Молекула водорода, кривые потенциальной

Рис. 5-10, Кривые потенциальной энергии для молекулы водорода ОГО состояния кулоновского взаимодействия П — для простой энер ГИИ валентной связи ментальная кривая.

Рис. 74. Потенциальная кривая молекулы водорода в основном электронном состоянии с указанием уровней вибрационных и ротационных квантов

Рис. 5-6. Кривые потенциальной энергии для молекулы водорода

Рассмотрим два атома, ядра которых находятся на расстоянии г друг от друга. Выясним, как изменяется энергия такой системы при изменении г. Удобно считать нулевой потенциальную энергию для состояния, когда атомы находятся на бесконечно большом расстоянии друг от друга и не взаимодействуют между собой. Если атомы способны соединяться в молекулу, то при уменьшении расстояния между ними начинают действовать силы притяжения и энергия системы понижается. Это понижение продолжается до некоторого расстояния /-д.. При дальнейшем уменьшении г энергия начинает возрастать, что обусловлено действием сил отталкивания, которые имеют значительную величину при малых расстояниях между атомами. Таким образом, зависимость энергии от г выражается кривой, имеющей минимум. На рис. 65 представлена кривая энергии для молекулы водорода. [c.149]

Кривые потенциальной энергии, получающиеся для симметричного и антисимметричного состояний, приведены на рис. 5-10. Если принять энергию изолированного атома водорода в основном состоянии за нуль, т. е. = О, то получившиеся кривые потенциальной энергии показывают энергию взаимодействия между двумя атомами водорода, когда они образуют молекулу. Кривая антисимметричного состояния не имеет минимума и [c.161]

В 1927 г. немецкие ученые У. Гейт-лер и Ф.Лондон провели квантовомеханический расчет взаимодействия атомов водорода при образовании молекулы На-В результате приближенного решения уравнения Шредингера они вывели зависимость потенциальной энергии системы от расстояния между ядрами атомов водорода (рис. 13). При сближении двух атомов электроны с антипараллельными спинами притягиваются одновременно двумя протонами, поэтому потенциальная энергия системы уменьшается (кривая 1). При сближении двух атомов действуют не только силы притяжения, но и силы отталкивания. Два электрона отталкиваются друг от друга, то же наблюдается и для двух протонов. Силы отталкивания начинают преобладать при очень малых расстояниях между атомами. При некотором расстоянии между ядрами энергия системы минимальна. Система становится наиболее устойчивой, возникает химическая связь и образуется молекула водорода. Расстояние между ядрами в молекуле водорода Го (длина связи) равно 0,074 нм. При сближении атомов, у электронов которых спины параллельны, наблюдается только их отталкивание и энергия системы возрастает (кривая 2). Квантовомеханические расчеты показывают, что электронная плотность в системе при взаимодействии двух атомов водорода, имеющих антипараллельные спины электронов, максимальна в области, лежащей между ядрами [c.42]

Схематически изменение энергии системы из двух атомов водорода в зависимости от расстоянии г л ежду ними показано на рис. 10. Для сближения двух атомов, электроны которых имеют параллельные спины (кривая /), нужно затратить энергию, чтобы преодолеть взаимное отталкивание электронов. Поэтому при уменьшении расстояния между ядрами потенциальная энергия системы возрастает и молекула водорода образоваться не может. В случае антипараллельности спинов (кривая 2) при взаимном перекрывании электронных оболочек двух атомов электроны спариваются и поэтому могут одновременно находиться в пространстве между двумя ядрами. В результате часть энергии АЕ высвобождается, и при расстоянии между ядрами 0,074 нм система из двух атомов водорода обладает минимальным запасом энергии. Возникает молекула водорода Нг. [c.47]

Для сближения двух атомов, электроны которых имеют параллельные спины (кривая 1), нужно затратить энергию, чтобы преодолеть взаимное отталкивание электронов. Поэтому при уменьшении расстояния между ядрами потенциальная энергия системы возрастает и молекула водорода образоваться не может. В случае антипа- [c.57]

НАБОР СВЯЗЕВЫХ И РЕПУЛЬСИВНЫХ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ КРИВЫХ МОЛЕКУЛЫ ВОДОРОДА [c.128]

Двухатомная молекула водорода предстает перед нами с характеристикой, выражаемой не алгебраической формулой Н 2, а набором потенциальных кривых, некоторые из которых к тому же пересекаются друг с другом или сложным путем избегают этого пересечения. [c.128]

КРИВАЯ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛЫ ВОДОРОДА [c.434]

Состояние Е, Р) удвоенного минимума теперь вводят в особый тип потенциальных кривых Л удвоения . При рассмотрении более высоких возбуждений молекулы водорода обнаруживаются по крайней мере еще два случая Л удвоения, а именно ОЬ и ИМ . [c.147]

Перейдем теперь к набору потенциальных кривых для возбуждений, отвечающих /г = 3 и кончающихся около ординаты 0,5555 ат. ед. Здесь сразу же надо отметить, что имеющиеся экспериментальные и теоретические данные становятся все беднее по мере повышения возбуждения молекулы водорода и рассматривать наборы потенциальных кривых приходится уже схематически. Так, уже при п = 3 для большинства состояний известны (да и то приближенно) лишь уровни минимальных значений энергии (дна связевой ямы) и соответствующие им межъядерные расстояния. Состояния возбуждения свободных атомов, получающихся при диссоциации молекул, не всегда определены с уверенностью, а ход потенциальных кривых можно чертить лишь весьма приближенно. [c.148]

Познакомившись с набором потенциальных кривых молекулы водорода, можно существенно расширить рассуждения о гомологии этого элемента с литием, а также наметить более определенно гомологию гелия с берил- [c.154]

В настоящее время расчет потенциальной кривой молекулы водорода выполнен с точностью, отвечающей точности опыта. Кривая Е—7 описывает отталкивание атомов водорода. При сближении атомов в этом случае энергия молекулы возрастает, так как величина А от- [c.328]

На рис. 14.6 показана потенциальная энергия основного состояния молекулы водорода как функция расстояния между протонами. Потенциальная энергия принимается равной нулю в минимуме кривой потен- [c.434]

Пример 14.1. Определенная спектроскопически энергия диссоциации В для молекулы водорода составляет 103,24 ккал/моль. Рассчитать энергию диссоциации В, измеренную от минимума кривой потенциальной энергии, если частота основного колебания равна 4395 СМ . [c.435]

При замещении атомов в молекуле на изотопы не происходит изменений в поверхности потенциальной энергии этой молекулы, также отсутствуют изменения в поверхности потенциальной энергии реакций, в которые может вступать данная молекула. Причина изменения скорости химической реакции состоит в том, что меняются средние колебательные энергии молекул и активированного комплекса. Это легко видеть из рис. 20, который относится к молекуле водорода и показывает разницу между частицами Нз, НО и Ог. Для всех трех частиц наблюдается одна и та же кривая, но нулевые уровни заметно различаются их значения, считая от минимума на кривой, равны 6,18 5,36 и 4,39 ктл соответственно. При сравнительно низких температурах молекулы находятся в пределах их нулевых уровней. Из этого следует, что молекула На для диссоциации требует меньше энергии (103,22 ккал), чем молекула на диссоциацию которой требуется 105,02 ккал. Таким образом, если не имеется каких-либо других влияний, реакция с участием Нз пойдет быстрее, чем реакция с участием НО или Оз. [c.92]

Рис. 20. Кривая потенциальной энергии для изотопных молекул водорода Нз, НО, Вз (нарисована не в масштабе), показывающая их нулевые энергетические уровни.

Фокс (Fox R. Е.). Не все молекулы обнаруживают линейную зависимость вероятности ионизации от энергии. В случае водорода, например, кривая потенциальной энергии для молекулярного иона значительно сме-ш,ена ио отношению к кривой нейтральной молекулы при этом ионизация вызывает возбуждение высших колебательных уровней иона и уже у самого порога нелинейно зависит от энергии электронов. [c.421]

Практически электроны находятся лишь на связывающей орбитали. Рис. 17 представляет кривые потенциальной энергии, отнесе ные к расстоянию между двумя атомами водорода. Для кривой ст (приводящей к образованию связывающей орбитали) вначале с уменьшением расстояния между атомами (3- 2 1 А) энергия системы постепенно уменьшается. На расстоянии 0,74 А, соответствующем межатомному расстоянию в Нг в основном состоянии молекулы, энергия минимальна. И.менно это и характеризует образование молекулы из атомов, т. е. образование связывающей орбитали. Верхняя кривая ст на всем протяжении обладает большей энергией, чем нижняя, и не имеет минимума, атомы не связываются. [c.44]

Зто означает, что электроны неразличимы, а при таком условии получается гораздо лучшая исходная функция, что видно на рис. 5-6, где изображены кривые потенциальной энергии для молекулы водорода при различных исходных функциях. Это новое условие может быть введено в полную волновую функцию при ис-176 [c.176]

Энергия взаимодействия между двумя атомами может быть определена, если приравнять энергию изолированных атомов нулю. Получившаяся кривая потенциальной энергии показывает уменьшение энергии системы по сравнению с энергией изолированных атомов вследствие сближения атомов водорода. Если на кривой потенциальной энергии имеется минимум, значит теория предсказывает существование устойчивой молекулы. [c.180]

Р и с. 3.1. Кривые потенциальной энергии молекулы водорода. [c.78]

Рис. 3, Криаые потенциальной Рис. 4. Кривые потенциальной энер-энергии для двух электронных гии некоторых квантованных состоя-состояний молекулы, инй молекулы водорода,

Приближенная кривая потенциальной энергии U(R) для молекулы водорода может бьпь построена в виде функции интеграла перекрывания S при следующих допущениях 1) энергия двухэлектроннной молекулы может быть рассчитана в хюкке-левском приближении с учетом интегралов перекрывания, при этом Е=2Еи где Ei — энергия низшей, двукратно занятой МО 2) резонансный интеграл Яав южeт быть выражен через Яаа, Явв и S. а. Получите выражения для U (R) — потенциальной [c.38]

Важным явлением следует считать то обстоятельство, что при большой амплитуде колебаний, т. е. при накоплении колебательных квант, потенциальная кривая может подойти близко к месту пересечения с кривой другой конфигурации. Это теоретическое предположение оказалось правильным, причем за последние годы наблюдалось много случаев подобного рода при этом возможно, что пересекающая кривая будет или связевой с более внешним мини.муам0м, или репульсивной. В первом случае возмущение может привести к образованию второго минимума на потенциальной кривой, во второй произойдет переход на репульсивную линию, который кончается диссоциацией на более низком энергетическом уровне. И те и другие случаи теперь уже хорошо известны для молекул водорода, их-то и следует найти в общем наборе потенциальных кривых, к изучению которых мы приступаем. [c.141]

Если молекула хемосорбируется без диссоциации, что наблюдается для окиси углерода на некоторых металлах, то можгю построить подобные же кривые потенциальной энергии DFG, изображающей эту молекулу в некотором возбужденном состоянии и способную к образованию связи с поверхностью. Более того, подобные кривые можно построить для изображения ионизации атомов или молекул. Так, например, если атом водорода потерял электрон, перешедший к металлу, то необходимая для этого энергия равна el —е ф, где / — ионизационный потенциал водорода, а ф — работа выхода металла. Ион и его заряд-изображение в металле притягиваются и дают энергию изображения , равную e lAR, где 2Я — расстояние между ионом и его изображением. Поэтому энергия [c.180]

Изменения потенциальной энергии при активированной адсорбции водо рода или кислорода на металле были представлены в форме потенциальных кривых Леннара-Джонса [87] (фиг. 19). Кривая ab изображает изменение энергии системы металл + Hj, когда молекула приближается к поверхности. Минимум b является положением равновесия и энергией адсорбции. Если молекулы газообразного водорода должны диссоциировать на атомы, то должна быть добавлена энергия диссоциации D (от а до d). Атомы могут теперь адсорбироваться на поверхности, образуя поверхностные молекулы гидрида. Энергия образования Qa может быть так велика, что 2Qa> >+Qi- Потенциальная кривая для этой реакции ufe/ пересекает кривую ab в точке S, которая соответствует количеству энергии А над уровнем а. Молекулам водорода, чтобы быть адсорбированными, теперь не нужно первоначально диссоциировать на атомы. Достаточно, чтобы кинетическая энергия молекул, ударяющихся А. Молекулы имеют необходимую энергию, [c.163]

Теория дает весьма ограниченную информацию о процессах диссоциативной ионизации. Относительно благополучно здесь обстоит дело для двухатомных молекул. Метод расчета сечения образования осколочных ионов двухатомных молекул с известными потенциальными кривыми при больших энергиях электронов был предложен в работе [1550]. Рассмотрим, например, диссоциативную ионизацию молекулы водорода. На рис. 8 приведены потенциальные кривые для основных электронных состояний молекулы и молекулярного иона. Обозначив ыеждуядерное расстояние, соответствующее потенциальной энергии иона, равной энергии его диссоциации, через Гс и ядерную волновую функцию молекулы нулевого колебательного уровня через о. для вероятности того, что вертикальный переход приведет к колебательному возбуждению иона, превосходящему энергию диссоциации, и следовательно, сможет образоваться осколочный ион, будем иметь [c.369]

Мы еще не обсуждали конкретный вид функций грл и г 1в-При изучении основного состояния молекулы следует выбрать низшие орбитали атома водорода. Эти функции определяются выражениями (2.7), с помощью которых вычисляют р и 5 для любого заданного межъядерного расстояния Н. Таким образом можно рассчитать электронную энергию и, сложив ее с энергией кулоновского отталкивания ядер найти кривую потенциальной энергии для молекулы. Полученные результаты показаны на рис. 4.3, где слева изображены потенциальные кривые, соответствующие МО грд-Ьгрв, а справа — кривые, соответствующие МО гр.4—грв. Первые из них отвечают основному состоянию молекулы. [c.95]

Полученные таким образом значения этих параметров представлены в табл. 1.2. Как видно, молекулы с большей степенью ионности связи обладают более низкими значениями сое, прив и, следовательно, силовых постоянных, т. е. имеют более широкую форму дна потенциальных кривых. В то же время для них характерны также и меньшие значения коэффициента ангармонизма Хприв- В этом легко убедиться, сравнив соответствующие параметры для обладающих энергиями диссоциации около 400 кДж/моль ковалентных молекул водорода и кислорода [юе, прив = 4400- 6300 см , л = (3-4-3,85) 10 ], слабо ионной молекулы хлорида водорода (сое, прив = 4169 см , х = 2,91-10 ) и ионных молекул хлорида натрия и иодида лития [сое, прив = = 1700 2000 см-, Хприв= (1,24-1,5)-10-2]. [c.20]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология