Теория электронных орбит

Для объяснения строения и свойств соединений р-элементов в настоящее время широко применяются представления о двух- и трехцентровых орбиталях. Двухцентровая двухэлектронная связь образуется за счет непарных электронов орбитали центрального атома (А) п орбитали лиганда (Ь). Напомним, что согласно теории МО это отвечает образованию двухцентровых связывающей + = А + Фь И разрыхляющей = молекулярных орбиталей. [c.268]

Молекулярные частицы ВО, СЫ и СО образуют изоэлектронный ряд с 9 валентными электронами. Согласно теории молекулярных орбита- [c.538]

Таким образом, квантовая механика уточняет представления квантовой модели атома водорода, предложенной Н. Бором, в которой постулировалось, что электрон вращается вокруг ядра по круговым орбитам определенных размеров. По квантовой теории электрон не должен находиться на орбите определенного радиуса, а может быть удален от ядра на различные расстояния, хотя и с неодинаковой вероятностью. Возникло представление об электронном облаке. В состоянии Ь совокупность наиболее вероятных местонахождений электрона представляет собой поверхность сферы с радиусом г , который совпадает с радиусом первой орбиты в модели Бора Оо. Электронное облако имеет наибольшую [c.20]

Такой не связанный с обычной валентной схемой подход электронам молекул осуществлен в теории молекулярных орбит (Гунд, Мулликен, Герцберг). По этой теории электроны не образуют пар, локализованных между двумя атомами, а имеют молекулярные орбиты, охватывающие все атомы. [c.483]

Металлы. Рассмотрим в соответствии с положениями зонной теории энергетическую структуру металлов. На рис. 36, а показано образование зон в кристалле натрия. Внутренние электронные орбитали атомов, в частности 2р, в кристалле натрия практически не перекрываются. [c.83]

Диэлектрики и полупроводники. Рассмотрим применение элементов зонной теории к кристаллам с ковалентными связями. При формировании подобных кристаллов наружные электронные орбитали их атомов, взаимодействуя, также образуют энергетические зоны. Однако направленный характер ковалентных связей приводит к тому, что симметрия кристалла полностью изменяет характер электронных функций взаимодействующих атомов. [c.85]

ИТ из определенного числа (может быть, очень большого, но не бесконечного) отдельных порций (квантов). Устойчивость атома была объяснена Н. Бором (1913) на основании понятия о квантовании энергии. Атом не излучает и не поглощает энергию при движении электронов только по определенным (стационарным) орбитам. По теории Бора орбита является стационарной, если электрон на ней обладает моментом количества движения (т иг), равным целому числу п квантов действия тп иг = пк/2п. [c.35]

Главное квантовое число п, по существу, эквивалентно квантовому числу п в теории Бора оно в основном определяет энергию электрона на данной орбитали и качественно размеры области пространства вблизи ядра, где движется электрон. Орбитали о одинаковыми п называются оболочками и имеют следующие обозначения (введенные в рентгеновской спектроскопии) [c.54]

Покажем, каким образом теория молекулярных орбита-лей позволяет предсказывать характер химической связи в двухатомных молекулах, состоящих из элементов второго периода. Для этого необходимо знать последовательность заполнения электронами молекулярных энергетических уровней, точно так же как это было необходимо в отношении энергетических подуровней атомов тогда можно будет выяснить электронное строение молекул в их основном состоянии. Эту последовательность не удается установить, исходя из чисто теоретических соображений, и ее определяют по экспериментальным данным (молекулярной спектроскопии), ко- [c.121]

Следуя теории Бора для атома водорода, Зоммерфельд предложил такое правило квантования, что при его применении к атому водорода модель Бора не противоречит волновой природе электрона, постулированной де Бройлем. Вывести выражение для уровней энергии атома водорода, используя правило Зоммерфельда, согласно которому разрешенные электронные орбитали представляют собой окружности с длиной, кратной длине волны электрона. [c.405]

Влияние поля на электронные орбиты центрального иона легко рассмотреть на примере иона с одним З -электроном сверх заполненной оболочки аргона, например на Находим такие линейные комбинации -орбит, которые преобразуются в соответствии со свойствами симметрии группы октаэдра, что проще всего сделать, пользуясь теорией групп. Оказывается, что в поле О/г-симметрии пятикратно вырожденный уровень распадается на два двукратно вырожденный уровень eg и трехкратно вырожденный t g (рис. 1). Соответствующие им действительные волновые функции обозначаются для % и для йху, йхг И йуг, распределение электронной плотности показано на рис. 2. Из рисунка видно, что области максимальной электронной плотности для бй-электронов направлены к вершинам октаэдра, а для 4ё Электронов—между ними. Поскольку кристаллическое поле создается либо отрицательными ионами, либо молекулами, отрицательные [c.109]

Позднее Маркус [176] развил теорию туннельного перехода электрона, основанную на существенном допущении, что в переходном состоянии, когда не происходит переноса атомов, электронные орбиты двух реагентов перекрываются очень мало. При этом условии показано, что молекулы растворителя расположены в переходном состоянии в конфигурации, которая не находится в электростатическом равновесии с ионными pea- [c.145]

В случае металлического серебра электронные орбиты Ы заполнены целиком, а орбиты 55 — наполовину. Однако палладий по сравнению с серебром имеет одним 4й-электроном меньше, а один электрон на орбите 5в частично принадлежит орбите 4 . Согласно теории металлов Паулинга -оболочка в палладии заполнена не полностью и около 0,5й-орбит совсем не заполнено. Следовательно, при добавлении палладия к серебру получается сплав, обедненный -электронами. Вместе с тем при добавлении серебра к палладию незаполненность -орбиты уменьшается. [c.338]

Окончательное подтверждение теории молекулярных орбита-лей может быть получено, кроме проверки экспериментом, только из сравнения орбитальной волновой функции и соответствующей энергии с точными волновой функцией г]) и энергией Е (см. т. 1, разд. II-6E, и т. 2, разд. I). Если орбитали найдены по теории Хартри — Фока, то остаются неучтенными эффекты корреляции электронов. Корреляция может сдвигать энергетические уровни в электронных спектрах и искажать хартри-фоковские орбитали, но наиболее сильное влияние оказывает она на энергии связей и силы взаимодействия в газах и конденсированных средах. Обзор этих эффектов дан в т. 2. При этом особое внимание уделено случаям, когда корреляция может изменить даже качественную картину, получающуюся, если исходить только из орбиталей. Работы последних лет освещены достаточно подробно [c.11]

Новая теория, которую назовем, по Гиллеспи, теорией отталкивания электронных пар валентного уровня, предполагает, что стереохимия атома в молекуле в первую очередь определяется взаимным отталкиванием электронных пар валентного уровня. По этой теории электроны валентного уровня занимают локализованные орбитали, так ориентированные в пространстве, чтобы среднее расстояние между ними было наибольшим. Это является следствием трех основных допущений 1) неразличимости электронов, 2) действия кулоновских (пропорциональных 1/г ) сил и 3) действия сил отталкивания Паули. Силы отталкивания Паули возникают в результате действия принципа Паули, согласно которому электроны с одинаковым спином должны находиться на возможно большем расстоянии друг от друга, в то время как электроны с противоположными спинами притягиваются друг к другу. Если бы мы могли думать об этом факторе как о силе, то последнюю можно определить потенциальной функцией, включающей член 1/г , где т —велико. [c.296]

Какой из названных ниже аспектов теории Бора недопустим с точки зрения принципа неопределенности Гейзенберга а) дискретные энергетические уровни атома 6) простые круговые орбиты в) кванювые числа г) электронные орбитали д) электронные волны Почему выбранный вами аспект не согласуется с принципом неопределенности [c.380]

Из сказанного следует, что движение электрона не может быть описано с помощью понятия о траектории. В самом деле, чтобы начертить траекторию частицы, надо знать в каждый момент времени ее положение в пространстве (г) и скорость (и) или импульо (p = tnv). Но как раз это в квантовой механике невозможно. С квантовомеханических позидий говорить об электронных орбитах в атомах или молекулах, как это делалось в теории Бора, не имеет никакого смысла. Кстати, сам Бор часто вспоминал, как в 1950-х гг. к нему после лекции подошел студент и спросил Неужели действительно были такие идиоты, которые думали, что электрон вращается по орбите [c.27]

В кристаллах вследствие регулярного расположения частиц существуют сильные электромагнитные поля, действующие на частицы и их электронные орбитали. Действие кристаллическо го поля на орбитали зависит от их расположения в пространст ве между узлал. и кристаллической решетки. При действии кристаллического поля энергетически равноценные р-, й- и /-орби тали изолированных атомов становятся неравноценными. Особенно сильно такая неравноценность орбиталей проявляется н комплексных соединениях, находящихся как в кристаллическом, так и в растворенном состоянии в виде нонов. Влияние природы лигандов на электронные орбитали комплексообразователя и свойства комплексных соединений объясняет теория поля лигандов. [c.198]

В теории кристаллического поля (ТКП) лиганды выступают только как Источник создаваемого ими поля. Химическая связь центральный ион — лиганд рассматривается как ионная (например, в [СоРе] ) или ион-дипольная ([Ре(Н20) ), электронная оболочка центрального иона— как автономная, а oбoJЮЧки лигандов вообще не рассматриваются. Такой подход является приближенным. Опыты по электронному парамагнитному резонансу показывают, что электронная плотность ие сосредоточена на лигандах и центральном ионе, а частично размазана в объеме комплексного иона, т. е. что связь в координационных соединениях — ковалентная с большей или меньшей полярностью. Для описания такой связи необходимо привлечь теорию молекулярных орбита-лей, как более общую, чем электростатическая теория ионной связи. В ней находят объяснение Т01якие магнитные эффекты, интенсивность спектров поглощения и другие свойства, не получившие объяснения в ТКП. Сама же ТКП оказывается частным случаем более общей теории МО ЛКАО, получившей в химии координационных соединений название теории поля лигандов (ТПЛ), основы которой заложены Ван-Флеком. [c.247]

Так называемое магнитное квантовое число т.1 связано с магнитным моментом электрона, обусловленным его движением по орбите. Величина такого орбитального магнитного момента зависит от характера орбиты и определяется соотношением У, где [(1о] — единица магнитного момента (т. н. магнетон). Как вытекает из квантовой теории, под действием внешнего магнитного поля электронные орбиты должны располагаться в пространстве только таким образом, чтобы проекции орбитальных магнитных моментов на направление поля выражались целыми числами. В связи с этим т может принимать все целочисленные значения от —I до - -1, т. е. может иметь 21 + I различных значений. Например, при I = 3 возможные 31начения т будут —3, —2, —1, О, - -1, +2, +3. Отвечающие этому случаю дозволенные направления орбитального магнитного момента схематически показаны иа рис. VI- стрелками. [c.224]

Квантовая механика основана на том, что все существующее и происходящее в окружающем нас мире — вещества, излучения, процессы — имеет прерывистую (дискретную) природу. Из этого следует, что любой объект изучения нельзя делить беспредельно, не изменяя его природу, так как он состоит из определенного числа (может быть очень большого, но не бесконечного) отдельных порций (квантов). Устойчивость атома была объяснена Н. Бором (1913) на основании понятия о квантовании энергии. Атом не излучает и не поглощает энергию при движении электронов только по определенным (стационарным) орбитам. По теории Бора орбита является стационарной, если электрон на ней обладает моментом количества движения Шеиг), равным целому числу п квантов действия Шеиг = пк/2п. [c.27]

Имеются все же и такие соединения, которые не могут ни отщеплять, ни присоединять протоны, однако обладают свойствами, сходными со свойствами протонных кислот и оснований. Эти вещества, например, вызывают вполне определенное окрашивание индикаторов. Они называются апротонными кислотами и основаниями. Их поведение объясняет теория, созданная в 1923 г. Льюисом. По этой теории вещества, имеющие свободные электронные орбитали и тем самым способные принять на эти орбитали непо-деленные электронные пары, считают кислотами. Вещества же, имеющие неноделенные электронные пары, которые могут быть использованы для образования химической связи, считают основаниями. При кислотно-основном взаимодействии между кислотами и основаниями образуется донорно-акцепторная связь. [c.41]

Согласно теории электронных пар (точечные структуры Льюиса), в метане четыре атома водорода связаны четырьмя электронными парами с центральным атомом углерода. Лежащие глубоко внутри 18-электроны атома углерода можно рассматривать как несвязывающие, и в большинстве случаев ими можно пренебречь. Четыре валентные орбитали метана не идентичны одна орбиталь не имеет узловых плоскостей, а три другие представляют собой вырожденные орбитали (т. е. равной энергии) и имеют по одной узловой плоскости. Формы этих орбиталей изображены на рис. 2.1. Необходимо ясно понимать, что существование связывающих орбиталей разной энергии никоим образом не противоречит картине электронных пар, в которой все углерод-водо-родные связи идентичны. Тетраэдрическое расположение атомов водорода четко видно при комбинации этих четырех орбиталей. Наличие различающихся между собой молекулярных орбиталей удается продемонстрировать только методом фотоэлектронной спектроскопии, позволяющим непосредственно измерять энергетические уровни электронов. Фотоэлектронный спектр подтверждает, что в валентной [c.15]

Если число связывающих электронньк пар в молекуле превышает число союзов между атомами, избыточные электроны занимают молекулярные орбитали, энергии которых в общем выше, чем энергии орбиталей в молекулах, где число связывающих электронных пар равно числу союзов. Эти орбитали с более высокой энергией являются двойными связями классической электронной структурой теории. Эти орбитали имеют локальную узловую плоскость, в которой расположены атомы, делящие между собой эти орбитали я-типа. Рассмотрим сначала лишь молекулы с одной двойной связью (т.е. алкены и карбонильные соединения). [c.22]

Только в 1913 г. Бор предложил динамическую модель электронов в атоме, давшую удовлетворительное объяснение многим особенностям атомных спектральных линий. Эта модель была основана на законах классической ньютоновской динамики, однако Бор ввел новый принцип, согласно которому разрешались лишь определенные орбиты для движения электронов вокруг ядра. Несмотря на то что было сформулировано правило для определения этих стабильных орбит, с более общих позиций бо-оовскую теорию следует считать неудовлетворительной, поскольку отсутствовало какое-либо объяснение стабильности орбит в рамках классической динамики . Тем не менее работа Бора показала, что объяснение химической связи может быть найдено в пределах динамической теории электрона, хотя никаких удовлетворительных в количественном отношении результатов получено не было. Как будет видно из дальнейшего, количественные результаты удалось получить лишь после открытия новых принципов волновой механики. [c.12]

Размер электронных облаков характеризуется в основном главным квантовым числом форма — орбитальным, а ориентация в пространстве — магнитным Некоторые электронные облака изображающие орбитали атома водорода приведены на рис 1 3 Таким образом, квантовая механика уточняет представления квантовой модели атома водорода предложенной Н Бором, в которой постулировалось что электрон вращается вокруг ядра по круговым орбитам определенных размеров По квантовой теории электрон не должен находиться на орбите определенного радиуса а может быть удален от ядра на различные расстояния хотя и с неодинаковой вероятностью Возникло представление об электронном облаке В состоянии 15 совокупность наиболее веро ятных местонахождений электрона представляет собой поверх ность сферы с радиусом г , который совпадает с радиусом первой орбиты в модели Бора До Электронное облако имеет наибольшую [c.20]

Теория МО использует представление о связывающих и раз рыхляющих МО возникающих в результате взаимодействия АО Связывающие МО образуются с понижением энергии электрона по сравнению с его энергией в атомах а разрыхляющие — с по вышением Число связывающих и разрыхляющих МО одинаково Для заметного взаимодеиствия АО должны отличаться от нуля в некоторой области перекрывания, поэтому взаимодеи ствием внутренних электронов обычно можно пренебречь Их электронная плотность в основном сосредоточена вблизи ядер отдельных атомов, эти электронные орбитали различных атомов практически не перекрываются [c.33]

Один из наиболее хорошо известных законов электромагнетизма, установленный Фарадеем, гласит, что электрический ток г, проходящий через бесконечно малый виток площадью dS, эквивалентен бесконечно малому магниту с моментом idS, расположенному в центре витка и наиравленному пернендикулярно к его плоскости. Поэтому если атомы действительно имеют структуру, предполагаемую теорией Бора, то каждая электронная орбита должна характеризоваться оиределенным магнитным моментом. Поскольку электрон за секунду совершает w/2n оборотов вокруг ядра, электрический ток равен (ш/2я)е. Если предположить, что орбита является круговой с радиусом то для магнитного момента получается уралнение [c.120]

Одним из допущений тг-электронной теории ароматичности является деление электронов в молекуле на два класса о-элек-троны занимают одноэлектронные атомные орбиты, обладающие цилиндрической симметрией относительно линий связи, а тг-электронные орбиты изменяют знак при повороте на 180°. Это различие остается в силе по отношению к отражению в плоскости симметрии ароматической молекулы, причем о- и тг-ор-биты симметричны и антисимметричны соответственно. Молекулярные орбиты, образованные комбинированием таких различающихся по симметрии атомных орбит, разделяются на две невзаимодействующие в некотором приближении группы. Это позволяет изучать отдельно менее прочно связанную группу тг-электронов, ответственную за химическое поведение молекулы. Таким образом, оправдывается сведение проблемы бензола к шестиэлектронной задаче. Роль а-электронов сводится к тому, что ими определяется потенциальное поле, в котором находятся тг-электроны, а явных взаимодействий между ними не существует. В несколько более сложных теориях, не пользующихся понятием изолированных одноэлектронных орбит, а рассматривающих состояния, например, шести тг-электронов бензола, формальное, основанное на соображениях симметрии, разделение на а—тг-электроны теряет силу, так как состояние четного числа тг-электронов симметрично относительно отражения в плоскости, подобно тому как это наблюдается для а-электронов. Однако разделение сохраняет смысл, так как о-электроны связаны прочнее и неспособны серьезно изменить состояния, в которых преобладает тг-электронный характер. Величина о—тг-взаимодействий определялась в расчетах, специально посвященных исследованию этого вопроса [3, 38, 46] причем был сделан вывод, что энергия резонанса при этом изменяется только на десятые электронвольта (1 эв = 23 ккал/моль). Важно иметь [c.25]

Представления об образовании водородных связей лежат в основе многочисленных структурных моделей жидкой воды [4, 5]. Согласно донорно-акцепторной теории водородной связи, каждая молекула воды способна образовывать четыре водородные связи две из них обеспечиваются неподе-леиными парами электронов атома кислорода и две — водородными атомами. Поскольку электронные орбитали в молекуле воды создают тетраэдрическую структуру, при образовании водородных связей возникает упорядоченное расположение молекул воды в виде тетраэдрически координированной льдоподобной решетки (рис. 2). [c.14]

Согласно теории электронных пар , связь между атомами в молекуле осуществляется путем образования одной или нескольких подобных электронных пар за счет элех тронов, принадлежащих разным атомам. Электроны, образующие пару, становятся общими у соединяющихся атомов они вращаются но орбитам, охватывающим ядра обоих атомов, и таким образом связывают их в молекулу. Например, образование молекулы хлора СЦ из атомов можно выразить схемой [c.99]

Наличие отличных от нуля ионных зарядов отражается на параметрах уравнения (5) только через их влияние на самосогласованные электронные орбитали, которые используются при вычислении соответствующих матричных элементов в теории возмущений. Положительный заряд катиона обеспечивает менее протяженные орбитали, чем в случае подобного изоэлек-тронного благородного газа отрицательно заряженные анионы [c.84]

Атом углерода в возбужденном состоянии обладает в поверхностном слое только тремя, электронами, орбиты которых эквивалентны и расположены в трех взаимно перпендикулярных направлениях, — это три р-элек-трона. Что касается четвертого, который является -элек-троном, его орбита сферична . В то же время опыт доказывает, что четыре связи углерода в насыщенных симметричных соединениях (СН4, СС , СВ4, СК4) эквивалентны. Эти два противоречивых факта — эквивалентность четырех связей и неэквивалентность электронных орбит — привели Полинга к созданию теории гибриди- ации. [c.17]

В учении о механизмах органических реакций квантовая химия шла, как правило, позади качественных представлений теории электронных смеш ений и теории резонанса. Однако в 1965 г. в эту область был сделан крупный вклад и со стороны квантовой химии. Это касается большой группы органических реакций, при которых переход от реагентов к конечным продуктам происходит непрерывно,, без предварительной диссоциации на ионы или радикалы. Для этих реакций Вудвордом и Хофманом (1965) было предложено общее-правило, которое можно применить для качественного суждения и прогнозирования самых различных реакций и которое в самом общем виде гласит Химическая реакция происходит тем легче,-чем в большей степени связывание сохраняется в ходе превращения [94, с. 191]. Конкретизируя этот принцип с помощью модели молекулярных орбиталей, можно сказать, что энергия активации реакций мала тогда, когда происходят непрерывные превращения связывающих занятых молекулярных орбиталей реагентов в такие же орбитали конечных продуктов. Если же, например, реакция протекает через возбужденное состояние системы реагентов или конечных продуктов, в котором фигурируют несБязывающие молекулярные орбдтали, то такой реакции должна отвечать высокая энергия активации, она может оказаться поэтому запрещенной (к числу таких реакций относится изомеризация призмана — ладенбургов-ского бензола — в бензол, хотя теплота образования первого примерно на 90 ккал выше) [94, с. 120]. Вопрос о разрешенности или запрещенности таких непрерывных реакций требует отдельного-рассмотрения для каждой конкретной реакции или группы реакций, а так ке для канедого элементарного акта реакции. [c.181]

Теория кристаллического поля, хотя она и пренебрегает орбиталями и электронами лигандов, и теория молекулярных орбита-лей, по-видимому, более пригодны для стереохимических предсказаний. Если сравнивать теорию кристаллического поля и теорию валентных связей, то первая более надежна для описания и предсказания стереохимии молекул. Кроме того, она прнводит к более глубокому пониманию важнейших факторов, обусловливающих стереохимические свойства комплексов переходных металлов. [c.438]