Пространство зарядов ядер

Электронное облако. В качестве модели состояния электрона в атоме принято представление об электронном облаке, которое можно интерпретировать следующим образом. Допустим, что в какой-то момент времени удалось сфотографировать положение электрона в пространстве вокруг ядра. На фотографии это отразится в виде точки. Если повторить такое определение через малые промежутки времени много раз, то фотографии отразят электрон все в новых положениях. При наложении этих фотографий образуется картина, напоминающая облако (рис. 5). Облако окажется наиболее плотным там, где наиболее вероятно нахождение электрона. Облако окажется тем меньше по размеру и плотнее по распределению заряда, чем прочнее электрон связан с ядром. [c.19]

Очевидно, чем прочнее связь электрона с ядром, тем электронное облако меньше по размерам и плотнее по распределению заряда. Электронное облако часто изображают в виде граничной поверхности (охватывающей примерно 90% электронного облака). При этом обозначение плотности с помощью точек опускают фис. 2). Пространство вокруг ядра, в котором наиболее вероятно пребывание электрона, называют орбиталью . [c.10]

В месте перекрывания электронных облаков (т. е. в пространстве между ядрами) электронная плотность связующего облака максимальна. Иначе говоря, вероятность пребывания электронов в пространстве между ядрами больше, чем в других местах (рис. 23, а). Благодаря этому возрастают силы притяжения между положительным зарядом ядра и отрицательными зарядами электронов и ядра сближаются — расстояние между ядрами водорода в молекуле На заметно меньше (0,74 А) суммы радиусов двух свободных атомов водорода (1,06 А). [c.58]

Таким образом, расчет Гейтлера и Лондона дал количественное объяснение химической связи на основе квантовой механики. Он показал, что если электроны атомов водорода обладают противоположно направленными спинами, то при сближении атомов происходит значительное уменьшение энергии системы — возникает химическая связь. Образование химической связи обусловлено тем, что при наличии у электронов антипараллельных спинов становится возможным передвижение электронов около обоих ядер, которое иногда не вполне удачно называют обменом электронов . Возможность движения электронов около обоих ядер приводит к значительному увеличению плотности электронного облака в пространстве между ядрами. Между ядрами появляется область о высокой плотностью отрицательного заряда, который стягивает положительно заряженные ядра. Притяжение уменьшает потенциальную энергию электронов, а следовательно, и потенциальную энергию системы—возникает химическая связь. Следовательно, образование химической связи объясняется понижением потенциальной энергии электронов, обусловленным увеличением плотности электронного облака в пространстве между ядрами. [c.154]

Полярные и неполярные ковалентные молекулы. В зависимости от характера распределения электронной плотности в пространстве между ядрами молекулы подразделяют на неполярные и полярные. В неполярных молекулах центры тяжести положительных и отрицательных зарядов совпадают. В полярных молекулах в одной части молекулы преобладает положительный, в другой — отрицательный заряд. [c.53]

Понятию электронного облака можно дать и дРУгое толкование. Практически внутри граничной сферы сосредоточен заряд электрона, равный е. Произведение заряда электрона е на плотность вероятности ]Х1 представляет собой плотность электрического заряда в данной точке, Поэтому картина электронного облака передает также распределение электронного заряда в пространстве вокруг ядра. Понятие электронного облака — понятие статистическое, т. е. описывающее усредненное лоложение электрона, усредненное распределение. электронного заряда. [c.23]

Волновая функция % называется связывающей МО. Рассмотрим ее подробнее. На рис. 35, а пунктиром нанесены исходные атомные орбитали и сплошной линией — молекулярная орбиталь, те и другие как функции расстояния от ядер А и В,, а также диаграмма плотности электронного облака. В нижней части рис. 35, а дана условная контурная диаграмма электронной плотности, напоминающая топографическую карту. Орбиталь и электронная плотность ец/ обладают осевой симметрией (цилиндрической), определяемой симметрией равновесной конфигурации (Г) ). По свойствам симметрии орбиталь называют а-орбиталью. В пространстве между ядрами значения. и выше, чем было бы оно для изолированной атомной орбитали. Соответственно выше здесь и плотность электронного облака. Это означает, что для связывающей молекулярной орбитали вероятность пребывания электрона в межъядерной области велика. Отрицательный заряд между ядрами притягивает к себе положительные заряды обоих [c.100]

В разрешение вопроса о природе химической связи, т. е. о природе тех сил, которые возникают при сближении атомов, образующих молекулу, значительный вклад вносят простые ориентировочные соображения, основанные на учете электростатических законов. Электроны и ядра заряжены противоположно по знаку. Как бы ни двигались электроны в поле ядер, отрицательный заряд электронов должен компенсировать отталкивание между положительными зарядами ядер. Разумно поэтому предположить, что в своем движении электроны большую часть времени находятся в пространстве между ядрами такое расположение отвечает минимуму потенциальной энергии системы. Процесс возникновения химической связи должен протекать в направлении, отвечающем уменьшению потенциальной энергии. [c.92]

Число электронов в атоме (равное заряду ядра), а также их расположение в пространстве определяют все химические свойства элемента. Поэтому изучение химии как науки, [c.26]

Электрон в атоме водорода занимает определенный энергетический уровень, который является наинизшим, если атом не возбужден и находится в изолированном состоянии. При сближении двух атомов их электроны испытывают притяжение со стороны обоих ядер, которое возрастает по мере уменьшения расстояния между ними, и в пространстве между ядрами уровень потенциальной энергии электрона понижается. Вследствие этого объединение двух ядер и одного электрона в единую систему — энергетически выгодный процесс. Присутствие второго электрона усложняет картину вследствие взаимного влияния электронов. Как известно, обладая отрицательным зарядом, электроны отталкиваются друг от друга. Этот эффект называется корреляцией зарядов. Но кроме этого у электрона имеется собственное электромагнитное поле, характеризуемое его спином. Электроны с параллельными (одинаково направленными) спинами отталкиваются друг от друга, а электроны с антипараллельными спинами сближаются, стягиваясь в электронную пару. Этот эффект называется корреляцией спинов ив совокупности с корреляцией зарядов определяет суммарный эффект взаимного влияния электронов — корреляцию электронов. [c.46]

Число электронов в атоме (равное заряду ядра), а также их расположение в пространстве определяют все химические свойства элемента. Поэтому из ение химии как науки, объясняющей процессы превращения одних веществ в другие, начинается с ознакомления со строением электронных оболочек атомов и молекул. Электроны располагаются определенным образом в мощном электромагнитном поле, создаваемом ядром атома. [c.34]

Состояние электрона в атоме водорода. Простейшей атомной системой является водород. Согласно теории Бора, водород состоит нз ядра, несущего один положительный заряд, и одного электрона — отрицательно заряженной частицы, вращающейся вокруг ядра на определенном расстоянии (0,529 А) по круговой орбите. Это можно представить схемой / на рис. 5. По современным же представлениям, движение электрона в атоме водорода не ограничивается перемещением по кругу. Двигаясь с очень большой скоростью, электрон в каждый данный момент может находиться в любой точке шаровой области пространства вокруг ядра. Характеризуя вероятность нахождения электрона в различных местах этой области, говорят, что быстро движущийся электрон создает вокруг ядра определенное электронное облако. [c.29]

Эффект экранирования заключается в уменьшении воздействия на данный электрон положительного заряда ядра из-за наличия между ним и ядром других электронов. Экранирование растет с увеличением числа электронных слоев в атомах и уменьшает притяжение внешних электронов к атомному ядру. Экранированию противоположен эффект проникновения, обусловленный тем, что, согласно квантовой механике, электрон может находиться в любой точке атомного пространства. Поэтому во внутренних областях атома, близких к ядру, вероятность нахождения даже внешних электронов достигает конечной величины. [c.65]

Квантовая механика рассматривает вероятность нахождения электрона в пространстве вокруг ядра. Быстро движущийся электрон, обладающий свойствами волны, может находиться в любой части пространства, окружающего ядро, и совокупность различных его положений рассматривается как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Более наглядно это можно представить так. Если бы удалось через ничтожно малые промежутки времени сфотографировать положенпе электрона в атоме водорода (отго отразится на фотографии в виде точки), то при наложении множества таких [c.31]

Быстро движущийся электрон может находиться в любой части пространства, окружающего ядро, и различные положения его рассматриваются как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Более наглядно это можно представить так. Если бы удалось через весьма малые промежутки времени получать снимок положения электрона в атоме (он отразится на нем в виде точки), то при наложении множества таких фотографий [c.44]

Ядро свободного атома водорода окружено сферически симметричным электронным облаком, образованным 15-электроном (см. рис. 2.2). При сближении атомов до определенного расстояния происходит частичное перекрывание их электронных облаков (орбиталей) (рис. 3.1). В результате между центрами обоих ядер возникает молекулярное двухэлектронное облако, обладающее максимальной электронной плотностью в пространстве между ядрами увеличение же плотности отрицательного заряда благоприятствует сильному возрастанию сил притяжения между ядрами и молекулярным облаком. [c.64]

Этот рисунок можно интерпретировать следующим образом. Допустим, что в какой-то момент времени нам удалось сфотографировать положение электрона в трехмерном пространстве вокруг ядра. На фотографии это отразится в виде точки. Повторим такое определение тысячи раз. Новые фотографии, сделанные через малые промежутки времени, обнаружат электрон все в новых положениях. Множество таких фотографий при наложении образуют картину, напоминающую облако. Очевидно, облако окажется наиболее плотным там, где наибольшее число точек, т.е. в областях наиболее вероятного нахождения электрона. Очевидно, чем прочнее связь электрона с ядром, тем электронное облако меньше по размерам и плотнее по распределению заряда. [c.19]

Если бы результирующий заряд ядра и электронов на заполненных внутренних орбиталях был сконцентрирован в той точке, где находится ядро, то Зх-, Зр- и З -орбитали в многоэлектронных атомах тоже имели бы одинаковые энергии. Но экранирующие электроны занимают значительный объем пространства. Результирующее притяжение к ядру, испытываемое электроном с главным квантовым числом 3, зависит от того, насколько он приближается к ядру и проникает ли при этом сквозь облака внутренних экранирующих электронов. Согласно зоммерфельдовской модели эллиптических орбиталей, х-орбиталь проходит ближе от.ядра, чем р-орбиталь, и поэтому оказывается более стабильной, а р-орбиталь в свою очередь более стабильна, чем -орбиталь. Именно этим объясняются различия в энергии у подуровней с разными I на энергетической диаграмме атома лития, изображенной на рис. 8-13. [c.389]

Интеграл К представляет классич. энергию кулоновского взаимод. пространственно распределенных зарядов интеграл А наз. обменным интегралом, характеризует энергию О. в. и не имеет классич. аналога. Он появляется вследствие того, что каждый электрон, как это следует из вида волновых ф-ций, с равной вероятностью может находиться как у атома А, так и у атома В. При этом в случае симметричной координатной ф-ции Фц вероятность для электронов расположиться в пространстве между ядрами увеличивается, а в случае антисимметричной ции Ф -уменьшается по сравнению с невзаимодействующей системой независимых атомов, т.е. появляются силы, к-рые имеют квантовомех. природу и воздействуют на электроны так, что изменяют вероятность их распределения в пространстве, а следовательно, и энергию взаимодействия. Эти силы и являются причиной возникновения О.в. И хотя полная энергия системы зависит от значения электронного спина, вследствие зависимости перестановочной симметрии координатной волновой ф-ции от полного электронного спина, энергия О. в. не имеет отношения к взаимод. спинов, а является частью электростатич. эиергии, к-рая обусловлена квантовой природой электронов. [c.318]

В результате электростатического взаимодействия между катионами и анионами происходит их деформация, называемая поляризацией. На рис. 8.2,а изображены два иона с зарядами противоположных знаков, взаимодействующие друг с другом только за счет электростатических сил и остающиеся при этом идеально твердыми сферами на рис. 8.2,6 показана поляризация ионов, которая приводит к уменьшению эффективного расстояния между центрами распределений зарядов двух ионов. Чем больше поляризация ионов, тем больше их электронная плотность локализована в пространстве между ядрами и, следовательно, тем больше ковалентный характер связи между ними. Таким образом, следует ожидать. [c.131]

Чтобы электронное облако за счет электрон-ядерного притяжения было способно компенсировать отталкивание ядер, плотность электрического отрицательного заряда между ядрами должна быть достаточно велика Такая плотность создается именно тогда, когда атомные орбитали в середине между ядрами или вообще в пространстве между ядрами складываются между собой с некоторыми коэффициентами [c.60]

Попробуем рассмотреть структуру периодической таблицы и проявления периодичности с позиций строения атома (для этого очень полезно еще раз посмотреть материал гл. 2). Характеристикой положения элемента в периодической системе является заряд ядра атома. Если мы будем последовательно двигаться по периодической системе слева направо, то каждый такой шаг будет сопровождаться увеличением заряда ядра на единицу и таким же увеличением числа электронов в электронной оболочке. Напомним, что современная квантово-механическая модель атома позволяет нам рассматривать электроны как размытые в пространстве облака отрицательного заряда определенного размера и формы, задаваемых, соответственно, главным квантовым числом п и орбитальным квантовым числом I, т. е. видом атомной орбитали (АО). В соответствии с принципом минимума энергии при этом будут последовательно заполняться слои электронной оболочки с определенным значением п и по мере его увеличения будет увеличиваться число возможных форм электронных облаков, т. е. число возможных значений I [c.233]

Ковалентная связь. На рис. 22 представлено образование связывающей и разрыхляющей МО молекулы Нг из АО, а также диаграмма плотности вероятности (плотности электронного облака). В нижней части рис. 22, а и б приведены условные контурные диаграммы электронной плотности, напоминающие топографические карты. В пространстве между ядрами значения ф5 и ф5р выше, чем были бы они для изолированной атомной орбитали. Соответственно выше здесь и плотность электронного облака. Это означает, что для молекулярной орбитали вероятность пребывания электрона в межъядерной области велика. Отрицательный заряд между ядрами притягивает к себе положительные заряды обоих ядер и в то же время экранирует их друг от друга, уменьшая их взаимное отталкивание. В результате наблюдается значительное понижение энергии электрона в поле двух ядер молекулы по сравнению с энергией электрона в атоме. Общее понижение энергии —результат преобладающего понижения потенциальной энергии электрона. Поэтому система из двух ядер и электрона оказывается более устойчивой, чем система разъединенных ядер, иными словами, вследствие понижения потенциальной энергии электрона возникает химическая связь. Характерной ее особенностью является коллективизирозание электрона всеми (здесь двумя) ядрами молекулы. Такая связь называется ковалентной. В основе хими- [c.69]

ГО ЧТО минимум функции г(з2 между ядрами становится менее резким, она понижается. Из равновесных значений Е, К и Г, соответствующих вириальному состоянию , Е имеет более низкое значение вследствие сжатия всей молекулы (с более значительным понижением V по сравнению с увеличением Т). Такое сжатие электронного облака согласуется с теорией, если уточнить расчет, сделанный в разд. 6.2.1 на основе вариационного исчисления путем введения второго вариационного параметра (наряду с линейной комбинацией коэффициентов с). Таким параметром служит коэффициент в показателе степени экспоненциальной волновой функции исходных атомов. Минимум энергии наблюдается при значении параметра, соответствующем сокращению электронного облака. Итак, природу химической связи можно представить себе следующим образом пр перекрывании исходных электронных оболочек атомов возникает выгодный в энергетическом отношении эффект интерференции , сущность которого может быть раскрыта тольксу методами квантовой механики. Такая интерференция вызывает увеличение заряда в пространстве между ядрами за счет заряда, находившегося вблизи них. Таким образом, провал плотности заряда между ядрами выравнивается , что приводит к сильному понижению кинетической энергии (при небольшом увеличении потенциальной). Это вполне соответствует балансу энергии, но противоречит вириальной теореме. Последняя удовлетворяется за счет того, что при образовании молекулы идет и другой энергетически выгодный процесс — сжатие электронного облака всей молекулы. Оба процесса протекают таким образом, что вириальная теорема выполняется устойчивое состояние молекулы достигается на более низком уровне энергии. [c.81]

Электронное облако не имеет четких границ, поэтому его следует представлять как область пространства вокруг ядра аТома, в которой пребывание электрона наиболее вероятно или сосредоточено примерно 907о его заряда и массы. Такая область пространства вокруг ядра атома иначе называется атомной орбиталью. (Термины атомная орбиталь и электронное облако часто используются как синонимы.) [c.49]

Если проинтегрировать полученное выражение по области пространства вблизи ядра А и умножить на заряд электрона (в атомных единицах он равен 1), то получится та часть заряда электрона, которая создается вблизи ядра А электроном, описываемым молекулярной орбиталью <р. Так как функция fa(x, у, z) имеет заметное значение лишь в окрестности ядра А, то интеграл j fa(x, у, z) l dxdydz, взятый по области- пространства вблизи ядра, приблизительно равен такому же интегралу, взятому по всему пространству, а этот последний в силу нормировки функции fa равен 1. Интеграл / fn fn dxdydz, взятый по всему пространству, равен aaa, так как АО одного атома ортогональны (слетеровские функции, относящиеся к одному главному квантовому числу п, тоже ортогональны, а функции с разными числами n обычно в этих расчетах отсутствуют). Таким образом, заряд на атоме А, который создается электроном, находящимся на МО [c.50]

В выражении для ЛН второй член положителен, так как Уп> У12 (почему ), первый — отрицателен, так как Р12<0. Поэтому уст ойчивость молекулы Иг обусловливается значением 2 12812, которое зависит от того, насколько сильно перекрываются электронные облака двух атомов. Классическая картина, соответствующая этому заключению, такова. Связь между двумя атомами будет сильной, если электрон находится на МО, которая обеспечивает высокую электронную плотность в пространстве между ядрами, так как именно облако отрицательного заряда удерживает ядра от удаления друг от друга на большое расстояние. [c.54]

Электрон в атоме не имеет траектории движения. Кв пк зая механика рассматривает вероятность нахождения электрона в пространстве вокруг ядра. Быстро движущийся эле( ]р<)ч .-ж т находиться в любой части пространства, окружаюш,его ядро, и различные положения его рассматриваются как электронное облако с определенной плотностью отрицательного заряда. Более наглядно это можно представить так. Если бы удалось через весьма малые промежутки времени сфотографировать положение эле ггропя в атоме (он отразится на ней в виде точки), то при наложения множества таких фотографий получилась бы картина электронного облака. I ам, где канбольшее число точек, облако будет наиболее плотным. Максимальная плотность отвечает наибольшей вероят- [c.14]

Эта запись показывает, что при образова-1ПП1 1 моль водорода выделяется 436 кДж энергии. Ядро свободного атома водорода окружено сферически симметричным электронным облаком (см. рис. 1.1). При сближении атомов электрон первого притягивается ядром второго атома, а электрон второго — ядрс1М первого атома. В результате происходит перекрывание нх электронных облаков с образованием общего молекулярного облака, обладающего максимальной электронной плотностью в пространстве между ядрами (рис. 1.6). Увеличение же плотности отрицательного заряда сближает ядра, возникает химическая связь между атомами. Отдельные атомы в молекуле неразличимы. [c.40]

С увеличением атомного номера электрон 1з все сильнее притягивается ядром и группа электронов 1з занимает меньшую область пространства и прочнее связана с ядром. Так, группа электронов (15) связана в литии сильнёе, чем в гелии, и занимает меньшую область пространства, потому что атомный номер лития больше, чем номер гелия. Но электронное облако электрона (25) в литии значительно больше и сильнее размыто, чем электрона (15), подобно тому, как электронное облако (25)-состояния атома в водороде занимает больший объем, чем электронное облакй (1 )-состояния. Возрастание заряда ядра от +3е для лития до +4е для бериллия означает, что валентные электроны берилмя связаны более прочно, чем электроны лития, и потому электронное облако в атоме бериллия меньше, чем в атоме лития. Это общее положение. [c.31]

Как было указано Грином [1], распространенность р-эффектэ в ряду переходных металлов связана с наличием у них незаполненных пли заполненных -орбиталей, конфигурация и энергия которых являются подходящими для взаимодействия с р-водородны-ми или, возможно, с р-углеродными атомами. При этом более заметный эффект следует ожидать для более низких, чем для более высоких степенен окисления, поскольку в первом случае -орбита-ли занимают большее пространство из-за меньшего заряда ядра. (3-Эффект проявляется и в реакции алкильных комплексов металлов с относительно стабильными карбокатионами, например три-фенилметилом (схема 233) в этом случае также отщепление р-во-дорода, осуществляемое на этот раз внешним нуклеофилом, приводит к 0-я-изомеризации. [c.305]

При этом, однако, не учитывается взаимное отталкивание электронов. Принимают, что выделившаяся энергия связи возникает из кинети-ч ской энергии электронов (Руденберг, 1962 г.). Как видно из рис. 1.2.4, в связываюи1ей МО отрицательный заряд смещен в пространство между ядрами. [c.57]

Атом — наименьшая электронейтральная частица химического элемента, являющаяся носителем епз свойств. Каждому химическому элементу соответствует определенный вид атомов. А. состоит из ядра и электронной оболочки. Масса А. сосредоточена в ядре, которое характеризуется положительным зарядом, численно равным порядковому номеру (атомному номеру). См. Ядро апюшюв. А. в целом электронейтра-лен, поскольку положительный заряд ядра компенсируетт я таким же числом электронов. См. Электрон. Электроны могут занимать в атоме положения, которым отвечают определенные (квантовые) энергетические состояния, называемые энергетическими уровнями. Число энергетических уровней определяется номером периода, в котором находится данный элемент. Число электронов, которые могут заселять данный энергетический уровень, определяется ло формуле N = 2п , щеп — номер уровня, считая от ядра. т.е. главное квантовое число. Согласно квантовой теории невозможно одновременно и абсолютно точно определить энергию и местоположение электрона. Можно лишь говорить о нахождении электрона в определенном объеме пространства, что собственно и представляет собой атомную орбиталь (АО). Электрон заполняет пространство вокруг атомного ядра в форме стоячей волны, которую можно представить как электронное облако. Плотность электронного облака, понимаемого как облако электрического заряда электрона, — электронная плотность, различна и зависит от того, насколько электрон удален от ядра. [c.38]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология