Принципы расположения электронов в атомных орбиталях

Периодичность в изменении свойств химических элементов, расположенных в порядке возрастания заряда ядра их атомов, является результатом периодического повторения структуры внешнего электронного слоя, что связано с последовательным заполнением атомных орбиталей в соответствии с принципом наименьшей энергии. [c.94]

Орбитали энергетической зоны заполняются двумя электронами, как и орбитали атома и молекулы, в порядке их расположения по энергиям и в соответствии с принципом Паули. Следовательно, максимально возможное число электронов в зонах, возникающих за 1 чет перекрывания s-, р-, d-, /-... атомных орбиталей, соответственно равно 2N (s-зона), 6N (р-зона), 10 N (/ -зона), 14 N (/-зона)... Зона, которую занимают электроны, осуществляющие связь, называется валентной (на рис. 75 степень заполнения валентной зоны показана штриховкой). Свободная зона, расположенная энергетически выше валентной, называется зоной проводимости. [c.116]

Принципы расположения электронов в атомных орбиталях [c.41]

Орбитали энергетической зоны заполняются двумя электронами, как и орбитали атома и молекулы, в порядке их расположения по энергиям и в соответствии с принципом Паули. Следовательно, максимально возможное число электронов в зонах, возникающих за счет перекрывания 5-, / -, д.-, [-. ..атомных орбиталей, соответственно равно [c.148]

Для объяснения химических свойств атомов необходимо знать также расположение электронов в пределах одного подслоя, состоящего из нескольких равноценных атомных орбиталей. Если подслой заселен полностью, то это значит, что в атомной орбитали располагается по два электрона (принцип Паули). Если заполнение подслоя не завершено, то, очевидно, имеется несколько вариантов расположения электронов в атомных орбиталях. Для атома углерода это относится к двум электронам, размещающимся в трех р-орбиталях Х-уровня для атома марганца — к пяти электронам, занимающим пять ( -орбиталей М-уровня (у которых максимальная емкость — десять электронов). Исключая возможность расположения двух электронов с одинаковыми спиновыми числами в одной орбитали (принцип Паули), рассмотрим варианты расположения двух электронов в трех р-орбиталях [c.47]

Из этого принципа, однако, не следует, что движение электронов в атоме совсем произвольно. Напротив, электроны должны находиться во вполне определенных областях пространства, расположенных вокруг атомного ядра. Эти области, заменившие первоначальные боровские орбиты, обычно называют орбиталями. Такие области образуют некоторые замкнутые пространственные слои вокруг ядра, которые принято называть оболочками. Электроны вокруг ядра образуют оболочечную структуру. На каждой оболочке может находиться только вполне определенное число электронов. Если атом не возбужден, то электроны, вообще говоря, занимают оболочки по порядку, начиная с самой внутренней. Оболочкам, начиная с самой внутренней, присвоены порядковые номера 1, 2, Зит. д. Номер наружной оболочки, в которой еще имеется злектрон, соответствует номеру периода таблицы Менделеева, в котором расположен элемент данного атома. [c.162]

Проследим теперь, что произойдет при увеличении числа взаимодействующих атомов. Рассмотрим изменение атомных орбиталей в результате взаимодействия шести атомов водорода, расположенных линейно. С уменьшением расстояния между атомами водорода атомные уровни, как это показано на рис. 13, начинают расщепляться на зоны, дозволенные для 15-, 2в- и т. д. уровней. Каждая зона содержит шесть уровней для каждого из трех первых квантовых чисел, поскольку все шесть атомов водорода расположены линейно. Ширина зоны зависит от степени взаимодействия. С увеличением числа взаимодействующих атомов увеличивается число уровней в зоне, а ширина зоны остается неизменной при заданном межатомном расстоянии. Поэтому уровни в зоне сближаются, хотя они всегда остаются дискретными. В соответствии с принципом Паули число электронов, которые могут разместиться в каждой зоне, равно удвоенному числу уровней. В реальных твердых телах, где плотность атомов составляет число уровней в зоне имеет такой же порядок, а расстояние между уровнями очень мало, но при этом сохраняется некоторое расстояние между разными зонами. Таким образом, при переходе от атомов и молекул к твердому телу дискретные энергетические уровни заменяются зонами, состоящими из большого числа дискретных уровней, но расстояние между зонами может оставаться значительным. [c.32]

В то время как теория валентных связей сохраняет за атомами, входящими в состав молекулы, их индивидуальность, теория молекулярных орбиталей рассматривает молекулу как единую частицу с помощью основных идей строения атома. Так же как в атоме есть атомные орбитали, так и в молекуле есть молекулярные орбитали различие в том, что молекулярные орбитали многоцентровые. Тем не менее теория молекулярных орбиталей предлагает для электрона в молекуле волновую функцию, подобную волновой функции электрона в атоме. Так, вероятность нахождения электрона в определенной части объема будет пропорциональна и так же, как в атоме, каждая молекулярная орбиталь будет зависеть от ряда квантовых чисел, которые определяют ее энергию и пространственное расположение. Допускается также, что принцип заполнения орбиталей в молекуле такой же, как в атоме, т. е. на каждой молекулярной орбитали могут располагаться два электрона с противоположными спинами, и, начиная с орбиталей самого низкого уровня энергии, электроны один за другим заполняют следующие орбитали. [c.144]

Эта функция имеет максимум при 6(1) = 0° и 6(2)= = 180° или когда 6 (1) = 180°, а 6 (2) = 0°. Таким образом, с учетом требований принципа Паули наиболее вероятно такое относительное расположение двух электронов, когда они удалены друг от друга на 180°. Еще проще получить тот же результат, если решать задачу, используя гибридные sp-орбитали, поскольку они имеют максимумы, отстоящие друг от друга на 180°. Преимущество в описании системы при помощи гибридных sp-орбиталей заключается в том, что оно дает более наглядную картину относительного распределения двух электронов, чем использование атомных [c.262]

В связывании могут принять участие только два электрона атомов кислорода, что затрагивает лишь две из трех МО, основанных на лг и уг-атомных орбиталях металла. Б принципе п-взаимодействие может осуш ествляться как по транс-, так и по мс-нанравлениям. Однако взаимодействие я-электронов лигандов с неподеленной парой электронов металла, расположенной на третьей из рассматриваемых орбиталей, приводит к траке-конфигурации комплекса в этом случае атомы кислорода, расположенные к металлу ближе, чем другие лиганды, вследствие повышенной кратности их связей, испытывают минимальное отталкивание от неподеленной пары (атомы О на координате г, неподеленная пара на орбитали металла). При 1 ис-расположении атомов кислорода один из них или оба неизбежно находились бы в условиях, неблагоприятных для электрон-элоктронного взаимодействия. [c.162]

Еще более трудную, но, конечно, центральную задачу квантовой биохимии представляет изучение межмолекулярных взаимодействий, оценка и сопоставление значений энергии в возникающих комплексах, где метод молекулярных орбиталей явно недостаточен из-за невозможности учитывать электронную корреляцию. Поэтому сейчас возлагают надежды на квантово-статистические подходы, где, по существу, уже рассматривается статистика молекул, а не электронов. Вместе с тем методом ЛКАО (линейной комбинации атомных орбиталей) получены вполне удовлетворительные результаты в квантовой фармакологии (например, предсказаны новые нейтролептики). И наконец, все построения современной квантовой биохимии осуществляются без учета того, что взаимодействия молекул в живых системах идут на более высоком, качественно новом уровне их организации. Таковы, например, пиктографический способ распознавания молекул в процессе их рецепции (узнавание образа, а не конкретных атомных или электронных структур), а также принципы, закладываемые в новое научное направление—топобиологию, т. е. учение о биологических взаимодействиях, определяемых пространственным расположением биологических структур, дающим ключ к пониманию сложнейших проблем морфогенеза. [c.484]

Валентные электроны переходных металлов находятся главным образом на -орбиталях, и поэтому именно эти орбитали представляют наибольший интерес. Орбитали с1ху, (1уг и йхг взаимно перпендикулярны, и каждая имеет четыре чередующиеся положительные и отрицательные доли в соответствующих плоскостях, расположенные под углом 45° к осям координат. Три другие opбитaли 2 2, г- а и х2-г2 также взаимно перпендикулярны, и каждая также имеет 4 доли, располагающиеся вдоль соответствующих осей в одной из трех перпендикулярных плоскостей. Однако из этих трех эквивалентных орбиталей только две независимы, т. е. взаимно ортогональны. Обычно рассматривают гибридную орбиталь, образуемую последними двумя орбиталями, и обозначают ее как 22-орбиталь. Она имеет большие положительные доли вдоль оси г и отрицательный пояс в виде кольца вокруг оси г, расположенного в плоскости ху. По причинам, которые станут ясными ниже (см. также стр. 249), первые три орбитали группируются вместе и обозначаются как е-орбитали (или tzg), а последние п.ъейх2-у2 и а — как -орби-тали (или eg). В отсутствие электрического или магнитного поля три р-орбитали данного квантового уровня имеют одинаковую энергию, так же как и пять -орбиталей. Согласно принципу Паули, только два электрона могут находиться на одной атомной орбитали, если их спины противоположны, но они будут стремиться, в соответствии с правилом Хунда, занять, если возможно, разные орбитали с одной и той же или мало отличающейся энергией спины их в этом случае будут ориентированы в одном направлении. Теперь можно продолжить исследование теорий химической связи. Метод валентных связей будет рассмотрен первым, так как по основным положениям он наиболее простой и прекрасно служит в течение более четверти века для объяснения некоторых свойств комплексов. Даже сейчас, когда недостатки этого метода ясно видны, большое число химиков все еще находит его удобным для интерпретации и сопоставления своих результатов. Затем мы обсудим электростатическую теорию, особенно обращая внимание на теорию кристаллического поля. Эта последняя оказалась самой удачной из трех для удовлетворительного сопоставления свойств комплексов, а также по числу вычислений и предсказаний, которые она позволяет сделать. Наконец, мы кратко обсудим метод молекулярных [c.240]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология