Водородный атом, модель

Многоэлектронные атомы. Поскольку волновые уравнения многоэлектронных атомов не решены, приходится обратиться к водородному атому, как к модели, чтобы получить приближенно более сложные решения для других систем. Предполагается, что каждый электрон описывается волновой функцией но форме, подобной функции, применимой к атому водорода. Так, два электрона гелия занимают 1х-орбиту, и каждый обладает различной спиновой функцией. [c.109]

После того как были открыты электрон и протон, такая модель была тщательно изучена физиками, занимавшимися вопросами строения атомов ученые пришли к выводу, что прежнюю теорию движения частиц (открытые Ньютоном законы движения), а также теорию электричества и магнетизма нельзя применить к атому. Согласно электромагнитной теории, при вращении электрона вокруг ядра должен возникать свет, частота которого должна быть равной частоте вращения электрона вокруг ядра в данном атоме. Такое испускание света движущимся электроном должно было бы быть аналогичным испусканию радиоволн нри прямом и обратном движении электронов в передающей радиоантенне. Кроме того, если бы атом непрерывно испускал энергию в форме света, то при этом электрон должен был бы двигаться но орбите, все больше и больше приближающейся к ядру, и частота его движения вокруг ядра должна была бы возрастать. В соответствии с этим по старым (классическим) теориям движения и электромагнетизма водородные атомы должны были бы давать спектр всех частот непрерывный спектр). Но это находится в противоречии с экспериментальными данными спектр водорода, получаемый в разрядной трубке, содержащей атомы водорода (образующиеся в результате диссоциации молекул водорода), состоит из линий, показанных на рис. 74. Кроме того, известно, что объем, который занимает водородный атом в твердом или жидком веществе, соответствует [c.146]

Заместить в модели циклопентана по одному водородному атому у рядом стоящих углеродов на два одинаковых заместителя. Обратить внимание на то, что в этом случае возможно образование двух пространственных изомеров 1) соединение, в котором оба заместителя находятся по одну сторону от плоскости, проведенной через углеродные атомы, входящие в цикл, называется цис-изомером 2) соединение, в котором оба заместителя расположены по разные стороны от этой плоскости, называется транс-изомером. [c.21]

И сразу я почувствовал что-то неладное, хотя ошибку нашел только, когда как следует разглядел рисунки. И тут я понял, что фосфатные группы в модели Лайнуса не ионизированы, а каждая содержит связанный атом водорода и поэтому в целом нейтральна. В определенном смысле нуклеиновая кислота Полинга вовсе не была кислотой. Эти нейтральные фосфатные группы не были второстепенной деталью как раз их атомы водорода образовывали водородные связи, скреплявшие три переплетенные цепи. Без них цепи сразу же развалились бы и структура распалась. [c.92]

Явление гомологии. Гомологический ряд метана. Из вышеизложенного видно, что, замещая в молекулах углеводородов один атом водорода метильной группой, мы каждый раз получаем более сложный углеводород, отличающийся по составу от предыдущего на один угле- 2, модель молекулы иро-родный и два водородных атома, т. е. папа на группу СНг- Если расположить [c.39]

Водородные связи. Существующие точки зрения на природу водородных связей основываются главным образом на двух ее теоретических трактовках - электростатической и донорно-акцепторной. Электростатическая модель, предложенная Полингом в 1928 г., основывается на принципе Паули, валентной схеме химической связи и классическом правиле валентности, согласно которым атом водорода, обладающий единственным Is электроном, не может образовывать более одной ковалентной связи [115]. Отсюда делается вывод, что возникновение водородного связывания обусловлено ионными силами. Экспериментально эта аргументация подтверждается тем, что прочная водородная связь в системе RXH...YR образуется в том случае, когда X и Y -наиболее электроотрицательные атомы (F, О и др.). Расчеты различных вариантов модели с точечным распределением зарядов приводили к величинам энергии Н-связи, совпадающим с опытными значениями [116-119]. [c.122]

Если проанализировать относительное понижение квадрата частот VoH под влиянием Н-связи у тех соединений, для которых известны силовые постоянные образуемых ими водородных связей, то можно заметить (рис. 9), что по мере увеличения силовой постоянной от О до 0,5-10 отношение А,связ/ своб уменьшается от 1 до — 0,7. Поскольку при von-колебаниях практически смещается только атом водорода, то для описаний колебаний такой системы можно вполне воспользоваться трехатомной моделью водородного мостика. В том случае, когда О—H...O-группа линей- [c.45]

В соответствии с представлениями физики и химии твердого тела, подтвержденными рядом исследований, кремнезем следует рассматривать как неорганический полимер, состоящий из атомов кремния, расположенных в центрах тетраэдров, в вершинах которых находятся атомы кислорода. Каждый атом кислорода связан с двумя атомами кремния ковалентными направленными связями и является обш,им для двух соседних тетраэдров Размеры атомов кремния и кислорода составляют приблизительно — 0,10 и 0,06 нм, а их эффективные заряды не превышают соответствеино +2е и —1е. Здесь мы вынуждены указать на некоторую непоследовательность автора, который, признавая преимущественно ковалентный характер связи —О (см. стр. 43), говорит о больших размерах иона кислорода н малых ионах кремния, что характерно для ионной модели. Координационное число всех модификаций кремнезема, кроме стишовита, равно четырем, что определяет неплотную упаковку атомов. Молекулы воды также имеют тетраэдрическое строение, определяемое наличием сильно выраженной водородной связи. Расстояние О—Н равно 0,1 им, а О—Н. ..О 0,276 нм.— Прим. ред. [c.13]

Модель из четырех, водородно-кислородных элементов температура 65 С давление 0,35 атй омическое сопротивление 0,0014 ом площадь электрода 216,5 см . — 1 час после начала работы ---10 нас послс начала работы. [c.440]

Электростатическая модель образования водородных связей верна только в первом приближении, поскольку энергетически дополнительное связывание атома водорода должна иметь химическую природу. Метод валентных связей не может объяснить образование дополнительной связи атома Н, так как атом водорода одновалентен (см. 6.13). Метод молекулярных орбиталей в его многоцентровом варианте дает следующее объяснение образования водородной связи. При сближении атома Н, ковалентно связанного с атомом [c.138]

В одной из предложенных моделей процесса сжатия принимается, что на поверхности имеются пары групп ОН, связанные при помощи водорода. Эта модель наиболее проста, однако весьма возможно, что на поверхности существуют большего размера участки, связанные водородной связью. Атом водо- [c.290]

Предполагается, что в модели (I) атомы водорода являются совершенно свободными, а в модели (II) они образуют нормальную водород-водородную связь. Поскольку в описываемых ниже опытах ни кремний, ни гидроксильный кислород не являются изотопными, нет необходимости конкретизировать состояние кремний-кислородной связи. Далее принимают, что соответствующие ей частоты в расчетах сокращаются. Возможно, что здесь образуется обыкновенная связь в результате быстро устанавливающегося предварительного равновесия, так как атом кремния способен разместить в своей валентной оболочке более четырех пар электронов. Исходным связям были приписаны следующие частоты —2135, —1547, —1282, ОН— 3259 и ОТ—1988 см Для изотопных молекул водорода Н,, НВ, НТ и ОТ частоты колебаний соответственно равны 4405, 3817, 3598 и 2846 см . (Большинство из этих [c.92]

Структурные формулы не дают представления о пространственной структуре молекул веществ. Они только изображают порядок сцепления атомов друг с другом. Молекула метана имеет тетраэдрическое строение 4 атома водорода образуют правильный тетраэдр вокруг атома углерода, находящегося в центре (рис. 55). Модель молекулы метана изображена на рис. 56. Атомы на нем показаны как бы сплющенными. Основанием для такого изображения послужило строение метана. Атом углерода связан с каждым водородным атомом в молекуле метана парой общих электронов. Электронные пары образуются при непосредственном соприкосновении атомов. Они как бы стягивают атомы, вследствие чего их электронные обо- [c.194]

Атом водорода. Для основного волнового уравнения двух взаимодействующих частиц было получено точное решение. Для более сложных систем точного решения волновых уравнений не найдено. В этих случаях применяются приближенные математические методы с использованием в качестве модели протона и электрона водородного атома. В основе этих приближенных методов лежит предположение, что решения для более сложных систем похожи на точное решение волнового уравнения для водородного атома. Для наших целей более важен тот факт, что чисто качественное обсуждение электронных взаимодействий в атомах и молекулах может вестись в духе использования водородоподобных функци . [c.108]

Дипольные моменты применялись также при исследованиях геометрии очень сложных систем с целью установления конфигураций и конформаций этих молекул, определения конформационного равновесия и взаимного влияния пространственно удаленных групп [150, 151]. Для таких сложных структур, как 5р-холестан-дион-3,17, определение координат атомов, необходимых для расчета дипольных моментов, с помощью векторного анализа оказывается чрезвычайно трудоемким. Поэтому обычно строится модель системы, на которой и измеряют углы [152, 153]. Точность рассчитанных моментов в этом случае определяется достоверностью выбранной модели. В рассматриваемом случае наблюдаемый дипольный момент (3,5 В) отличается от рассчитанного (3,04 В) по моде.чи системы неискаженных кресел (рис. 3-6, А) на величину (0,5 В), которая значительно превосходит ошибки эксперимента. В связи с этим было высказано предположение [152], что в равновесии с формой А присутствует 16% формы Б. Однако в настоящее время показано, что в структуре Б атом С-З находится слишком близко от 9а-водородного атома. Наиболее вероятно поэтому, что кольцо А имеет форму кресла, которая несколько уплощена за счет отталкивания между а-водородными атомами при С-7 и С-9 и атомами при С-2 и С-4. В равновесии с формой А может также находиться небольшое количество конформации В (см. разд. 7-4). [c.197]

Различия в конформации разных белков и конформационные изменения, сопровождающие связывание лигандов или изменение окислительного состояния железа обнаруживаются методом рентгеноструктурного анализа. Некоторые примеры уже были приведены в разд. 7.4. Ниже мы опишем еще несколько примеров (см. также работу [94]). Различия структуры вокруг дистального координационного центра включают наличие или отсутствие групп, способных образовать водородную связь (разд. 7.4), т. е. они отражают явные различия сольватации лиганда. О конформационных переходах и различиях в конформации разных белков можно судить также по данным ЯМР, спектрам кругового дихроизма и дисперсии оптического вращения (см., например, работу [204] и ссылки в работе [8]). Особенно интересен тот факт, что связывание СО или кислорода вызывает существенные изменения спектров кругового дихроизма гемоглобина, небольшие изменения спектра кругового дихроизма изолированных химически модифицированных р-це-пей и совсем не влияет на спектры миоглобина или изолированных и химически модифицированных а-цепей [41]. Этот результат представляет собой веский аргумент в пользу предположения о том, что белок имеет более гибкую структуру в гемоглобине, чем в миоглобине. Такой вывод подтверждается и при исследовании моделей этих двух белков [169]. Различная гибкость, вероятно, связана с тем, что в гемоглобине атом железа может далеко выходить за пределы плоскости порфиринового кольца, тогда как в миоглобине такое искажение структуры гема не наблюдается (табл. 14). [c.174]

В типичных примерах водородной связи атом Н присоединен к двум атомам электроотрицательного элемента (или элементов). Обычно эта система линейна, и атом водорода ближе к левому ядру (А), чем к правому (В). Можно считать, что атом Н присоединен к атому А короткой связью (как бы двухцентровой ковалентной), а к атому В — длинной связью (водородной). Однако существует несколько исключений, таких, как соли М(НАг), где А—фторид-ион или анион органической кислоты (уксусной, бензойной и др.). В анионах этих солей длины связей А—Н одинаковы, и поэтому такой тип водородной связи называют симметричным в отличие от более распространенных асимметричных связей. Водородные связи также часто характеризуют как сильные или слабые, причем симметричные связи обычно сильные (т. е. короткие), как в [Р—Н—Р] . Факторы, влияющие на образование симметричной или асимметричной Н-связи, не вполне ясны. Конечно, если связь Н---В очень длинная по сравнению со связью А—Н, модель сближения атома В [c.181]

В соответствии с указанными ( противо1по.ложными но своей направленности) требованиями Оствальд предложил объяснить каталитическую активность кислот посредством особой механической модели молекулы кислот. Водородный атом внутри такой молекулы должен быть связан с остальной частью молекулы химическим сродством, проявляющимся в форме механической живой силы. Но он не может рассматриваться в состоянии покоя, а лишь в состоянии колебательного движения. Это колебание становится периодическим по крайней мере во время между двумя столкновениями молекул. Продолжительность периода,— говорит Оствальд,— зависит от интенсивности сил, которые возвращают атом в положение равновесия [15]. 0 бмен водородного атома на другой элемент или радикал, -по Оствальду, легче всего осуществим тогда, когда атом находится в максимальном удалении от положения равновесия, т. е. в момент, когда между ним и остальной частью молекулы имеется минимум притяжения . Логика подсказывает, что кислоты с наибольшей силой Н—Х-связи должны согласно с этими рассуждениями быть меньше всего склонными к обмену водорода. Оствальд и здесь находит второй логический выход. Он говорит, что вероятность обмена в общей массе вещества зависит от того, как часто водородный атом будет удаляться от положения равновесия. Так как молекулы сильных кислот, имеющие, по Оствальду, наиболее сильную связь Н—X, будут обладать в то же время минимальным периодом колебаний водородного атома, то последний в большем числе случаев окажется способным к обмену. [c.80]

Рентгеноструктурное исследование кристаллического (С0Н0)зС 31 ) показало, что плоскости бензольных колец выведены более чем на 35° из плоскости, определяемой тригональным центральным атомом и его тремя связями. Благодаря этому угол между плоскостями фенильных колец превосходит 70°, если принять за начало отсчета плоскость одного из колец. Расстояние между центральным атомом углерода и соседними углеродными атомами бензольных колец равно 1,44 А [226]. Необходимо подчеркнуть, что при расчете столь значительного поворота с нарушением копланарности принимаются во внимание взаимодействия, определяемые вандерваальсо-выми радиусами. Если принять, что 1,44 А —это расстояние между центральным атомом углерода и соседними углеродными атомами бензольных колец, 1,42 А — длина связи С = С в фенильных кольцах, 1,05 А — длина связи С — Н, 1,2 А — вандерваальсов радиус для Н и углы тригональных атомов углерода равны по 120°, то по расчету угол между кольцами оказывается равным 60°. Любопытно, что конфигурация с фенильными кольцами, расположенными нормальным образом по отношению к центральной плоскости тригонального углерода, также может оказаться стерически напряженной. Принимая, что полутолщина фенильного кольца равна 1,85 А, находим, что в форме с нормальными кольцами орто-водородные атом 1 проникали бы в области я-электронов соседних фенильных колец на 0,6А. Это проникновение устраняется в модели, где угол между кольцами равен 60°. [c.432]

Трапсанпулярпые реакции отмечены при обработке надмуравьи-пой кислотой циклических олефинов, имеющих кольца средних размеров. Рассмотрение моделей показывает, что в этих реакциях водородный атом, расположенный в кольце напротив обедненного электронами реакционного центргц подходит очень близко к углероду, несущему кислород. Возможный механизм [155] такой реакции изображен ниже. [c.252]

Хотя такойыеханизы основывается ва допущении о возыох-ности для водорода координационного числа 3, следует учитывать, что перемещаемый водородный атом имеет в переходном состоянии частично незаполненвув орбиталь (разрыв связи углерод-водород опережает образование связи водород-гетеро-атом акцептора ). Поэтому необходимость распространения на него представлений, привычных для донорно-акцепторного взаимодействия в неактивированном состоянии, не совсем очевидна. Кроые того, при помощи аналогичной модели переходного состояния, Краму удалось дать единое объяснение всей совокупности явлений, связанных с закономерностями переноса протона в аллильных системах . Поэтому представляется разумным проверить приложимость представлений Крама к данным, полученным нами, более детально. [c.584]

Четырехчленный карбоцикл — циклобутан — пмеет меньшее байеровское напряжение между соседними атомами углерода, поскольку они образуют между собой углы 90°. Все вицинальные атомы водорода в плоском циклобутане являются заслоненными, однако дополнительное напряжение за счет этих взаимодействий может быть несколько снижено путем деформации кольца. В действительности, как показано методом электронной дифракции, циклобутан имеет слегка вспученную форму в наиболее устойчивом положении пара углеродных атомов располагается выше или ниже плоскости, в которой находится вторая пара. Между этими устойчивыми положениями располагается бесконечное множество неустойчивых конформаций. Дополнительное искажение угла между связями в системе становится возможным за счет ослабления торсионного напряжения, обусловленного небольшим вспучиванием. Угол вспучивания в производных циклобутана (а такм е для самого циклобутана) по экспериментальным данным находится в пределах 20—35°. Разница в энергиях между вспученной и плоской конформациями в циклобутанах, по-видимому, невелика. Для многих замещенных циклобутанов имеет место энантиомерия и диастереомерия. На моделях видно, что в то время как в плоском циклобутане имеются водородные атомы только одного типа, в вспученной конформации существуют два типа водородных атомов, соответствующих примерно аксиальному и экваториальному ато- [c.80]

Примечательно, что в растворах преимущественная ассоциация оснований происходит в согласии с моделью Уотсона — Крика. Водородные связи возникают в парах АУ, АТ и ГЦ, но не в ГУ, АГ и АЦ. Соответственно не удается получить из раство-pai кристаллы с некомплементарнььми парами. [c.232]

Представления Берналла и Фаулера не могут, однако, достаточно убедительно объяснить всю сумму свойств кристаллической и жидкой воды. Поэтому эти представления подверглись критике со стороны Полинга, Леннард-Джонса и др. Тем не мепсе для всех более поздних моделей структуры воды составной частью является представление о структуре, зависящей от существования в жидкости развитых водородных связей, а также представление об ослаблении этих связей с нагреванием. Так, Леннард-Джонс [8] и Попл [9] считают, что с повышением температуры жидкости водородные связи не разрушаются, а лишь деформируются. При атом, по мнению авторов [8] и [9], возникает конечный угол между осью, которая соединяет центры протона и атома кислорода ближайших молекул, образующих водородную связь, и направлением ковалентной связи О—Н между тем же атомом кислорода и протоном в одной из этих молекул. Леннард-Джонс полагает, что при плавлении льда все четыре водородные связи искажаются одновременно, а при более высокой температуре жидкости деформация отдельных водородных связей протекает независимо от других, вследствие чего уже на расстоянии нескольких молекулярных диаметров в жидкой воде регулярность строения исчезает. Энергетические расчеты указывают на то, что модель Леннарда-Джонса довольно близко объясняет изменения реальной [c.9]

Рис. 4-1. Биполярная природа молекулы Н2О, показанная при помощи модели из щариков и стержней А) и пространственной модели (Б). Поскольку расположение валентных электронных пар вокруг атома кислорода в молекуле воды близко к тетраэдрическому, на двух атомах водорода локализованы частичные положительные заряды, а на атоме кислорода-два частичных отрицательных заряда. В. Две молекулы Н О, связанные друг с другом водородной связью (обозначена цветными черточками), соединяющей атом кислорода верхней молекулы и атом водорода нижней молекулы. Каждая молекула Н О в принципе может быть связана водородными связями максимально с четырьмя другими молекулами Н О, как это имеет место в случае льда (см. рис. 4-2).

Строение хлорангидридов фосфиновых кислот (ЬХХХУП) доказано химическими и физическими способами [109, 706, 1035]. На основании данных хроматографии и спектров ПМР показано, что реакция этинилвиниловых эфиров, и тиоэфиров с пятихлористым фосфором в описанных условиях протекает стереоспецифично и приводит к образованию аддуктов, у которых атомы водорода при первом и втором атомах углерода находятся в транс-расположении. Ввиду того, что исходные этинилвиниловые эфиры и тиоэфиры имеют г г/с-конфигурацию, допускается, что цис — тракс-изомеризация происходит в ходе реакции присоединения пятихлористого фосфора [109]. Возможно, что реакция осуществляется путем электрофильной атаки РС14 [1037] на тройную связь с последующим переходом аниона хлора к третьему атому углерода внутри образовавшегося катиона. Последний стабилизован показанными на схеме электронными сдвигами и поэтому утратил геометрическую конфигурацию исходного бутенина. Атом хлора вступает в наиболее выгодное стерическое положение, что приводит к т >акс-расположению водородных атомов при 1,2-двойной связи. Высказанные соображения подтверждаются при построении атомной модели Бриглеба — Стюарда исследованных соединений, причем наиболее благоприятным является трйнс-размещение атома хлора и фосфонильной группы [c.308]

При интерпретации карт разностной электронной плотности было предположено [142], что положение атома молекулы кислорода, координирующего с атомом железа, соответствует положению, занимаемому кислородом молекулы воды в метмиоглобине. Поскольку, согласно модели Полинга, с точки зрения электронной структуры атом железа должен образовывать резонансную двойную связь с координирующим атомом кислорода, следует ожидать некоторого уменьшения длины связи железо — кислород. Кроме того, в модели Полинга (рис. 17) требуется удлинение связи 0—0 вследствие образования простой связи между атомами координированного кислорода. Разностный синтез Фурье оксимиоглобина относительно метмиоглобина [142] не обладает достаточной точностью для определения столь детальных стереохимических соотношений. Кроме того, хотя образование водородной связи с остатком дистального гистидина может приводить к стабилизации молекулы в данном миоглобине, вообще говоря, она вовсе не обязательна. Как эритрокруорин hironomus [177], так и миоглобин Aplysia [178] не имеют остатка дистального гистидина, соответствующего остатку в миоглобине кашалота или гемоглобинах млекопитающих. [c.73]

Из возможных групп атомов простейшей является так называемая водородная молекула-ионНо , состоящая из двух водородных ядер и одного орбитального электрона, который осупхествляет связь между ними. По Бору, атом водорода состоит из ядра, вокруг которого с постоянной скоростью вращается электрон по круговой орбите радиуса 0,529 А. В волновомеханической модели поведение электрона характеризуется функцией ф, а круговая орбита заменена функцией вероятности ф- (4иг-с1г), дающей вероятность нахождения электрона на расстоянии между г н г-г-йг от ядра. Изменение ф и ф2 (4тиг2 г) с расстоянием г показано на рис. 5(а). Функция вероятности возрастает до максимальной величины на расстоянии около 0,5 А от ядра, которое являлось радиусом круговой орбиты в первоначальной атомной [c.71]

Протона к различным ароматическим углеводородам в присутствии жидкого НР. На рис. 8 изображена масштабная модель 1,2-бензантрацена, в которой окружностями обозначены вандерваальсовы сферы для Н и СНз. Очевидно, что в исходной молекуле имеется перекрывание в положениях 9 и Г и что метильные группы в положениях 5 и 8 будут вызывать дополнительное перекрывание в реакционноспособных мезо-положениях 9 и 10. Предположим, что протон присоединился в положении 9. При этом углеродный атом должен стать тетраэдрическим. Но при тетраэдрической конфигурации два водородных атома лежат заведомо вне плоскости молекулы, вне пределов досягаемости вандерваальсовых сфер в положениях 8 и V. Таким образом, если первоначально имело место перекрывание, то изменение углеродного [c.78]

Причину различной устойчивости конформаций хлорциклогексана следует искать в различной стенени стерич. взаи.модействия экваториальпого или аксналг.ного атома хлора с водородными атомами кольца. Рассмотрение моделей показывает, что аксиальный атом хлора располоя<ен близко к двум экваториальным атомам водорода при (, ) и С(в) и очень близко к двум аксиальным атомам водорода нри С(з) и С(5), тогда как вблизи экваториального атома хлора находятся лишь экваториальные атомы водорода ири С(.2) и jg). Особенпо велико стерич. взаи.модействие аксиального атома хлора с аксиаль-ны.ми ато. ш. ш водорода ири ,j и т.к. расстоя- [c.351]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология