Бериллий электронные облака молекулы

Теория гибридизации. Обычрю атомы формируют связи за счет электронов разных энергетических состояний. Так, у атомов бериллия (2s 2p ), бора (2s 2p ) и углерода (2з 2р ) в образовании связей одновременно принимают участие как 5-, так и р-электроны. Несмотря на различие форм исходных электронных облаков, связи, образованные с их участием, оказываются равноценными и расположенными симметрично. В молекулах ВеС12, ВС1 з и СС14, например, валентный угол С1ЭС1 равен 180°, 120° и 109°28 соответственно. [c.70]

Метод валентных связей указывает на возможность существования борина ЕШз, однако это соединение не может быть выделено и существует только. как промежуточный продукт в некоторых химических реакциях. Молекула ВНз неустойчива (ДО = 109 кДж/моль), так как в ней 6 связующих электронов образуют протяженные электронные облака со сравнительно малой плотностью, которые не обеспечивают необходимое связывание — не экранируют полностью положительные заряды ядер (по этой же причине не очень стабильны гидриды бериллия и магния). Частицы ВНз взаимодействуют друг с другом образуя димер [c.329]

Атом лития на 25-подуровне имеет один неспаренный электрон и, следовательно, соединение должно иметь состав LiH. У атома бериллия этот подуровень заполнен и нет ни одного неспаренного электрона, следовательно, бериллий не должен образовывать ни одной химической связи. У бора и следующих за ним элементов (С, N, О, F) происходит последовательное заполнение 2р-подуровня, и атомы этих элементов будут иметь определенное число неспаренных электронов. Если при образовании связей учитывать только наличие неспаренных электронов, то для этих элементов должны образоваться следующие водородные соединения ВН, СН , NH3, Н7О, HF. Отсюда видно, что, применяя только обменный механизм образования химической связи, можно вступить в противоречие с экспериментальными данными бериллий образует соединение с водородом состава ВеНг, водородные соединения бора также имеют другой состав, а простейшее соединение углерода с водородом имеет состав СН4.Устранить это противоречие можно, предположив, что атомы элементов второго периода в образовании молекул участвуют в возбужденном состоянии, т.е. происходит распаривание 5-электронов и переход их на р-подуровень. Но тут возникает другое несоответствие с опытными данными. Поскольку энергии 5- и р-электронов различны, то и энергии образуемых ими химических связей должны отличаться, а, следовательно, подобные связи Э-Н должны иметь разную длину (в зависимости от того, орбитали какого типа принимают участие в их образовании). Согласовать теорию и эксперимент можно, введя предположение об усреднении энергий 5- и р-подуровней и образовании новых уровней, на которых энергии электронов, находящихся уже на орбиталях другого типа, одинаковы. А раз это так, то по правилу Хунда, в атоме появляется максимальное число неспаренных электронов. Эта гипотеза получила название явления гибридизации, а орбитали, образующиеся в результате усреднения энергий подуровней, называются гибридными. Естественно, что при этом меняются и форма электронных облаков, и их расположение в пространстве. В зависимости от того, какие орбитали участвуют в образовании гибридных орбиталей, рассматривают различные типы гибридизации и пространственные конфигурации образовавшихся гибридных орбиталей (см. рис. 14.). Число получившихся гибридных орбиталей должно быть равно общему числу орбиталей, вступивших в гибридизацию. В зависимости от того, какие орбитали взаимодействуют между собой, рассматривают несколько типов гибридизации [c.48]

Перекрывание гибридных sp-электронных облаков атома бериллия с р-электронными облаками атомов фтора изображено на рис. 40. Благодаря вытянутой форме гибридных орбиталей достигается более полное перекрывание взаимодействующих электронных облаков, а значит, образуются более прочные химические связи. Энергия, выделяющаяся при образовании зтих связей, больше, чем суммарные затраты энергии на возбуждение атома бериллия и гибридизацию его атомных орбиталей. Поэтому процесс образования молекулы ВеРг энергетически выгоден. [c.133]

Чаще атом образует связи за счет электронов разных энергетических состояний. Например, у возбужденного атома бериллия (валентная конфигурация 2s 2p ) в образовании связи участвуют один s- и один р-электроны, у возбужденного атома бора 2s 2p )— один s- и два р-электрона, у возбужденного атома углерода (2s 2p ) — один s- и три р-электрона и т. д. В этом случае происходит так называемая гибридизация первоначальная форма электронных облаков (орбиталей) взаимно изменяется, и образуются облака (орбитали) новой, но уже одинаковой формы. На рисунке 72 схематически показан вид гибридного облака, возникающего при комбинации облаков s- и р-электронов. Гибридное sp-об-лако имеет большую вытянутость по одну сторону от ядра, чем по другую. Вследствие этого перекрывание облаков будет более полным, и связи, образованные за счет участия гибридных облаков, более прочны, чем связи, образованные отдельными s- и р-облаками. Гибридизация связана с энергетическим выигрышем за счет образования более прочных связей и более симметричного распределения электронной плотности в молекуле. Чтобы гибридное состояние было устойчивым, необходимы энергетическая близость и доста- [c.85]

Как видно из электронного строения хлора, его валентность (один неспаренный электрон) соответствует его структурной формуле, поэтому его выражают графически в виде симметричной гантели (восьмерки), в противоположность бериллию. Бериллий здесь должен быть представлен в виде двух гибридных облаков (несимметричные гантели зр-гибридизация), имеющих линейную направленность (установлено экспериментально). Ниже приводим перекрывание облаков и геометрическое строение в пространстве молекулы ВеСЬ [c.13]

Гибридизация электронных облаков — это распростра-неииое явление, когда в процессе образования связей в мо лекулах происходит перестройка электронных облаков атома так, что все образуемые им химические связи становятся одинаковыми, ти связи ие являются Ь — Р, 8 — 5 или другими. связями, а представляют собой своеобразный гибрид тех и других. Например, у возбужденного атома бериллия электронная конфигурация 152, 25 , 2Р и в образовании связи участвуют один 5 — и один Р — электрон. В ходе образования новой молекулы с участием атома бериллия происходит гибридизация электронов первоначальная форма электронных облаков (орбиталей) взаимно изменяется и образуется облако (орбиталь) новой, но уже одинаковой формы. [c.30]

При этом за счет распаривания электронов образуются две ко валентные связи и происходит р-гибридизация валентные электроны образуют два равноценных р-гибридных облака, вытянутых в противоположных направлениях. Таким образом, молекулы ВеХа имеют линейное строение. Более подробно 5р-гибридизация орбиталей в атоме бериллия рассмотрена в 43 см. также рис. 39 на -стр. 132. [c.602]

Здесь, вероятно, следует сделать некоторые оговорки относительно нестрогих утверждений типа необходимо использовать две совершенно одинаковые орбитали атома бериллия... (см. с. 98). Существует опасность приписывания орбиталям реального физического значения, как если бы они были контейнерами электронов, прицепленными к атому. Лучше говорить, что распределение облака заряда относительно атома бериллия в молекуле типа ВеСЬ имеет такой вид, что его можно математически описать с помощью коллинеарных, эквивалентных молекулярных орбиталей. Сделав эту оговорку, мы будем, тем не менее, для краткости все же пользоваться нестрогими выражениями. Читатель должен был заметить, что в течение всего обсуждения линейной молекулы ВеСЬ-мы подразумевали, что осью молекулы является ось х и, соответственно, описывали образование связей с помощью р -орбиталей. [c.99]

Рис. 40. Схема образования химических связей в молекуле ВеРа. в целях упрощеияя рисунка гибридные р-электронные облака атома бериллия изображены неполностью.

При таком расспаривании, как видно из схемы, один электрон оказывается на s-, а второй на р-орбитали. У хлора валентный электрон находится на р-орбитали. Если у бериллия валентные электроны будут различными, то в молекуле ВеСЬ одна связь ВеС1 будет (р — р)ст-связью, а вторая (s—р) ст-связью. Очевидно, что связи должны быть неравноценными. Однако опыт показывает, что обе связи ВеС1 в молекуле ВеСЬ одинаковы. Это может быть лишь в том случае, если оба валентных электрона у атома бериллия идентичны, т. е. имеют одинаковую энергию. Следовательно, в процессе расспаривания электронов энергии их выравниваются, s- и р-орбитали смешиваются — происходит так называемая гибридизация атомных орбиталей. Гибридизация, кроме выравнивания энергий электронов, всегда означает еще и изменение формы электронных облаков. В самом деле, сферическая s-орбиталь смешивается (гибридизуется) с гантелевидной р-орбиталью, вследствие чего образуются две новые гибридные орбитали с одинаковой энергией. Такие орбитали характеризуются грушевидной конфигурацией электронного облака [c.91]

Рис. 14. Перекрывание гибридных электронных облаков с р-элвк-тронными облаками атомов фтора и образование линейной молекулы фторида бериллия Вер2.

В молекулах воды и аммиака связи у атомов кислорода и азота образуются за счет электронов только одного р-подуровня. Поэтому только взаимной ориентацией р-электронных облаков обусловливается конфигурация соответствующих молекул. Сложнее происходит образование связей у атомов элементов подгрупп ПА, ПВ, П1А и IVA. В образовании связей, например, атомами бериллия, бора и углерода высшей валентности участвуют электроны разных подуровней у Ве — sp, в В — sp2, у С — sp ( 3). На основании этого можно было бы предположить, что валентная связь, образованная s-электронным облаком, будет отличаться от остальных пространственной конфигурацией, направленностью, прочностью и т. д. Изучение же молекул Be la, B I3, СН4 и им подобных показало, что связи в каждой из них равнозначны. Это явление Слейтер и Полинг объяснили тем, что во всех случаях связи у атомов Ве, В и С образовались за счет новых равноценных электронных облаков — гибридных (смешан- [c.94]

Атомы элементов ПА-подгруппы имеют на внешнем электронном уровне по два электрона (5 ) с противоположными спинами. При затрате необходимой энергии один из электронов 5-состояния переходит в /3-состояние, т. е. оба электрона становятся иеспареннымн. Поэтому элементы ПА-подгруппы проявляют степень окисления +2. При образовании молекул ЭХ 2 происходит гибридизация к- и /7-электронных облаков атома Э, образуются молекулы линейного строения X—Э—X, дипольный момент которых равен нулю (как, например, у хлорида бериллия ВеС12, см. рис. 16). [c.293]

Таким образом, число гибридных орбиталей всегда равно суммарному числу исходных орбиталей. Кроме того, при возникновении гибридных орбиталей необходимо соблюдение следующих условий Г) хорошее перекрывание гибридизу-емых электронных орбиталей 2) небольшая разница в энергиях атомных орбита-лей, участвующих в гибридизации. Например, Х -орбитали не могут гибридизо-ваться с 2 норбиталями, так как у них различные значения главного квантового числа, а потому их энергии сильно различаются. Гибридизация всегда сопровождается изменением формы электронного облака. При этом гибридное электронное облако асимметрично имеет большую вытянутость по одну сторону от ядра, чем по другую. Поэтому химические связи, образованные с участием гибридных орбиталей, обладают большей прочностью, чем связи за счет чистых негибридных электронных облаков. Гибридизация одной 5-орбита,ди и одной р-орбитали приводит к возникновению двух гибридных облаков, расположенных под углом 180° (рис. 36). Это так называемая р-гибридизация, в результате которой гибридные облака располагаются по прямой. Отсюда легко объяснить прямолинейность молекулы ВеС12 в- и р-орбитали атома бериллия подвергаются в -гибриди-зации и образуют две гибридные связи с двумя атомами хлора (рис. 37). У каждого атома хлора имеется по одному неспаренному р-электрону, которые и являются валентными. [c.80]

Для характеристики химической связи рассмотрим распределенне электронного облака в молекуле бериллоцена Из рельефной карты (рис 3 8) хорошо видно, что наибольшая плотность электронного облака приходится на лиганд Значение плотностиз радиусе 0,бД от бериллия не превышает 810 е/Х , в то же время максимальная плотность на связи С-С в 5 раз больше (4 10 е/Х ), и даже плотность в центре кольца составляет 2 10 е/Х , те в 2,5 раза выше, чем в окрестности бериллия Контурная карта электронного облака комплекса (рис 3 9) показывает, что электронное облако лигацда поляризовано хорошо видна асимметрия электронного распределения относительно плоскости лиганда, причем это облако смещено в сторону бериллия Очевидно, что именно такое асимметричное распределение электронного облака лиганда и обеспечивает [c.124]

На рис. 31 схематически показано расщепление уровней при образовании молекулы Вег, а на рис. 32 дано более подробное изображение схемы электронных облаков в этом веществе. Приведенные схемы говорят о больщом значении возбуждения с переходом почти целого электрона с уровня 2за на 2ра. При возбуждении, конечно, возникает гибридизация с образованием смешанного хр-облака и возникновением свободной валентности из нульвалентных атомов бериллия. Гибридизация характеризуется большим перекрыванием (+0,444) между орбиталами 2ра и 250. Орбиталы 250 и 250 балансируют друг друга и плохо перекрываются между собою. [c.65]

Рассмотрим молекулярные орбитали ВеНг, очень простой линейной трехатомной молекулы. Как и в случае двухатомных молекул, примем ось симметрии молекулы (линию, соединяющую все три атома) за ось г, как показано на рис. 36. Атом бериллия имеет валентные 25- и 2р-орбитали, атом водорода — валентную 15-орбиталь. МО в молекуле ВеНг образуются за счет 25- и 2/7г-орбиталей Ве и 15-орбиталей На и Нь путем составления их линейных комбинаций. При этом атомным 15а- и 15ь-орбиталям приписывается тот же знак (4- или —), который имеет перекрывающаяся с ними часть 25-, 2рг-функции. В результате образуются связывающие ЛЮ, для которых плотность электронного облака повышена в области между ядрами. Поскольку 25-орбиталь не меняет знака по всей граничной поверхности, в выражение для связывающей МО с ее участием цол-жна входить сумма (15а-И5ь) (см. рис. 37). 2уС7г-Орби-таль имеет две области с противоположными знаками, и для образования связывающей комбинации орбитали атома Н должны быть взяты в виде разности (15а—15ь) (рис. 38). [c.102]

В результате такого расположения гибридных облаков молекулы состава AXg, где А является центральным атомом, имеют линейную конфигурацию, т. е. ядра всех взаимодействующих атомов располагаются на одной прямой. Например, находятся в состоянии sp-гибридизации валентные электронные орбитали атома бериллия в линейной молекуле Be l2 (рис. 11.11). Линейную конфигурацию вследствие sp-гибридизации валентных электронных орбиталей имеют также молекулы BeBrg, Be( Hg)2, Zn l2, СО2 и ряд других. [c.167]

Заселенность уровней 2so изменяется очень интересно. В случае LiH она мала — около 0,63 е , так как часть облака оттянута на аниопизацию водорода, а часть ушла в связи с небольшим возбуждением на уровень 2ро. В молекуле ВеН она, также вместо 2 6 , отвечает всего лишь 1,03 е- из-за перехода s-электрона на /7-уровень при возбуждении нульвалентного бериллия до двухвалентного. В ряду ВН—HF заселенность уровня 2s T велика, хотя и не достигает ни разу полной величины, т. е. 2 е . [c.406]

В качестве типичного примера молекулы с тетраэдрической конфигурацией можно взять молекулу метана. Как и в случае бериллия и бора, необходимое число неспаренных электронов получаем промотированиём 25-электрона. Это приводит к конфигурации углерода (15)2(2 ) (2рх) (2ру) (2рг), в которой облако электронного заряда сферически симметрично. Четыре С—Н-связи Могут быть описаны или методом валентных связей, или методом молеку лярных орбиталей. [c.103]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология