Кислород молекула, парамагнетизм

Опишите строение молекулы кислорода с позиций метода валентных связей и метода молекулярных орбиталей. Начертите энергетическую диаграмму молекулярных орбиталей кислорода. Объясните парамагнетизм кислорода. [c.115]

Методы МО и ВС в общем ведут в большом числе случаев к одинаковым выводам. Но некоторые особенности электронного строения молекул метод МО отражает лучше, чем метод ВС. Так, в частности, на основании метода МО парамагнетизм кислорода получает естественное объяснение (см. ниже) в методе МО нет необходимости прибегать к изображению строения молекул с помощью суперпозиции фиктивных структур, что часто бывало причиной недоразумений и споров и т. п. Известно много попыток улучшить практическое применение метода МО ЛКАО главным образом по отношению к органическим соединениям. Исторически большую роль сыграло приближение, предложенное Хюккелем и вошедшее в науку под названием метода МОХ. Применяя этот метод к органическим соединениям, предполагают, что электронная структура органической молекулы может быть представлена [c.115]

Кислород — вещество парамагнитное, что свидетельствует о наличии в его молекуле неспаренных электронов. По числу неспаренных электронов в молекулах из табл. 4.4 видно, что парамагнетизм кислорода больше парамагнетизма оксида азота (II), а азот, фтор и оксид углерода (II) — диамагнитные вещества. [c.130]

Однако экспериментально наблюдаемые длина связи и энергия связи для молекулы О2, как было показано выше, полностью согласуются с простейшей двоесвязной структурой 0=0=. В гл. 12 мы убедимся, что удовлетворительное объяснение парамагнетизма и характера связи в молекуле кислорода достижимо в рамках теории молекулярных орбиталей. [c.470]

О связях с избытком и дефицитом валентных электронов. По своей сути МВС приложим к двухэлектронным и двухцентровым связям. В этом методе рассматриваются химические связи, осуществляемые парой электронов (независимо от их происхождения), обслуживающих два атомных центра. В то же время встречаются соединения, в которых число электронов, приходящихся на одну связь, больше или меньше двух. Рассмотрим связи с избытком электронов против двухэлектронной связи. Раньше считали, что в молекуле кислорода осуществляется двойная связь между атомами одна <Тр-р и другая Жр.р. Это было вполне логично, так как каждый атом кислорода имеет два неспаренных электрона. Однако кислород обладает парамагнетизмом, доказательством чему служит притягивание жидкого и твердого кислорода к магниту. А парамагнетизм вещества обусловлен наличием в нем хотя бы одного неспаренного электрона. Но двойная связь в молекуле кислорода исключает его парамагнитные свойства, так как в структуре не оказывается ни одного неспаренного электрона. [c.86]

Нечетный электрон в молекуле СН так и остается неспаренным. Наличие у атома или молекулы одного или нескольких неспаренных электронов обусловливает физическое свойство, называемое парамагнетиз.чо.ч мы будем обсуждать его подробнее в следующей главе. Эксперимент показывает, что молекула СН парамагнитна, и это согласуется с наличием в ней неспаренного электрона, предсказываемым льюисовой структурой молекулы. Однако не все парамагнитные молекулы легко описать при помощи льюисовых структур. Молекулой с кратными связями и особенно труднообъяснимым (в рамках теории Льюиса) парамагнетизмом является О2, которая имеет в основном состоянии два неспаренных электрона и, следовательно, должна быть парамагнитной. Для объяснения таких магнитных свойств молекулярному кислороду пришлось бы приписать необычные структуры [c.470]

Остановимся на схеме заполнения электронами молекулярных орбиталей кислорода (рис. А.40). Мы видим, что оба электрона на орбитали 2pяg в соответствии с правилом Хунда имеют параллельные спины. Это является причиной парамагнетизма кислорода (магнитные свойства веществ см. в разд. 6.5.3), который с трудом поддается объяснению с помощью других теорий строения. Парамагнетизм N0 также легко понять, если рассмотреть заполнение его молекулярных орбиталей электронами. Естественно, для молекулы, составленной из разных атомов, атомные волновые функции вступают в линейную комбинацию с различным весом . Весовые коэффициенты С1 и сг в линейной комбинации [c.98]

Изолированный атом кислорода имеет ц = 2цв, соответствующий двум неспаренным электронам. При образовании молекулы воды НгО неспаренные электроны атома кислорода и двух атомов водорода соединяются в электронные пары, в результате чего )х = 0. Напротив, при соединении двух атомов кислорода образуется молекула Ог, имеющая р = 2,86 цв- Этот факт свидетельствует о наличии у молекулы кислорода двух неспаренных электронов (значение чисто спинового магнитного момента для двух неспаренных электронов равно 2,83ц,в). Согласно методу МО на двух вырожденных л 2р-разрыхляющих орбиталях молекулы О2 находится, в соответствии с правилом Хунда, по одному неспаренному электрону, которые и обусловливают парамагнетизм молекулы кислорода. [c.198]

Обращает на себя внимание наличие двух неспаренных электронов на я -МО в молекуле Ог (см. рис. 34 и 35). Эти электроны с параллельными спинами являются причиной парамагнетизма кислорода молекулы Оа втягиваются в магнитное поле в отличие от диамагнитных молекул (без Неспаренных электронов) Ыа и Ра. По этой же причине оказывается невозможным составить удовлетворительную электронную формулу молекулы Оа (при выполнении правила октета молекула оказывается диамагнитной, что противоречит эксперименту). [c.121]

Простые вещества. Наиболее устойчива двухатомная молекула кислорода О 2. Как показывают магнитные исследования, она парамагнитна. При этом величина ее парамагнетизма отвечает наличию двух непарных электронов [c.310]

Теперь можно подвести итоги. Немонотонное изменение прочности связи Б ряду двухатомных молекул О Рг не является хаотическим, а закономерно связано с электронной структурой молекул. Энергии диссоциации и межъядерные расстояния изменяются в той же последовательности, что и избыток связывающих электронов в системе (рис. 45). Понятие об ординарной, двойной и тройной связи, сложившееся в химии, отражает существование избытка в одну, две и три пары связывающих электронов. Такова а -связь во Рг, — в О2 и — в N2. Вместе с тем могут существовать связи, не укладывающиеся в понятие целочисленных, такие, как в Нг , F2 02 и др., обусловленные наличием нечетного числа избыточных связывающих электронов. Парамагнетизм молекул кислорода и бора полностью объясняется теорией МО на основе правила Гунда. [c.123]

Как и в молекуле В2, в молекуле О2 два электрона с параллельными спинами занимают по одному две орбитали с одинаковой энергией п и Ку. Таким образом, метод молекулярных орбиталей естественно объясняет наличие в молекуле О2 двух неспаренных электронов, которые и обусловливают парамагнетизм кислорода (см. приложение 8). Избыток связывающих электронов в молекуле О2 равен четырем. [c.191]

Для обоснования парамагнетизма кислорода была предложена так называемая трехэлектронная связь два неподеленных электрона от одного атома и один неспаренный электрон от его партнера. Считается, что последний и ответствен за парамагнетизм вещества. Ниже приводим строение молекулы кислорода с трехэлектронными связями, где для удобства крестиками обозначены электроны от одного атома кислорода, а точками — от другого. Валентная черточка означает простую <Тр-р-связь за счет одного из двух неспаренных электронов от каждого атома кислорода. Другой неспаренный электрон, входящий в состав трехэлектронной связи, обозначен стрелкой [c.86]

Физические свойства. Кислород плохо растворяется в воде при 0°С пять объемов — в ста объемах Н2О. Жидкий кислород имеет светло-голубой цвет он притягивается магнитом, так как состоит из парамагнитных молекул (см. гл. III, 6), в которых порядок связи между атомами равен 2, длина связи составляет 0,1207 нм, а ее энергия — 493 кДж/моль. Парамагнетизм О2 объясняется наличием одиночных электронов на двух разрыхляющих орбиталях (см. рис. 23, б). [c.231]

Затруднительно объяснить, исходя из метода ВС, парамагнетизм (см. 9.3) кислорода. Следовало бы ожидать, что при соединении двух атомов кислорода (0- 1 5 25 2р ) должны образоваться диамагнитные молекулы кислорода в действительности же в О имеется два неспаренных электрона. [c.112]

Заканчивая главу о кислороде как прототипе элементов серии 8, 8е, Те, Ро, отмечаем большую каталитическую способность молекул О а (зависящую от парамагнетизма двух непарных электронов), а также сравнительно заниженную (например, при сопоставлении с галогенами) реакционную способность тех же наиболее распространенных молекул О а последняя особенность зависит от прочности двукратной связи и от запретов возбуждения состояния до и 2. Если для протекания процесса необходимо разорвать связь между атомами в молекуле О г, реакция затрудняется прочностью этой связи и отсутствием удобных путей для ее возбуждения и расшатывания. Если процесс заключается в присоединении молекулы Оа без разрыва связи, одиночные электроны Ог могут осуществлять перекрывание с одиночными электронами молекулы партнера ИЛИ переходить на его электронные вакансии. Это обстоятельство облегчает роль переносчиков кислорода гемоглобина, гемоцианина, цитохрома и т. п. [c.196]

По сравнению с молекулой азота в молекуле кислорода имеется на два электрона больше. Энергетическая диаграмма и заселенность МО молекулы кислорода показаны на рис. 57. Во-первых, порядок связи в О2 равен двум. Во-вторых, на двух вырожденных я- р-РМО находится по одному неспаренному электрону (согласно правилу Гунда). Они-то и являются "виновниками" парамагнетизма молекулы кислорода. Таким образом, в ММО парамагнетизм О2 обоснован строго научно и нет необходимости в постулировании трехэлектронной связи. [c.92]

В комплексе хлоранила с К, М, Н, Н -тетраметил-п-фенилен-диамином [56] центр кольца одного из компонентов находится точно над центром кольца другого и карбонильные атомы кислорода молекулы хлоранила расположены точно над атомами азота диметиламиногруппы соседней молекулы донора. В этом случае условия для донорно-акцепторного взаимодействия идеальны -и расстояние между кольцами (3,26 А) необычно мало по сравнению с другими комплексами хлоранила. Также невелико расстояние между кольцами в комплексе этого диамина с бром-анилом (3,31 А). Интересно, что эти комплексы проявляют парамагнетизм. По-1види1мому, оба эти комплекса обладают в значительной степени ионным характером (0+А ), причем это [c.71]

Однако обычно свободные радикалы очень неустойчивы и высокореакционноспособны, и их реакционноспособность может быть всегда объяснена как результат тенденции неспаренных электронов к образованию пары с возникновением ковалентноц связи. Таким образом, хотя одно- и трехэлектронные связи возможны (но обычно лишь между атомами одинаковой или почти одинаковой электроотрицательности), например в ионах или Не , более обычным является описание ковалентной связи с помощью спаренных электронов, находящихся в поле действия двух ядер. Спаривание электронов в молекуле, по-видимому, всегда приводит к снижению ее энергии по сравнению с состоянием с неспаренными электронами, и причина этого безусловно-связана с тем, что в результате спаривания увеличивается плотность заряда, между положительно заряженными ядрами. Исключение из этого правила составляет молекула кислорода, сильный парамагнетизм которой указывает на наличие двух неспаренных электронов. [c.50]

Магнитные свойства простых веществ также обнаруживают периодическую зависимость от порядкового номера элемента (рис. 126), но закономерности, которым подчиняется эта зависимость, требуют пояснения. В стандартных условиях простые вещества находятся в разном агрегатном состоянии. Все газообразные и жидкие простые вещества являются диамагнитными. Единственным исключением является кислород, парамагнетизм двухатомной молекулы которого объясняется с позиций метода МО. Сложнее обстоит дело с кристаллическими веществами. Магиитные свойства крист аллов определяются главным образом тремя вкладами диамагнетизмом атомного остова, орбитальным диамагнетизмом валентных электронов и спиновым парамагнетизмом. У неметаллов, в кристаллах которых доминирует ковгшентная связь, вклад спинового парамагнетизма пренебрежимо мал, поэтому все они диамагнитны. Парамагнитными свойствами обладают все переходные металлы с недостроенными и /оболочками, щелочные, щелочно-земельные металлы и магний, а также алюминий. -Металлы с заполненными внутренними оболочками (подгруппы меди и цинка) диамагнитны, так как у них спиновый парамагнетизм не перекрывает двух диамагнитных составляющих (орбитального диамагнетизма валентных электронов и диамагнетизма атомного остова). По той же причине диамагнитными свойствами обладают металлы подгруппы галлия, олово и свинец. [c.248]

Метод МО обосновывает химическое строение молекул кислорода Наличие двух неспаренных электронов на разрыхляющей МО Лор делает его молекулу бирадикалом и объясняет парамагнетизм кислорода. Энергия атомизации молекулы кислорода 498,4 кДж/моль несравненно меньше, чем молекулы азота. Это одна из причин большей реакционпоспособности кислорода по сравнению с азотом. Под действием УФ-излучения легко происходит фотолиз молекул кислорода, поэтому на высоте более 100 км от поверхности земли основной формой существования кислорода является атомарный. Аллотропной модификацией кислорода является озон Оз. В химическом строении молекулы озона центральный атом кислорода подвергается 5/ -гибридизации, а его 2/ -орбиталь с такими же орбиталями крайних атомов кислорода образует яр р-свя-зи вдоль всей молекулы [c.313]

При приближенном решении задачи большую помощь может оказать знание некоторых экспериментальных характеристик системы (атома или молекулы), на основании которых формируются предварительные представления об ее электронной структуре. Например, парамагнетизм молекулярного кислорода 0 указьтает на существование в основном состоянии спинового магнитного момента, а следовательно, и на не-замкнутость электронной оболочки. В этом последнем утверждении предполагается наличие некоторых предварительных, а возможно, и интуитивных представлений об электронной структуре молекулы, [c.73]

В молекуле кислорода (рис. 111.23) два электрона на я -орбиталях имеют параллельные спииы в согласии с правилом Хунда, что является причиной парамагнитных свойств молекулярного кислорода. Экспериментально найденная величина его парамагнетизма отвечает наличию именно двух неспаренных электронов. Предсказание парамагнетизма является [c.190]

Широко используемый в неорганической химии метод валентных связей, несмотря на его наглядность и возможность объяснения на его базе образования из простых веществ многих молекул, например, состава РС15, 5Рв, ХеРа, Хер4, ХеРв, 1Рв, 1 ,, не согласуется с энергетическими данными в отношении этих молекул. Кроме того, этот метод не предполагает возможности образования экспериментально обнаруженного иона Не , а также не объясняет парамагнетизма молекулярного кислорода и др. [c.6]

К+Оз=КОз протекают самопроизвольно с образованием озонидов металлов. Озониды обычно окрашены в красный цвет. Парамагнетизм и цвет озонидов обусловлены синглетным электроном озонид-иона Оз. Присоединение одного электрона к молекуле кислорода также сопровождается выделением энергии (АН1дя=—48,1 кДж/ моль). Прибавление одного электрона к молекуле кислорода уменьшает порядок связи до 1,5, но на разрыхляющей МО Яз вместо двух непарных электронов остается один. Таким образом, образование супероксид-ионов также энергетически выгодно. Производные аниона Oj называются супероксидами. И не случайно элементы подгруппы калия при взаимодействии с кислородом воздуха образуют именно супероксиды, например КОг. Наличие неспаренного электрона делает супероксиды парамагнитными веществами и обусловливает их окраску. [c.315]

Большое количество информации, получаемой экспериментальным путем с помошью новых методов исследования строения ве-шестяа (молекулярные спектры, ядерный магнитный резонанс, электронный парамагнитный резонанс, дифракция электронов и т. д.) позволяет уточнять существующие теории и расчеты. Даже в простых молекулах, построенных за счет ковалентной неполярной связи, иногда получается несовпадение теории с экспериментом. Примером может служить молекула О2 (см. табл. 3.2), для объяснения парамагнетизма которой приходится допустить или наличие трехэлектронной связи за счет взаимодействия электронов неподеленных электронных пар, или миграцию электронов с одной р-орбиталн на другую, так чтобы в каждый момент в молекуле кислорода имелись непарные электроны, создающие магнитный момент. [c.86]

Молекулы О 2 обладают избытком электронов, что выражается в присутствии двух непарных антисвязевых электронов (вызывающих парамагнетизм и делающих молекулу бирадикалом) и двух антисвязевых вакансий, позволяющих молекулу О 2 образовывать анионы 0 и 0 . Чтобы конкретнее подойти к основному вопросу об атоме кислорода как элек-тронакцепторе, обратимся к рассмотрению средства к электрону для нейтральных атомов элементов начала Системы [1]. [c.186]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология