Валентность и электронный спин

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]

Правило Гунда. Заполнение ячеек электронами происходит по правилу Гунда, согласно которому в пределах подуровня электроны располагаются сначала каждый в отдельной ячейке (в виде так называемых холостых — валентных электронов), затем, когда все ячейки данного подуровня окажутся занятыми, начинается уплотнение электронов вновь поступающими, т. е. их спаривание . Иначе говоря, электроны в пределах данного подуровня (5, р, d, 1) заполняются таким образом, чтобы суммарный спин был максимальным. Так, если в трех р-ячейках (атом азота) необходимо распределить три электрона, то они будут [c.96]

Из квантовой механики следует, что электрон, находящийся в изолированном атоме, не может обладать произвольной энергией существуют дискретные уровни энергии. При сближении друг с другом N атомов, образующих кристаллическую решетку твердого тела, каждый энергетический уровень расщепляется на N уровней, причем на каждом из них, согласно принципу Паули, может находиться не более двух электронов с противоположными спинами. Если число атомов очень велико, то N уровней будут настолько близки друг к другу, что их можно рассматривать как почти непрерывную энергетическую зону. Так, например, уровни валентных электронов образуют валентную зону, а более высокие незаполненные уровни — зону проводимости. Распределение уровней электронов в металлическом натрии показано на рис. 152. Здесь зона 35 является валентной, а зона Зр — зоной проводимости. [c.279]

Рис. 4. Перенос энергии поглотившей квант света НУд молекулы В на метастабильный (триплетный) уровень молекулы А с возбуждением длительного свечения (фосфоресценции) последней. Находясь на уровне энергии, обозначенном / молекула обладает парой валентных электронов (спины электронов, обозначенные короткими стрелками, — параллельны) на уровне , как и в самом нижнем состоянии, электроны спарены (стрелки антипараллельны).

Д/ = А1 = 1 при одном оптическом (валентном) электроне и = О, 1 при нескольких оптических электронах Д/= = 0, 1, но переход Д/о о запрещен. Наконец, Д5 = О, что представляет собой закон сохранения спина переход молекул и атомов из основного состояния в возбужденное разрешен только при сохранении 5, иначе говоря, собственные магнитные моменты не могут переворачиваться. [c.342]

В отношении описания ароматических соединений метод молекулярных орбит не уступает теории спинвалентности. Ряд неорганических соединений совершенно не укладывается в рамки теории спинвалентности, хотя удовлетворительно описывается теорией молекулярных орбит. Это прежде всего относится к молекулам с нечетным числом валентных электронов (например, NO) и к молекулам, имеющим ненасыщенные спины (например, к молекуле Оа). [c.484]

Разность энергий между различными уровнями и, следовательно, частота перехода зависят как от градиента поля создаваемого валентными электронами, так и от квадрупольного момента ядра. Квадрупольный момент eQ является мерой отклонения распределения электрического заряда ядра от сферически симметричного. Для данного изотопа величина eQ постоянна, и для многих изотопов она может быть получена из различных источников [5, 6]. Величина еЦ может быть измерена в экспериментах с атомными пучками. Размерностью eQ является заряд, умноженный на квадрат расстояния, но чаще квадрупольный момент выражают через О в см . Например, квадрупольный момент Q ядра - С с ядерным спином 1 = 3/2 составляет —0,0810 см отрицательный знак указывает на то, что распределение заряда сжато относительно оси спина (см. рис. 7.1). [c.266]

Переход между основным термом атома натрия 3 5i/2 и этими компонентами приводит к появлению в спектре двух линии (дублета) 3 3,/2—З Рз/2 (Х = 589,0 нм), 3 5,/2—З Р,/2 ( == ==589,6 нм). Для атомов, имеющих два валентных электрона (например, атома кальция) характерно существование синглет-ных и триплетных термов, поскольку спины двух электронов могут либо складываться (5=1, М = 3), либо вычитаться (5 = 0, М=1). Переход между синглетным термом 4 Pl и основным термом 4 5о отвечает спектральной линии с длиной волны 422,7 нм. [c.9]

Частица, обладающая двумя неспаренными валентными электронами, называется бирадикалом. Например, при возбуждении молекулы этилена происходит переориентация спинов я-электронов, в результате чего их векторы становятся параллельными друг другу [c.29]

Изменения в энергетическом состоянии Спинов ядер и электронов Атомов в кристаллической решетке Атомов в молекулах из-за колебаний Валентных электронов Электронов внутренних оболочек Ядер [c.276]

Однако применение законов кинетической теории газа к электронному газу приводит к значению а, отличающемуся от эксперимента. Делокализация валентных электронов-в кристаллической решетке металла, а следовательно, отсутствие в ней направленных валентных связей объясняет тот факт, что металлы имеют большое координационное число К, плотнейшую сферическую упаковку, а также чаще всего кубическую объемно-центрированную элементарную ячейку решетки. Некоторые металлы могут кристаллизоваться в различных типах решеток например, при температуре <768 °С магнитное -железо имеет /( = 8, а при температуре >906 °С устойчивым является немагнитное у-железо с /С=12. Впрочем, для некоторых тяжелых металлов наряду с металлической связью, образованной З -электронами, реализуются слабые ковалентные связи между атомами, в то время как 45-электроны образуют электронный газ. Для такой смешанной металлической и межатомной связи характерно образование пар электронов как с параллельными, так и с антипараллельными спинами (для марганца— антипараллельные, для железа — параллельные). Этим объясняется различие в магнитных свойствах металлов параллельные спины обусловливают ферромагнетизм, т. е. положительная магнитная восприимчивость на два или три порядка [c.138]

Особый интерес представляет сродство к электрону элементов группы 5А. В основном состоянии атомы элементов группы 5А обладают электронной конфигурацией пБ пр пр пр. Другими словами, в соответствии с правилом Гунда все валентные р-ор-битали этих атомов наполовину заполнены электронами, спины которых ориентированы в одинаковом направлении. Присоединение электрона к такой довольно устойчивой конфигурации энергетически невыгодно, и действительно, сродство к электрону азота близко к нулю или даже несколько положительно (см. разд. 6.6, ч. 1). Значения сродства к электрону для других элементов группы 5А отрицательны, но все же присоединение электрона к любому элементу группы 5А приводит к выделению значительно меньшей энергии, чем для элементов группы 6А или 7А. Наличие устойчивой, наполовину заполненной электронной подоболочки ответственно также за относительно высокие значения энергии ионизации элементов группы 5А, особенно в случае азота, который имеет более высокий потенциал ионизации, чем кислород. [c.314]

В результате взаимодействия спинов неэквивалентных протонов через валентные электроны имеет место спин-спиновое расщепление, которое также позволяет получить информацию о строении вещества. При этом вместо одного сигнала, соответствующего химическому сдвигу протона, появляется несколько сигналов. Расстояние между этими сигналами характеризует энергию спин-спинового взаимодействия и выражается в герцах. [c.66]

Образование валентной связи между атомами обусловлено взаимной компенсацией спинов их валентных электронов. Полу- [c.99]

Цинк, кадмий и ртуть составляют ИВ-подгруппу периодической системы. Их ач омы, отличаясь числом электронных уровней, имеют одинаковую электронную конфигурацию наружного уровня — ь . Предпоследний электронный уровень атомов элементов группы цинка является стабильным электроны подуровня 1 не отрываются. Валентными электронами являются наружные, но только в возбужденном состоянии атомов. В нормальном состоянии агомов -электроны спарены, так как имеют противоположные спины. Обычно проявляемая этими элементами в соединениях валентность равна двум. Цинк, кадмий и ртуть полпизотопны у цинка 5, у кадмия 8, у ртути 7 устойчивых изотопов. Известны также радиоактивные изотопы этих элементов. [c.329]

Обобщая вывод Гейтлера. и Лондона, что связь в молекуле образуется парой электронов с антипараллельными спинами (по одному от каждого), и перенося этот результат на все случаи, теория связала валентность с числом неспаренных электронов внешней оболочки атома, так называемых валентных электронов. [c.82]

Образование валентной связи между атомами обусловлено взаимной компенсацией спинов их валентных электронов. Получающаяся при этом электронная пара входит во внешний электронный уровень вновь создаваемой молекулы. [c.75]

Возможные величины валентности атома определяются не-скомпенсированными электронными спинами, возможные варианты которых выводятся из основных характеристик атома — числа электронов во внешнем уровне и его максимальной емкости. [c.75]

В отличие от атомов элементов группы меди предпоследний электронный уровень элементов группы цинка является стабильным из подуровня электроны не отрываются. Валентными электронами являются наружные максимальное окислительное число элементов равно 2, но только в возбужденном состоянии.. В нормальном состоянии оба 5-электрона имеют противоположные спины и окислительное [c.159]

Природа взаимодействия столь различающихся по энергии квантов с веществом принципиально неодинакова. Так, излучение уквантов связано с ядерными процессами, излучение квантов в рентгеновском диапазоне обусловлено электронными переходами во внутренних электронных слоях атома, испускание квантов УФ- и видимого излучения или взаимодействие вещества с ними — следствие перехода внешних валентных электронов (сфера оптических методов анализа), поглощение ИК- и микроволновых квантов связано с переходом между колебательными и вращательными уровнями молекул, а излучение в ра-диоволновом диапазоне обусловлено переходами с изменением ориентации спинов электронов или ядер атомов. Для решения разнообразных задач наибольшее значение имеют спектральные методы анализа, оперирующие с излучением рентгеновского, оптического, ИК- и радиоволнового диапазонов. В данном практическом руководстве по физико-химическим методам анализа рассматриваются оптические методы, которые традиционно делятся па оптическую атомную и оптическую молекулярную спектроскопию. В первом случае аналитические сигналы в области спектра от 100 до 800 нм являются следствием электронных переходов в атомах, во втором — в молекулах. [c.7]

У атома водорода та же внешняя 15-орбиталь заполнена наполовину. Поэтому при сближении двух атомов водорода их 1з-орбитали перекрываются между собой, в результате чего образуется так называемая двухэлектронная связь, которая осуществляется за счет образования обобщенной пары электронов (орбиталь каждого атома при этом достраивается до максимально устойчивого состояния 1з ). Следует оговорить, что при этом валентные электроны должны обладать антипараллельными спинами, электроны соединяющихся атомов теперь преимущественно находятся в той области пространства, где они одновременно притягиваются обоими ядрами, т. е. между ядрами. При этом энергия системы понижается. [c.21]

Рассмотрим радикал, имеющий 2п+1 валентных электронов. Пусть МО, соответствующая наивысшему занятому энергетическому уровню, описывается спин-орбиталью 11)0. Волновая функция системы в таком случае является детерминантом, в котором все МО различны [c.21]

Рассмотрим молекулу с N = 2n валентными электронами. Находясь в основном состоянии, электроны занимают первые п МО — фь фа,. .., фп- Соответствующие им спин-орбитали следующие [c.39]

Механизм взаимодействия, ведущего к появлению мультиплет-ного расщепления, осуществляется через валентные электроны. Электроны обоих атомов стремятся ориентироваться таким образом, чтобы векторы их магнитных моментов были антипараллельиы векторам магнитных моментов ядер. Кроме тог о, оба электрона, образующие валентную связь, стремятся ориентировать свои спины, а следовательно, и векторы магнитных моментов также антипараллельно. Таким образом, ориентация одного ядра влияет на другое ядро. [c.260]

По схеме сложения моментов (см. т. 1, 2, 3) при N = Л (число валентных электронов) полный спин принимает значение 5 = 0,1, 2. Подсчитываем по формуле Вейля (2.49) полное число сингаетных и квинтетных функций [c.104]

В структуре волновой функщш (4.33) отражена идея метода Гайтлера --Лондона о формировании химической связи между атомами путем спаривания спинов валентных электронов. [c.230]

Известно, что за образование химической связи, а равно и за ое преобразование в процессе химической реакции ответственны ня-лентные электроны атомов. Известно также, что одним из очень существенных свойств электрона является спин, или момент вращательного движения электрона, наглядно моделируемый обычно посредством маленького заряженного волчка. Но с вращательным движением заряда всегда связан замкнутый ток, образующий магнит, И, действительно, спину электрона соответствует магнитный момент, равный 0,9273-10 ° эрг-гаусс . Заслуга советских ученых состоит в том, что они нашли разгадку парадокса слабые магнитные воздействия, ничтожные по энергии, оказывают могучее влияние на химические реакции, изменяя спины неспаренных валентных электронов у атомов, входящих в свободный радикал пли ион-радя-кал, и снимая спиновые запреты. Это и открывает новые возможности управления химическими процессами не на энергетической, а на спиновой основе. [c.165]

Подобные попытки наглядного описания (в отличие от некоторых моделей, рассматриваемых ниже и сводимых к оптико-механи-ческой аналогии Гамильтона) некорректны и недопустимы квантово-волновой дуализм — это один из фундаментальных фактов, лежащих в основе квантовой механики. Таким же фундаментальным фактом является и обмен спинов, т. е. обменное взаимодействие, лежащее в основе образования гомеополярной (т. е. ковалентной) связи. Поэтому не может существовать долей того, что принципиально неделимо существует, однако, вполне определенная вероятность обнаружить валентные электроны в состоянии обменного или кулонова (ионного, гетерополярного) взаимодействия. Вот эти вероятности и трансформируют в злополучные проценты. Есть прямой метод оценки этих вероятностей — аннигиляция позитронов, — основанный на том, что время жизни позитрона до аннигиляции, или способность его к образованию позитрония (т. е. е+е аналога атома водорода), зависит от состояния электрона, с которым он взаимодействует [25, с. 40]. [c.20]

Так как у атотсга в валентном состоянии спины валентных электронов определенной ориентации не имеют, их лучше изображать палочкой, а не стрелкой. [c.74]

Можно легко показать, что применение принципа Паули приводит к тем же выводам, что и метод валентных связей. Общая методика заключается в следующем. Предполагается, что валентные электроны находятся на соответствующих атомных s-, р- и d-орбиталях. Затем для этих электронов пишут полную антисимметричную волновую функцию , тем самым принимая во внимание принцип Паули и неразличимость электронов. Далее, считают, что значение волновой функции для любой конфигурации, в которой два электрона имеют те же самые спины и характеризуются одинаковыми радиусами-векторами, равно нулю, так что вероятность такой конфигурации также равна нулю. В соответствии с принципом запрета, электроны с одним итем же спином оказываются пространственно разобщены. Это вскоре станет более ясным, когда будет рассмотрен конкретный пример. [c.200]

По непрямому электронному спин-спиновому взаимодействию можно сделать ряд общих выводов, которые следует учитывать при интерпретации спектров. В отличие от расщепления, вызванного химическим сдвигом, расщепление за счет взаимодействия спинов ядер не зависит от величины внешнего поля Н . Влияние непрямого спин-спинового взаимодействия может сказаться на нескольких связях. Однако с увеличением числа связей между взаимодействующими ядрами оно быстро уменьшается. Если взаимодействующие ядра связаны более чем тремя о-связями, то расщепления чаще всего не наблюдается. Напротив, до девяти связей дальнего порядка можно обнаружить в том случае, если их взаимодействие происходит по п-связям. При взаимодействии ядер, характеризующихся равными химическими сдви гами, расщепления в спектре не наблюдается (например, при взаимодействии протонов СНа-группы). Вне пределов этого условия величины констант взаимодействия зависят от порядка связей и их геометрии в молекуле. Отметим, что они занисят и от длины связей, величины валентного угла, типа гибридизации в атоме, осуществляющем связь, и от электроотрицательности имеющихся заместителей. [c.259]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология