Спин электрона спаривание

Строение многоэлектронных атомов. Принцип заполнения. Принцип запрета Паули и спаривание спинов. Правило Гунда. Эффективный заряд ядра. Орбитальная конфигурация и энергия ионизации. Валентные электроны и валентные орбитали. Типические элементы, внутренние переходные металлы, переходные металлы и благородные газы. Сродство к электрону. [c.385]

Ковалентная неполярная связь возникает между атомами одного элемента, например N5, Н2, СЬ, О2. Связь эта образуется при взаимодействии (перекрывании) электронных облаков, происходящем при сближении атомов, обладающих электронами с противоположно направленными спинами , При этом происходит образование общей пары электронов (спаривание) по следующей схеме [c.104]

Оно состоит переоценке роли спаривания спинов электронов, которое рассматривается как наиболее глубокая и важная причина образования химической связи. Между тем, непосредственного участия в образовании молекулы спины электронов не принимают и взаимодействия, благодаря которым атомы объединяются в молекулы, имеют чисто электростатическую природу. [c.157]

Вследствие этого парамагнетизм палладия уменьшается и при полном заполнении свободных 5— -уровней сводится к нулю. При полном спаривании всех электронных спинов, электронное взаимодействие катализатора с реагирующими веществами прекращается и катализатор теряет свою активность, что наблюдается в случав введения водорода. Ад и Си в Рё. Однако спарившиеся электронные сПины при поглощении достаточного количества энергии могут быть возбуждены и распарены, что особенно легко будет происходить, если это требует небольшого возбуждения. Возможно, с таким явлением мы встречаемся при введении Аи в Рё. При введении Аи в Рё магнитная восприимчивость палладия уменьшается и при определенном соотношении Аи Рё становится равной нулю. Это говорит о спаривании электрон-спинов. Однако при этом каталитическая активность не [c.131]

Когда мы говорим о структуре, то подразумеваем определенный способ спаривания между собой электронных атомных орбиталей . Например, мы видели, что ковалентная структура получается при спаривании орбиталей фл и г1)в, а в ионных структурах оба электрона находятся либо на ядре А, либо на ядре В. В полную волновую функцию (5.23) входят все эти структуры. Весьма важно отметить, что данные структуры сами по себе не существуют, не имеют объективной реальности. Совершенно неправильно говорить о каком бы то ни было резонансе между двумя или более структурами, считая, что каждая структура существует в течение времени, пропорционального ее весу в полной волновой функции. Независимые ковалентные и ионные структуры невозможны уже по той простой причине, что отвечающие им волновые функции не являются собственными функциями дозволенных стационарных состояний. Идея метода валентных связей состоит в том, что в качестве компонент полной волновой функции рассматриваются функции, имеющие наглядный смысл. Представим себе, например, что сближаются два атома, орбитали которых остаются неискаженными, но спин электрона одного атома спарен со спином электрона другого (утверждение о расположении спинов двух электронов носит вполне реальный характер см. раздел 5.9) при этом получится то, что названо ковалентной структурой пользуясь обычной химической символикой для неполярной связи, эту структуру обозначают через А—В. Что касается ионных структур, то для них справедливы аналогичные рассуждения и применяются обозначения А В или А В . [c.145]

В обоих методах вводится понятие о спаривании орбиталей и спинов электронов, но опять-таки несколько различными способами. Этот вопрос достаточно важен для того, чтобы обсудить его несколько более подробно. [c.161]

Связь в молекуле На по существу описана следующим образом. Были выбраны орбитали каждого атома г А и г[ в, каждая с одним электроном, и объединены волновые функции этих орбиталей в волновую функцию одновременно двух электронов, а именно я 5д(1) X Хя1 в(2)+ а(2)1 5в(1). Эту операцию называют спариванием электронов, и метод валентных связей (ВС) называют методом электронных пар. Существует другое важное значение этой операции, которое до сих пор нельзя было разобрать подробнее. Волновую функцию связанных электронов, подобно простой атомной волновой функции, можно описать набором квантовых чисел. Какими бы ни были эти квантовые числа, ясно, что оба связанных электрона имеют тот же набор, так как из характера уравнения (3.12) следует, что их распределение в пространстве идентично. Поэтому они должны отличаться по своим значениям т , для того чтобы удовлетворить принципу Паули. Назовем этот набор различных значений двумя электронами спариванием спинов или просто спариванием. В результате можно установить общее правило, заключающееся в том, что только тогда, когда происходит спаривание спинов, возникают силы притяжения и, следовательно, образуется электронная пара связи. Кривая е на рис. 3.1 соответствует изменению потении- [c.80]

Необходимо разобрать основные принципы, определяющие распределение -электронов по е- и у-орбиталям. При рассмотрении основного состояния атома можно видеть, что существует, по крайней мере, два противоположных фактора, имеющих значение при заселении -подуровней под действием кристаллического поля. С одной стороны, это тенденция электронов занять орбитали как можно с более низкой энергией, с другой — это стремление электронов находиться на различных орбиталях, обеспечивая параллельность спинов. В последнем случае понижается энергия кулоновского отталкивания между электронами и создается более благоприятный обмен энергией. При наличии в атоме одного, двух или трех -электронов оба фактора будут удовлетворены, если электроны с параллельными спинами займут различные е-орби-тали. В случае четырех, пяти, шести или семи -электронов нужно выбирать между состоянием с максимальным спином (с максимальным числом неспаренных электронов) и состоянием с минимальным спином, требующим спаривания электронов на -подуровне. Как мы сейчас покажем, выбор определяется силой электростатического поля, создаваемого данным набором лигандов. [c.259]

ЧТО спаривание свободного спина электрона энергетически выгодно и, следовательно, облегчает электровосстановление. В случае же анион-радикала К " необходимо преодолеть электростатическое отталкивание. Отсюда следует, что двухэлектронная волна образуется в тех случаях, когда исходная молекула способна присоединить протон или же первичный анион-радикал может быстро протонироваться [c.10]

Теперь можно сделать реалистичное предположение, согласно которому в благоприятных случаях какая-нибудь одна структура спиновых спариваний может достаточно хорошо описывать реальное электронное состояние молекулы. Так, например, для молекулы Н2О интуитивно представляется разумной структура, в которой спины электронов на однократно занятых атомных орбиталях кислорода и обоих водородов могут спариваться так, что образуются две связи О—Н. Другая структура для Н2О, в которой, например, спариваются друг с другом спины электронов двух атомов водорода, кажется менее реалистичной в ней совершенно формально проводится химическая связь между атомными орбиталями, имеюш ими очень слабое перекрывание. Если действительно можно использовать одну структуру для правильного описания данного электронного состояния молекулы, то говорят о так называемом приближении идеального спаривания . [c.200]

Фактически сразу же было замечено, что гипотеза обменного вырождения эквивалентна старой электронной идее Льюиса, согласно которой химическая связь образуется спариванием электронов с противоположными спинами. Электронная пара в свою очередь представляет собой интерпретацию традиционного валентного штриха в химических формулах. [c.72]

Оба единичных электрона на двух различных р-орбитах (предполагается, что они имеют противоположные спины) будут взаимодействовать между собой, обеспечивая образование дополнительной связи (тг-связь). В соответствии с этим объяснением двойная связь в этилене получается из одной простой связи или ог-связи, включающей частичное накладывание гибридизованных зр -орбит обоих атомов углерода, и я-связи, образуемой за счет спаривания двух электронов в результате частичного накладывания /)-орбит. [c.395]

Га. вс и Ц)ав, с могут быть построены как произведение волновой функции атома водорода на волновую функцию Н.,, записанную в приближении Хайтлера — Лондона. В этом случае потенциальная энергия отвечает взаимодействию между двумя валентными схемами одна соответствует спариванию спинов электронов, локализованных на протонах В и С, вторая на потопах А и В. Расчет дает следующее выражение (формула Лондона) [c.88]

В соответствии с правилом Хунда, когда число электронов превышает число d-орбиталей с низкими значениями энергии, возможны два случая размещения электронов по и dg-орбиталям. Если имеются лиганды, которые характеризуются слабым расщепляющим воздействием на центральный ион d-элемента (например, F ), то электроны после заполнения de-орбиталей будут занимать d -орбитали без спаривания спинов — по одному на каждой свободной орбитали (ячейке), как и в свободном ионе. В этом случае образуются высокоспиновые комплексы [FeFol , [ oFel и им подобные. В комплексах, содержащих лиганды с большим расщепляющим воздействием (подобно N ), происходит переход электронов в уже занятые ячейки с более низкой энергией на de-орбитали, электроны спариваются, спин электронов уменьшается, образуются устойчивые низкоспиновые комплексы lFe( N)r,] , [Fe( N),i]- , [ o( N)ol , [ o(NH3),i] и т. п. Энергия, необходимая для спаривания (перевода) электронов, компенсируется достаточно высоким кристаллическим полем лигандов. [c.230]

Рассмотрим октаэдрическое поле лиганда. В соответствии с принхщпом минимума энергии на низшие три d-орбитали помещаются три электрона, причем каждый из них будет занимать одну из трех орбиталей, а их спины будут параллельны в соответствии с правилом Хунда (суммарный спин электронов в данной оболочке должен быть максимален). Остальные d-электроны также должны быть помещены на низкие по энергии орбитали, прежде чем начнет заполняться более высокий уровень - две другие d-орбитали. Принцип Паули требует, чтобы происходило спаривание электронов, если два электрона должны занять одну и ту же орбиталь. Однако образование электронной пары требует затрат энергии - энергия спаривания Р. Если параметр расщепления До < Р (слабое поле лигандов), то четвертый и пятый электроны [c.527]

В реакции атома водорода с молекулой водорода (или соответствующих изотопов) функции TjjA.B и ijiAB. могут быть в простейшем случае построены как произведение волновой функции свободного атома Н на функцию молекулы На, записанную в приближении Хайтлера — Лондона [391]. В этом случае V отвечает взаимодействию между двумя валентными схемами, одна из которых отвечает спариванию спинов электронов, локализованных на протонах В и С, а вторая — на протонах А и В. Расчет дает следующее выражение для энергии взаимодействия трех атомов водорода [c.115]

При приложении теории атомной связи к углероду следует иметь в виду, что соединения, в которых он четырехвалентен, могут быть выведены только из возбужденного состояния атома С. Когда речь идет об основном состоянии атома С, то по данным спектров имеется в виду 2s 2p Ро-состояние, следовательно, такое состояние, в кото-- ром не спарены только 2 электрона. В этом"состоянии углерод может быть только йе /жвалентным. Низшее возбужденное состояние, при котором все 4 электрона внешней сферы углерода не спарены, соответствует термам 2s2p В этом состоянии не только три / -электрона, но также s-электрон имеют параллельные спины. При спаривании 4 электронов с электронами атомов, которые образуют связь с углеродом (так как это обсуждалось в гл. 5), происходит гибридизация s и р-уровней. Следствием этого, помимо повышения прочности связи, является еще и то, что четыре валентности углерода равноценны и направлены по углам тетраэдра. [c.452]

У ионов с четным числом электронов спаривание спинов может произойти благодаря низкой симметрии окружения изолиро- [c.39]

Взаимодействие НЬ20з(ая) с уксусной кислотой или другими алифатическими карбоновыми кислотами приводит к образованию соединений, окрашенных в глубокий зеленый цвет, состава 1КН(ОСОК)21.2, которые, как показано советскими исследователями, имеют структуру ацетата хрома(П) (стр. 231). Эти соединения легко присоединяют в концевые положения молекулы воды, спиртов или других доноров с образованием комплексов типа [РЬзРНЬ (ОСОК).2 2. Аддукты с лигандами я-типа оранжевого или красного цвета, а с лигандами, в которых донором является атом кислорода, имеют зеленую или синюю окраску. При помощи обменных реакций можно получить другие карбоксилаты, например трифторацетат. Все эти соединения [22] диамагнитны, поэтому в них, как и в других аналогичных мостиковых карбоксилатах, существует взаимодействие металл — металл. Неясно лишь, следует ли рассматривать это как образование прочных химических связей между атомами металла или же как антиферромагнитное спаривание спинов электронов. [c.453]

На основе приведенной выше качественной картины можно сделать некоторые выводы. Величина взаимодействия должна в большой степени зависеть от перекрывания орбиталей, поскольку в этих условиях облегчается перенос электрона между двумя атомами. Так как в результате одноэлектронного переноса происходит спаривание спинов электронов, находящихся на Зй -орбиталях, которые в значительной степени перекрываются с единственной р-орбиталью, можно ожидать, что сверхобмен будет максимальным, когда система металл — анион — металл расположена вдоль одной прямой (конфигурация 180°). Однако такое условие не является строго обязательным. так как за счет перекрывания й у-орбитали металла с -орбиталью аниона, максимум которого достигается при расположении связей под углом 90°, может осуществиться взаимодействие, сравнимое с вышеуказанными. Кроме того, необходимо также учитывать возможное участие в таком процессе 5-орбиталей анионов [34]. [c.314]

Сравним также данные по относительным устойчивостям при изменении только спинового состояния, т. е. при переходе от высокоспиновых к низкоспиновым и наоборот. Из табл. IV. 10 видно, что в низкоспиновых конфигурациях энергия эксграстабилиэации всегда больше, чем в высокоспиновых. Это и понятно, так как в последнем случае для сохранения параллельного спина электроны помещаются не на стабилизирующих, а на дестабилизирующих уровнях. Однако переход от высокоспиновой к низкоспиновой конфигурации связан также со спариванием электронов. При таком переходе энергия с одной стороны уменьшается за счет экстрастабилизации, а с другой — увеличивается на П при каждом спаривании (см. раздел IV. 3). Например, для низкоспиновой и высокоспиновой конфигурации комплексов Со +( ) сравниваться должны значения 0,40Д и 2,40Д — 2П. Член 2П учитывает увеличение энергии за счет спаривания двух электронов. Поэтому низкоспиновая конфигурация при прочих равных условиях является наиболее устойчивой, если Д > П и, наоборот, для Д < П более устойчивой оказывается высокоспиновая конфигурация. Этот вывод полностью совпадает с полученным ранее (см. разделы IV. 3 и У.З). Другие данные по использованию понятия энергии экстрастабилизации для исследования свойств координационных систем см. в работах [92, 94, 443] и ссылки в них. [c.304]

Такое заключение кажется логичным и потому, что во многих случаях взаимодействие между атомами металла, осуще-ставляемое исключительно через мостиковые группы, уже может быть вполне достаточным для спаривания спинов электронов атомов металла и достижения диамагнетизма комплекса. [c.164]

Спаривание спинов электронов. У двухэлектронной связи есть еще одно очень существенное свойство, теоретическое обоснование которого было дано при квантово-механическом рассмотрении. Помимо массы и электрического заряда с электроном ассоциируются еще некоторые другие свойства, обусловленные с п и н о м (spin) электрона. Электрон имеет некоторый собственный угловой момент [c.30]

В проведенном выше рассмотрении неявно предполагалось, что спаривание спинов электронов происходит в минимальной степени. Так, конфигурация содержит четыре неспаренных электрона и только одну пару на пяти орбиталях. Однако нулевой магнитный момент гидратированного иона Со +с конфигурациейуказывает на наличие трех пар электронов. В рамках теории поля лигандов это можно объяснить тем, что энергия стабилизации в поле лигандов превышает энергию отталкивания при спаривании электронов. Рассмотрим диаграмму заполнения электронами, приведенную на рис. 13. Если шесть электронов распределены так, что суммарный спин [c.67]

К числу наиболее детально изученных соединений переходных элементов относятся карбонилы металлов, самым известным из которых является N1(00)4. Карбонилы других переходных металлов менее устойчивы, и их получают с большим трудом. В то время как карбонил никеля получается при непосредственном взаимодействии металла с СО, большинство других карбонилов синтезируют более сложным путем, например реакцией СО с галогенидом металла при высоком давлении в присутствии сильного восстановителя, например металлического Ма или oH5MgBr. К настоящему времени из карбонилов металлов лучше всего охарактеризованы У(СО)в, Мп2(СО)ю, Ре(С0)5, Рег(С0)9, Рез(СО)12, Со2(СО)8 и Ni (С0)4. Первый из них наименее устойчив. Структуры остальных карбонилов можно объяснить, основываясь на том, что у атома металла достигается заполненная электронная оболочка путем обобществления электронов от групп СО или с другим атомом металла. Так, Сг имеет шесть валентных электронов (Зс и 4х) и приобретает еще 12 электронов от шести групп С = О , так что возникает оболочка из 18 электронов, т. е. конфигурация криптона. Аналогично можно объяснить Ре(СО)э и N ( 0)4. В Мп2(С0)ю каждый атом Мп окружен октаэдрически пятью молекулами СО и другим атомом Мп. Связь Мп — Мп возникает со спариванием спинов электронов и объясняет наблюдаемый диамагнетизм соединения, на первый взгляд непонятный, так как Мп имеет нечетное число валентных электронов (7). И в этом случае достигается заполненная оболочка, поскольку каждый атом Мп окружен шестью своими несвязывающими валентными электронами, двумя электронами, обобществленными между атомами Мп, и десятью электронами от пяти молекул СО. Структура Ре2(С0)д состоит из двух октаэдров Ре(СО)в с тремя обобществленными молекулами СО. Кроме того, происходит спаривание спинов в связи Ре — Ре. Подсчет числа электронов и в этом случае приводит к 18 электронам у каждого атома железа (восемь валентных электронов, шесть электронов от трех необобществленных групп СО, три электрона от трех обобществленных групп СО и один электрон от второго атома Ре). Структуры Рез(СО)12 и Сог(СО)8, по-видимому, сходны в том, что в них имеются мостиковые СО и связи металл — металл. [c.209]

Работа мазера также очень чувствительна к примесям и дефектам кристалла (принцип действия мазера аналогичен принципу действия лазера. Отличие заключается в том, что мазер работает в микроволновом диапазоне радиоволн, лазер — в оптическом). Поэтому исследование кристаллов рубина (Сг + в AI2O3) очень важно для работы мазеров и лазеров. Эти исследования показали, что время спин-решеточной релаксации Fe + и AI2O3 значительно короче по сравнению с Сг +, и поэтому коэффициент усиления мазера может значительно понизиться либо вследствие того, что мощность на-кач1 и расходуется на электронные переходы в Fe +, либо потому, что время релаксации уменьшается в результате спин-спинового спаривания [c.35]

Для атомов второго ряда менделеевской таблицы наиболее жесткие ограничения накладывает закон сохранения спина [4]. (Этот случай встречается чаще всего, так как в молекулах органических соединений кислород оказывается самым тяжелым атомом.) Это приводит к тому, что для переходов, при которых изменяется мультиплетность состояния (например, при переходе из синглет-ного в триплетное состояние или из триплетного в синглетное), естественное время жизни возрастает приблизительно в 10 — 10 раз, а коэффициент поглощения и сила осциллятора во столько же раз уменьшаются. Так как основное состояние большинства молекул синглетно (неспаренные электроны отсутствуют), то отсюда следует, что легко возбуждаемые состояния также должны быть синглетными (т. е. состояниями, в которых спины электронов по-прежнему антипараллельны), хотя возбужденный электрон находится теперь на другой пространственной орбите, чем до возбуждения. (В легких атомах достаточно хорошим приближением служит представление, согласно которому спиновая часть волновой функции для электронов совершенно не зависит от ее пространственной части, и поэтому спаривание спинов может иметь место для электронов, пространственно значительно удаленных друг от друга.) Таким образом, для большинства молекул, содержащих только легкие атомы, переходы с коэффициентом экстинкции, большим единицы, происходят на синглетные возбужденные состояния. [c.104]

Согласно правилу мультиплетности Хунда электрон стремится иметь одинаково направленные спины. Для спаривания электронов необходимо затратить энергию спаривания спинов электрона. Это правило справедливо и для переходных металлов, и для комплексов. В октаэдрических комплексах один, два или три -электрона занимают г -орбитали, имеющие более низкую энергию и потому более устойчивые при этом спины электронов направлены одинаково. Восемь, девять и десять -электронов тоже могут заселить орбитали только одним способом в каждом случае шесть электронов со спаренными противоположными спинами заселяют более устойчивые г -орби-тали, а остальные электроны занимают е -орбитали согласно правилу мультиплетности Хинда. Однако каждый из четырех, пяти, шести и семи -электронов может заселять -орбитали [c.48]

Полученные Гейтлером и Лондоном (и впоследствии уточнен- ные другими исследователями) расчетные значения межъядерного расстояния и знергии связи в молекуле водорода оказались близки к экспериментально найденным величинам. Это означало, что нри ближения, использованные Гейтлером и Лондоном при решении уравнения Шредингера, не вносят суии стеенных ошибок и могун считаться оправданными. Таким образом, исследование Гейтлера и Лондона позволяло сделать вывод, то химическая связь в молекуле водорода осуществляется путем образования пары электронов с противоположно направленными спинами, принадлежащей обоим атомамДПроцесс спаривания электронов при образовании моле кулы водорода может быть изображен следующей схемой [c.121]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология