ионы и некоторые комплексы тех же ионов металлов являются в водных растворах катализаторами реакций восстановления ионов бихромата, перманганата, иодата, ионов четырехвалентного церия, двухвалентных меди и ртути, а также катализаторами некоторых реакций обмена и конверсии. В органических растворителях медные или серебряные соли органических кислот выступают в роли катализаторов для аналогичных реакций дико-бальтоктакарбонил Со2(СО)8 служит катализатором реакций гидроформилирования и гидрогенизации, что обсуждается в разд. 4 гл. VIII. В среде аммиака анион является катализатором [c.93]

Принцип максимального перекрывания позволяет приближенно описать строение некоторых простых молекул. Так, когда атом кислорода своими Р ,- и р,.-орбиталями (см. табл. 1.2) перекрывается с 15-орбиталями двух атомов водорода, то образующиеся молекулярные орбитали должны были бы быть перпендикулярны друг другу (рис. 1.7, в) . В действительности образующаяся таким образом молекула воды имеет строение с валентцым углом 104,5°. Не следует удивляться тому, что действительный угол отличается от прямоугольного ведь при рассмотрении линейной комбинации мы не учитывали никаких дополнительных взаимодействий и поэтому могли получить лишь приближенный результат. [c.33]

Одной из простейших реакций присоединения является гидрирование олефинов молекулярным водородом. Некоторые качественные наблюдения были сделаны Линдом и др. [116]. Более подробно исследовалось течение этой реакции под действием быстрых электронов [117]. Было найдено, что разбавление этилена водородом почти не влияет на конверсию этилена и выход газообразных продуктов, увеличивается только выход метана. Ашторы приходят к выводу, что гидрирование этилена водородом под действием излучения вообще не происходит. Облучаемые ими смеси состояли из 75% этилена и 25% водорода. Учитывая, что молекула этилена содержит 16 электронов, а водорода 2, в таких смесях вероятности первичной ионизации водорода и этилена должны относиться как 1 24. Поскольку 1-идрирование, по-видимому, требует диссоциации водорода, этот процесс мог быть не замечен. [c.270]

Метод, разработанный Андерсоном, Бейером и Уотсоном [18], несколько сложнее других методов, однако он позволяет более количественно проанализировать строение углеродного скелета молекулы. Согласно этому методу, молекула каждого соединения рассматривается как некоторое производное, полученное путем замещения ряда атомов в исходной молекуле онределенными группами. Так, например, структуру парафинов можно построить из исходной молекулы метана путем замещения атомов водорода соответствующими атомными группами. Аналогичным образом можно получить значения свойств для всех эфиров, используя в качестве исходного соединения диметиловый эфир и суммируя инкременты и термодинамические величины в соответствии со структурными модификациями, возникающими в процессе замещения отдельных групп. Отклонения от простого принципа аддитивности следует принимать во внимание в тех случаях, когда для каждого инкремента может существовать некоторый набор соответствующих структурных окружений. В связи с этим обычно рассматривают вклады от первичного дгетильного замещения, вторичного замещения метильных групп и вклады кратных связей (включая поправку за счет сопряженных двойных связей и двойных связей, сопряженных с кольцом). Термодинамические инкременты обычно связывают со структурой молекул при определении трех параметров АЯ/ дд, 81, и Ср°, где Ср° = а + + ЪТ - сТ . Корреляция теплоемкости, зависящей от температуры, и двух других параметров позволяет рассчитать величины энергий Гиббса, энтальпий образования и энтропий газообразных молекул [c.165]

Следует иметь в виду, что представление о металлах и неметаллах условно. Некоторые химические элементы (германий, сурьма и др.) проявляют свойства, по которым их моуКно отнести как к металлам, так и к неметаллам. Кроме того, современная техника позволяет создавать такие экстремальные условия, при которых вещества, в том числе и простые, могут резко изменять свои свойства. Например, типичный неметалл водород при сверхвысоких давлениях может перейти в металлоподобное состояние и проявлять такое характерное свойство металлов, как электропроводность. Типичный металл— натрий можно перевести в парообразное состояние, в котором он существует в атомном состоянии или в виде молекул Каг, что характерно для неметаллов. [c.166]

Соединения, молекулы которых ассоциированы за счет образования водородных связей (например, спирты и карбоновые кислоты) или содержат атомы кислорода или азота, которые могут служить акцепторами атомов водорода, обладающих протонной п JЛBижнo тью (например, некоторые простые эфиры и амины), очень легко растворяются в протонных растворителях (например, в этаноле). Если же в соединении нет ионных и полярных связей и оно не способно образовывать водородные связи (например, углеводороды и некоторые их галогенпроизводные), то такое соединение будет лучше растворимо в малополярных растворителях с низкой диэлектрической постоянной. [c.18]

Но наряду с обычными газами, такими, как кислород, водород, азот, окись углерода, двуокись углерода и другие, для которых справедлив закон Бойля, имеются некоторые газы, не следующие этому закону. Одним из таких газов является двуокись азота N02, молекулы которой могут соединяться в двойные молекулы четырехокиси азота N204. При обычных условиях в этом газе имеется некоторое количество молекул N02 и некоторое количество молекул N204. Изменение давления, под которым находится образец газа, приводит к изменению соотношения числа молекул каждого вида, а это обусловливает сложный характер зависимости объема от давления вместо простой зависимости, описываемой законом Бойля. Такое явление рассмотрено в гл. 10. [c.95]

Вода как полярный растворитель является не просто инертной средой, в которой могут быть растворены различные вещества, но и матрицей, накладывающей значительный отпечаток своих свойств на физико-химические свойства образующейся гомогенной системы. Некоторые авторы, основываясь на двухструктурной модели жидкой воды, отмечают, что при растворении неполярных газов только атомы гелия и молекулы водорода могут свободно, без разрушения водородных связей помещаться в полости льдоподобной структуры воды. Внедрение больших по размеру молекул обусловливает деформацию или разрушение каркаса надмолекулярных образований. Предполагается [53], что растворение аргона, азота и кислорода сопровождается внедрением их атомов (аргон) или молекул (N2 и О2) в частично деформированные за счет изогнутых водородных связей полости, что приводит к увеличению количества связанных молекул воды [c.77]

Распыленное жидкое топливо центральных струй факела при своем движении во внутренней области до зоны воспламенения находится в среде, менее насыщенной кислородом, и более длительно пребывает в этой области. В этих условиях пары углеводородов, обладая определенной теплоустойчивостью, продолжают нагреваться до некоторого температурного предела, после которого наступает процесс теплового расщепления. В случае местного недостатка кислорода процесс расщепления может продолжаться и во внещней зоне. Характер расщепления главным образом зависит от температуры и в меньшей степени от природы сжигаемого мазута при температурах до 500°С сложные углеводороды расщепляются более симметрично с образованием более мелкид молекул при повыщении температуры расщепление происходит все ближе к концам цепи строения молекул. При температуре 650°С и выше расщепление происходит несимметрично с образованием, с одной стороны, водорода и простейших углеводородов, а с другой стороны — тяжелых, сложных углеводородов вплоть до высокомолекулярных углеводородов, очень богатых углеродом, т. е. кокса или сажи, которые сгорают весьма трудно. [c.186]

Ферменты являются катализаторами реакций, протекающих в живой материи. В настоящее время многие ферменты выделены в виде чистых кристаллических веществ. Оказалось, что некоторые из этих кристаллических ферментов являются чистыми протеинами таковы пепсин — один из протеолитических ферментов, катализирующий гидролиз пептидной связи (— СО — ЫН —) в протеинах, и уреаза, катализирующая гидролиз мочевины. Другие ферменты содержат, помимо самого протеина, простетшескую группу, существенную для каталитической активности часто про-стетическая группа представляет собой флавин, как в различных ферментах, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, или гематин, как в каталазе или пероксидазах, катализирующих некоторые реакции перекиси водорода. Некоторые другие ферменты активны только тогда, когда, помимо субстрата, присутствует кофактор. Кофактор, подобно ферменту, принимает участие в катализируемой ферментом реакции, однако он не разрушается он может иметь простое химическое строение типа неорганического иона, и тогда его называют активатором, или же представлять сложную органическую молекулу, известную под названием кофермента. Кофакторы, по-видимому, действуют подобно простетическим группам (или части таких групп), которые легко отделимы от фермента. Хотя различие между кофакторами и про-стетическими группами в пределах фермента имеет важное значение с точки зрения биологии, оно может быть весьма искусственным, когда речь идет о механизме катализа. [c.107]

Наиболее простые адсорбционные процессы иогут быть представлены в виде конденсации или aглoJиepaции на поверхности адсорбента. При многих реакциях контактного катализа должны быть приняты во внимание другие процессы,например проникновение в твердые вещества. В каталитических процессах окклюзия и диффузия могут, очевидно, сопровождать адсорбцию. При адсорбции газов твердыми металлами адсорбция и диффузия связаны. Металлы обладают большой адсорбирующей способностью в отношении газов. Как видно из табл, 20, имеются определенные температуры, при которых происходит адсорбция определенного газа на определенном металле. Некоторые металлы, адсорбируя очень большие количества газа, при этом не меняют внешнего вида. Насколько высока может быть адсорбционная емкость и как она меняется в отдельных случаях, показано в табл. 21. Полагают, что существует параллель между способностью газов быть адсорбированными металлами и диффузией газов в них и что оба явления связаны каким-то общим свойством. Количество водорода, проникающее через металл при диффузии, непропорционально давлению, так как часть молекул водорода диссоциирует. По данным Лэнгмюра (табл. 22) число диссоциированных молекул зависит от температуры. [c.127]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология