Ячейки и химическая связь

Элементарной структурной ячейкой силикатов является кремнекислородный тетраэдр такие тетраэдры могут образовывать циклические, цепные, листовые и трехмерные каркасные структуры. Часть атомов кремния способна замещаться алюминием, но при этом компенсация заряда требует введения дополнительных катионов, что приводит к усилению электростатического вклада в химическую связь кристалла. На примере силикатов иллюстрируются четыре из пяти типов связи, обсуждавшихся в данной главе ковалентная связь между атомами кремния и кислородом в тетраэдрах, вандерваальсовы силы между силикатными листами в тальке, ионное притяжение между заряженными листами и цепочками, а также водородные связи между молекулами воды и силикатными атомами кислорода в глинах. Если включить в этот перечень еще никелевые катализаторы на глиняном носителе, то мы охватим и пятый тип химической связи (металлический). [c.640]

Из этого примера видно, что ион водорода присоединяется к уже готовой электронной паре, принадлежащей до реакции только одному из соединяющихся элементов — азоту. Следовательно, химическая связь, осуществляемая за счет неподеленной пары электронов одного атома и свободной квантовой ячейки другого, называ-е 1ся координативной, или донорно-акцепторной. Атом или ион, предоста1Вляющий неподеленную электронную пару, называется донором, а присоединяющийся к этой электронной паре — акцептором. В ионе аммония МН4]+ донором является атом азота, а акцептором — ион водорода. Ион, образованный за счет координативной связи, называется комплексным ионом, а соединения, содержащие подобные ионы, — комплексными соединениями. [c.81]

Поэтому структурная организация полимеров лишь на первый взгляд моделируется по аналогии с обычными тве рдыми телами, т. е. как сложная система, в которой можно выделить ряд главных подсистем (кристаллическая решетка в целом, элементарная ячейка, узлы, молекулы (или ионы), атомные ядра, их электронные оболочки и т. д.). В случае полимеров даже при наличии кристаллической решетки есть одна действительно главная подсистема — макромолекула, представляющая собой линейно-периодическую структуру из большого числа элементов — повторяющихся звеньев цепи автоматически это порождает в макроскопической системе, безотносительно к тому, обладает ли она собственной периодической упорядоченностью (кристалличностью), некие особые направления, где вместо вандерваальсовых сил действуют химические связи. [c.10]

Термостойкость, естественно, связана с прочностью химических связей. Еще в 30-х гг. текущего столетия К. А. Андрианов показал, что связь —О более прочная, чем С—С (соответственно 444 и 347 кДж/моль), Получение кремнийорганических полимеров началось с 1943 г. Некоторые из новых кремнийорганических материалов сохраняют работоспособность при 400° и даже 500 °С. Это было достигнуто путем усложнения структуры полимера. При повышении температуры атомы колеблются все интенсивнее. Даже если они вырываются из своей ячейки, влияние соседей не позволяет им уйти далеко, и прежняя структура может восстановиться. [c.34]

Рассмотрим это положение на примере азота N2, гидразина аммиака N1-13, аммоний-иона НН и азотной кислоты ННОз. Схема распределения электронов по квантовым ячейкам атома азота представлена на рис. 6. Из него легко сделать вывод, что, поскольку азот имеет три неспаренных электрона, он может образовывать три химические связи. Обозначая каждую электронную пару ковалентной связи черточкой, получим структурные формулы для N2, N21 4 и N1 3 [c.108]

Таким образом, во всех рассмотренных структурах нельзя выделить обособленные молекулы в кристаллической решетке. Такие кристаллические решетки, в которых отсутствуют дискретные молекулы, называются координационными решетками. Для большинства неорганических веществ (более 95%) характерны именно координационные решетки. К ним относятся условно ионные , металлические и ковалентные решетки. К условно ионным решеткам принадлежит решетка хлорида натрия, металлическим — решетка натрия и ковалентным — решетки кремния и сульфида цинка. Это деление, основанное на преобладающем типе химической связи, условно. В реальных кристаллах сосуществуют различные типы химической связи, и можно рассматривать решетки ионно-ко-валентные, ковалентно-металлические и т. п. На рис. 5 для сравнения приведены элементарные ячейки м.о. 1екулярных решеток иода (а) и диоксида углерода (б). Их важнейшей особенностью в отличие от предыдущих типов кристаллов является то, что в узлах кристаллической решетки находятся не атомы, а молекулы. При этом расстояния между атомами в молекуле меньше, чем межмолекулярные расстояния в кристалле, в то время как в координационных решетках все расстояния одинаковы. Однако молекулярные решетки не характерны для твердых неорганических веществ. В неорганической химии молекулы являются типичной формой существования химического соединения в наро- и газообразном состоянии. [c.19]

Таким образом метод молекулярных орбиталей показывает, что при соединении двух атомов в молекулу возможны два состояния электрона — две молекулярные орбитали (им отвечают функции и фа) одна с более низкой энергией Ei и другая — с более высокой энергией а- Это можно иллюстрировать диаграммой, представленной на рис. 88 . такие диаграммы часто используют в методе МО.Квадрат (его часто заменяют кружком) около уровня энергии символизирует квантовую ячейку — орбиталь, которая может быть занята одним электроном или двумя электронами с противоположно направленными спинами. Поскольку на МО возможно пребывание как двух, так и одного электрона, метод МО позволяет оценивать вклад в химическую связь не только электронных пар, но и отдельных электронов. [c.185]

Процесс распаривания электронов требует определенной затраты энергии (А ), и, казалось бы, он невыгоден . Но для. учета энергетических соотношений нужно рассмотреть весь баланс образования связей. Дело в том, что при переходе одного из электронов 2з в состояние (ячейку) 2р получается состояние атома, в котором он проявляет четырехвалентное состояние. Такой атом способен образовать уже не две, а четыре связи. При образовании химической связи обычно выделяется энергия, поэтому появление двух новых валентностей приводит к выделению дополнительной энергии, которая превосходит энергию / Е, затраченную на распаривание 2з электронов. [c.73]

Постановка задачи довольно проста. Рентгеноструктурное исследование, выполненное при тщательном учете всех побочных факторов, искажающих интенсивность дифракционных лучей, дает распределение электронной плотности по ячейке p(xyz). С другой стороны, используя данные по радиальному распределению электронной плотности в изолированных атомах и нейтронографические данные о координатных и тепловых колебаниях ядер, можно построить модельную структуру, состоящую из формально изолированных (невзаимодействующих) атомов, совершающих тепловые колебания. Обозначим распределение плотности в такой модельной структуре через po(xyz). Рентгеноструктурное исследование дает реальное распределение р(хуг) по структуре, состоящей из взаимодействующих атомов. Разность p(xyz)—po(xyz) отвечает перераспределению электронной плотности при образовании химических связей между атомами кристалла. Обычно такое разностное распределение называют деформационной электронной плотностью. [c.186]

Первые пять ближайших соседей лежат в вершинах правильного пятиугольника, а шестой находится на линии, проходящей через его центр перпендикулярно плоскости пятиугольника, как это показано на рис. 22.11. Образованная этими атомами пентагональная пирамида является частью икосаэдрической структуры — основы кристаллической структуры бора. Икосаэдр, правильный 20-гранник с 12 вершинами, показан на рис. 22.11. В элементарной ячейке бора содержится четыре кластера по 12 атомов в каждом плюс два внешних атома бора. Связи между этими атомами характеризуются различной степенью ковалентности. Наличие аналогичных икосаэдрических групп Bj2 в таких веществах, как B j j и AlB j, указывает на устойчивость икосаэдрического кластера. По своим свойствам бор не принадлежит ни к металлам, ни к неметаллическим элементам, и это показывает, что химическая связь в нем не является ни типично металлической, ни обычной ковалентной связью. [c.401]

Ячейка вовсе не обязана быть единой молекулой. Иногда в ее состав входят сразу несколько молекул, иногда — только их части. Ведь с точки зрения рентгена вещество — это просто набор атомов, развешенных в пространстве. Даже не атомов, а электронных сгустков (вот еще одна иллюстрация того, какие разные облики принимает молекула в зависимости от способа разглядывания ). Дело в том, что икс-лучи рассеиваются именно электронами — и тем сильнее, чем гуще в данной точке электронная плотность. А теснее всего концентрируются электроны вблизи атомных ядер их плотность в районе образования химических связей, между атомами, несравненно ниже. По этому признаку, кстати, можно отличить тяжелые атомы от легких около первых рассеивание гораздо сильнее, а вот около такого легковеса, как водород, совсем нет рассеивания — атомы водорода для рентгена прозрачны. Это не значит, что их положение в молекуле нельзя установить с помощью дифракционных методов. Нужно только бомбардировать вещество не икс-лучами, а нейтронами, которые рассеиваются непосредственно атомными ядрами. [c.249]

Экспериментально установлено, что ударные воздействия вызывают существенные структурные изменения в кристаллах. Эти изменения одинаковы для одного типа кристаллов и отличны для веществ с разным типом химической связи. Для ионных кристаллов - хлоридов натрия и калия обнаружены осцилляции величин микродеформаций, а также дробление и слияние блоков в процессе механической обработки. Для кремния выявлен блочный тип уширения линий, а уменьшение и увеличение размера блока, на отдельных этапах механической обработки, свидетельствует о процессах дробления и спонтанной рекристаллизации. Для пероксидов бария и кальция обнаружена неизменность размеров блоков мозаики в процессе механической обработки, ударные воздействия в этих случаях приводят к появлению существенных микродеформаций. Для этих соединений на определенном этапе механической обработки (ему соответствуют максимальные значения микро деформаций на приведенном ранее рис. 6) структурные изменения проявляются также в виде скачка в значениях параметров элементарной ячейки (рис.5а и 56). Для всех кристаллов отжиг и хранение при комнатной температуре в течение 1-го года приводит к полному устранению микродеформаций. [c.40]

В кристаллах, элементарная ячейка которых отличается от кубической, почти во всех молекулах ядра находятся в неоднородном электрическом поле. Соответствующий градиент поля задается второй производной потенциала по пространственным координатам. Наибольшая компонента градиента поля, которая совпадает с направлением химической связи, равна ед у Ъ г. В таком неоднородном электрическом поле квадрупольное ядро может принимать несколько определенных ориентаций относительно градиентов поля, каждой из которых соответствует дискретное значение энергии. Положение уровня энергии определяется как 0(1 и является произведением квадрупольного момента eQ и градиента поля это произведение непосредственно измеряется в эксперименте. [c.34]

В настоящей работе рассматривается механизм образования химической связи адсорбированного атома с решеткой адсорбента. При исследовании адсорбции мы ограничиваемся рассмотрением одновалентных электроположительных атомов. Адсорбент представляет собой идеальный ионный кристалл, построенный из однозарядных или двух-зарядных металлических ионов и металлоидных ионов Я". Элементарная ячейка кристалла предполагается тетрагональной, причем периоды решетки вдоль поверхности кристалла равны друг другу и существенно меньше третьего периода. [c.132]

Методы рентгеноструктурного анализа в последнее время широко применяются при изучении строения химических соединений. Наиболее исчерпывающие сведения о строении того или иного соединения получают в результате полного рентгеноструктурного исследования, приводящего к расшифровке кристаллической структуры. Такое исследование дает координаты всех атомов в элементарной ячейке соединения, определяет длины и углы связей между атомами. Результаты расшифровки структуры позволяют сделать выводы о характерных координациях тех или иных атомов, о природе химической связи между ними, о возможном изоморфизме и т. п. они служат также в качестве исходных данных для квантово-химических расчетов. Расшифровка кристаллической структуры представляет собой самостоятельное довольно сложное и длительное исследование, выполняемое обычно специалистами в области рентгеноструктурного анализа. Поэтому ее трудно осуществить в практике обычных химических исследований. [c.50]

Это уравнение отражает то обстоятельство, что интеграл по объему элементарной ячейки в уравнении (2) можно представить как сумму интегралов по N отдельным электронным распределениям, связанным с отдельными атомами в точках (Xj, yj, Zj). Величина fj является атомным фактором рассеяния, который можно вычислить для изолированного атома. Распределение электронов в атоме сравнительно мало изменяется при образовании химической связи, однако необходимо вводить поправку на тепловые ко лебания атомов. [c.180]

Точно так же вероятность того, что в результате столкновения атом отдачи будет иметь энергию меньшую, чем энергия химической связи V, но большую, чем энергия выхода его из реакционной ячейки, будет равна Атомы, обладающие такой [c.263]

Отсутствие текучести — основное свойство, характеризующее студень, при большом избытке растворителя можно объяснить образованием пространственной сетчатой структуры, построенной из макромолекул или агрегатов макромолекул полимера, соединенных достаточно прочными связями. В отличие от структур, образованных мицеллами лиофобных золей, эти связи могут возникать между любыми частями гибких макромолекул, а не только между их концевыми группами. В ячейках такой пространственной структуры находится низкомолекулярная жидкость. Связи между макромолекулами или их arpe гатами могут иметь различную природу. Как правило, они возникают между несольватированными участками макромолекул и являются результатом взаимодействия полярных групп, т. е. могут быть химическими связями, в том числе водородными. Если полимер содержит ионогенные группы, несущие противоположные заряды, возможно и электростатическое взаимодействие. [c.266]

Этот факт может быть объяснен следующим образом. Так как энергия выхода из реакционной ячейки составляет от 30 до 75% анергии химической связи, т. е. лежит в пределах между [c.264]

В предыдущем разделе было рассмотрено влияние дезориентации на дихроизм при единственном направлении момента перехода в каждой цепочечной молекуле. Если же мы будем рассматривать в полимерной цепи колебания по отдельным химическим связям, то очевидно, что с каждой цепью будет связан целый ряд моментов перехода, и возникает вопрос, могут ли они рассматриваться независимо друг от друга. В разделе П1 мы видели, что для любых полос в спектре полимера такое приближение не годится. Когда элементарная ячейка кристаллита в полимере образуется больше чем одной цепочкой, то многие полосы расщепляются, хотя часто случается, что естественная ширина самой полосы мешает заметить это расщепление. [c.306]

Последующие расчеты в методе МО, как и в методе ВС, направлены на определение энергии системы (см. 12 этой главы). Здесь также, как и в методе ВС, получают два значения (уровня) энергии. Первый уровень отвечает соединению атомов и образованию химической связи, поэтому первая орбиталь называется связывающей. Второй уровень характеризует отталкивание, и соответствующая орбиталь называется антисвязывающей, или разрыхляющей. Схема образования химической связи в молекуле Нг в методе МО изображена на рис. 6. На рисунке показано, что образование химической ковалентной связи происходит за счет спаривания двух электронов с противоположной ориентацией спинов. Ячейка, соответствующая состоянию этих электронов, расположена ниже ячеек АО, так как энергия МО 1 меньше, чем у исходных АО. В то же время энергия МО п больше и ячейка свободна от электронов. При возбуждении молекулы и появления на верхней МО так называемых разрыхляющих электронов система распадается на отдельные атомы. [c.26]

Возможен несколько иной ход рассуждений, приводящий к тому же результату. Невозбужденный атом углерода имеет два неспаренных электрона, которые могут образовать две общие электронные пары с двумя неспаренными электронами атома кислорода (см. рис. 1.34). Однако имеющиеся в атоме кислорода два спаренных р-электрона могут образовать третью химическую связь, поскольку в атоме углерода имеется одна незаполненная квантовая Ячейка, которая может принять эту пару электронов. [c.96]

Оксид цинка кристаллизуется в гексагонгшъной сингонии, элементарная ячейка имеет форму тетраэдра [272] с параметрами а = 0,32495 нм, с = 0,52069 нм. Структура оксида цинка характеризуется отсутствием центра симметрии, вследствие чего кристаллы имеют полярную ось. Химическая связь в оксиде цинка имеет смешанный характер и содержание ионных связей составляет 63% [273]. В процессе вулканизации оксид цинка сохраняет кристаллическую структуру и вследствие этого особенности кристаллической структуры и наличие единичной полярной оси играют важную роль при физической адсорбции ускорителей и серы. С повышением температуры, а также в присутствии жирных кислот катионы цинка могут вступать с молекулами ускорителей в донорно-акцепторное взаимодействие с образованием комплексных соединений, в том числе хелатных комплексов [274-276]. [c.68]

Рассмотрим это положение на примерах азота N , гидразина NaH , аммиака NH3, иона аммония NH+ и азотной кислоты HNO3. Схема распределения электронов по квантовым ячейкам атома азота дана в 2.7. Из нее легко сделать вывод, что поскольку азот имеет три неспаренных электрона, он может образовывать три химические связи и его валентность равна трем. Обозначая каждую электронную пару [c.85]

Фридман и Либби [Р47] полагают, что реакции последнего типа могут протекать в тех случаях, когда атом отдачи Вг82 претерпевает прямого столкновения с другим атомом брома и поэтому, постепенно расходуя свою энергию при столкновениях с атомами водорода и углерода, проходит через эпитермальную область энергии (т. е. ту область энергии, в которой энергия отдачи является величиной того же порядка, что и энергия химической связи). В этой области энергий атом отдачи Вг может столкнуться с молекулой галогенного органического соединения и перевести ее в возбужденное состояние если такая возбужденная молекула или радикал и замедленный атом Вг82 остаются вместе в ячейке , может произойти реакция замещения. В случае этих реакций с низкой энергией жесткие ячейки , которые имеются в твердой фазе, должны быть более благоприятны для протекания реакции, чем ячейки в жидкой фазе, и поэтому естественно, что в случае холодных твердых мишеней наблюдаются более высокие выходы реакций замещения (см. табл. 43). В случае горячих реакций энергия настолько велика, что жесткие твердые ячейки , повидимому, расплавляются и реакции протекают в таких же условиях, как и при мишенях из жидких веществ этим объясняется независимость реакций изомеризации и вхождения атомов отдачи в органические молекулы от температуры и от агрегатного состояния мишени. [c.208]

Мы обращаем внимание па эту структуру ие только для того, чтобы подчеркнуть, как мало структурной информации содержится в ее аналитическом описании, но и для того, чтобы показать, что один и тот же структурный тип может встречаться в соединениях с совершенно различными химическими связя-мп (эта сторона дела уже обсуждалась в связи с рассмотрением структуры ЫаС1). Ромбическая элементарная ячейка структуры РЬС1г содержит 3 группировки из четырех атомов, все они располагаются в 4-кратных позициях х, /.1, -г) и т. д. (прост- [c.326]

Химическая связь для 812К20 сохраняет выраженную ковалентную природу, см. рис. 4.7, где представлена карта зарядовой плотности оксинитрида в у2-плоскости ячейки согласно ПП— ЛМТО расчетам [51]. Анализ межчастичных взаимодействий в терминах заселенностей перекрьшания АО (метод дискретного варьирования [54, 55]) показал, что в 812К20 взаимодействие 81— О осуществляется, в основном, за счет большого положительного [c.89]

Если же атом отдачи испытал соударение с другим атомом галогена, то имеется значительная вероятность того, что у атома отдачи останется настолько мало энергии, что он не сможет выйти из пространства, в котором находятся образовавшиеся при столкновении остатки молекулы. Если обозначить через е энергию, необходимую для выхода атома отдачи из этой ячейки , а через Е — энергию атома отдачи до столкновения, то вероятность того, что атом отдачи будет обладать после столкновения энергией, недостаточной для выхода из ячейки , будет равна е/Е, при условии, что Е велико по сравнению с энергией химической связи (С) того атома галогена, с которым столкнулся атом отдачи. Предполагается, что те атомы отдачи, которые удерживаются в ячейке вместе с возникающими при столкновении осколками, реагируют с последними и поэтому остаются в форме галогенных органических соединений. Если атом отдачи галогена столкнется с другим атомом галогена и при этом его энергия окажется меньше, чем С—энергия связи С — X (вероятность этого явления равна /Е), то энергия такого активного атома отдачи будет слишком мала, чтобы он смог заместить другой неактивный атом галогена в молекуле галогенного органического соединения. Следовательно, если только энергия атома отдачи не снизится в результате столкновения до значения, меньшего, чем е, при котором он не сможет выйти из ячейки , этот атом отдачи не войдет в состав молекулы органического соединения. Доля атомов отдачи, которые уже неспособны вызывать разрыв связи и остаются в ячейке из окружающих молекул вместе с реакционноспособными остатками молекул, равна г/С, причем эта величина выражает приблизительно долю атомов радиогалогена, которые [c.207]

Выполненное рентгеновским методом исследование Рендла [228] подтвердило постоянный состав гидрида UH3, обладающего кубической решеткой с а = 6,631 А. Элементарная ячейка содержит восемь атомов урана и резко отличается от орто-роМ бической структуры металлического урана. В этой работе Рендл предположил существование двух типов атомов урана и водородных мостиков уран—водород — уран, подобно тому как это предполагается для объяснения химической связи в гидридах бора и димерах алкилалю ми-ния [229]. [c.63]

С открытием одного из фундаментальных законов природы — периодического закона Д. И. Менделеева — стало возможным проводить сравнение свойств элементов и образуемых ими веществ на единой основе. Б дальнейшем сведения об электронных структурах атомов и энергетическом состоянии электронов, способных участвовать в образовании химических связей, позволили глубже проникнуть в смысл периодичности элементов, который можно выразить следующим образом постепенное увеличение положительного заряда ядра атомов сопровождается появлением сходных энергетических состояний электронов. В каждом последующем периоде у атомов появляются сходные с предшествующими периодами энергетические ячейки электронов. Заполнение их в новом энергетическом уровне начинается всегда с 5-орбитали. Первые два элемента любого периода — это -элементы. Однако дальнейшее прибавленяе всего одного электрона сказывается на системе ядро — его электронное окружение различным образом в зависимости от периода. Во 2-м и 3-м периодах за -элементами (бериллием и магнием соответственно) идут р-элементы — бор или алюминий. В остальных же периодах (с 4-го по 7-й) появляющийся во внешнем энергетическом слое третий электрон не остается на нем, а переходит на -орбиталь предшествующего энергетического слоя. Только в таком случае получается наиболее стабильное состояние атома. [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология