Водород энергия взаимодействия атомов

У поверхностно-активных соединений с одинаковой катионной Частью полярность зависит от того, на сколько протонирован атом водорода в исходной кислоте чем больще протонизация, тем полярнее соединение, тем больше энергия взаимодействия внутри нее и с другими молекулами. Все эти факторы определяют объемные и поверхностные свойства, ПАВ, а значит, возможность его использования в качестве функциональной присадки, эмульгатора, загустителя и т.п. [c.209]

Гейтлер и Лондон провели также квантово-механический расчет энергии взаимодействия молекулы водорода с третьим атомом водорода. Расчет показал, что третий атом не будет притягиваться, т. е. образование молекулы Нз невозможно. Так было дано теоретическое обоснование важнейшего свойства ковалентной связи - насыщаемости. Не приводя данный расчет, поясним его результат. Присоединение третьего атома к Н не происходит, поскольку условием для перекрывания электронных облаков, которое дает химическая связь, является наличие у электронов антипараллельных спинов. Спин электрона третьего атома водорода неизбежно будет совпадать по направлению со спином одного из электронов в молекуле, поэтому между третьим атомом водорода и молекулой водорода действуют силы отталкивания, подобные тем, которые появляются при сближении двух атомов водорода с параллельными спинами. [c.86]

Гейтлером и Лондоном был также произведен квантовомеханический расчет энергии взаимодействия молекулы водорода с третьим атомом водорода. Расчет показал, что третий атом не будет притягиваться — образование молекулы Нд невозможно. Так было дано теоретическое обоснование важнейшего свойства ковалентной связи — насыщаемости. [c.156]

Гейтлер и Лондон уже в своей первой работе рассмотрели возможности химического взаимодействия молекулы водорода с третьим атомом водорода. Квантово-механический расчет энергии взаимодействия в системе Нг + Н показал, что третий атом водорода не будет притягиваться, т.е. образование молекулы Нз энергетически невыгодно, а следовательно, невозможно. Это явилось теоретическим обоснованием насыщаемости ковалентной связи. Формальная интерпретация указанного расчета Гейтлера и Лондона и, следовательно, насыщаемости ковалентной связи сводится к тому, что присоединение третьего атома водорода к молекуле Нг невозможно, так как спин его электрона будет обязательно совпадать со спином одного из двух электронов молекулы. Поэтому между третьим атомом водорода и Нг будут действовать силы отталкивания и в результате никакого перекрывания электронных облаков не может быть. [c.74]

Кроме углового напряжения в циклических соединениях существует напряжение, связанное с тем, что атомы водорода находятся частично или полностью в заслоненных (см. стр. 510 сл.) положениях в циклопропане, циклобутане и циклопентане каждый атом водорода практически соприкасается с двумя соседними. Для циклопропана к энергии углового напряжения добавляется энергия взаимного отталкивания трех пар атомов водорода. Б циклопропане каждый углерод связан с двумя другими и невалентных взаимодействий атомов углерода друг с другом нет. Иначе обстоит дело в случае циклобутана, где помимо углового напряжения ж энергии взаимодействия четырех пар атомов водорода существует некоторое дополнительное напряжение, связанное со взаимодействием между первым и четвертым атомами углерода, расстояние между которыми равно всего 2,2 А. Теоретический расчет суммы всех напряжений в циклобутане приводит к цифре, которая намного превосходит экспериментальную величину, полученную из термохимических данных. Поэтому в настоящее время принято считать, что -в циклобутане один из атомов цикла несколько выдается над плоскостью трех остальных. Такой выход из плоскости уменьшает общую энергию циклобутана. Напряжение моле- [c.526]

Для нахождения производной дУ (г, )1дг, входящей в выражение (12.89), ат оры [364] пользуются тем, что вблизи точки 2 координата. 5 определенным образом зависит от г. Для оценки дУ (г, з)1д8 приходится пользоваться значительно более грубым приемом, сравнивая энергию взаимодействия молекул водорода ( =5о) с энергией взаимодействия атомов Не(5= 0). [c.184]

От чего же зависит тип решетки для каждого твердого тела При образовании кристалла, составляющие его частицы, выбирают такую решетку, чтобы энергия взаимодействия между ними была возможно больше. В зависимости от природы взаимодействия все решетки могут быть разделены на атомные, металлические, ионные и молекулярные. Атомные решетки состоят из атомов, связанных гомеополярными (ковалентными) связями (например, кристаллические решетки углерода, серы, фосфора). Поэтому число соседей каждого атома в такой решетке (координационное число) определяется валентностью атома. Так, валентность углерода (а также кремния и германия) равна четырем, поэтому алмаз и другие кристаллы элементов IV группы имеют тетраэдрическую структуру. В центре тетраэдра находится атом, связанный гомеополярно (а-связями) с четырьмя соседними атомами, расположенными в четырех вершинах тетраэдра. Таким образом, алмаз по своему строению примыкает к ряду жирных углеводородов (метан, этан, пропан и т.д.) и представляет собой как бы огромный, разветвленный углеводород, в котором все атомы водорода замещены атомами углерода. Другая модификация (разновидность) кристаллов, образованных атомами углерода — графит, примыкает к ароматическим углеводородам. Графит состоит из огромных параллельных друг другу плоскостей. В каждой плоскости атомы углерода образуют связанные между собой шестиугольники так, что каждый атом имеет три соседа. Связи между этими соседями являются о-связями, а перпендикулярно к этим плоскостям направлены я-связи, которые перемещаются вдоль всей плоскости. Этим определяется электропроводность графита (в отличие от алмаза), осуществляющаяся вдоль кристаллических плоскостей. В графите параллельные плоскости сравнительно слабо связаны между собой молекулярными силами, что приводит к легкости их сколь- [c.324]

Выясним теперь, почему только водород (или дейтерий) может служить промежуточным атомом в связи. Чтобы электростатическая энергия взаимодействия была наибольшей, желательно, чтобы отдельные элементы могли сближаться между собой возможно сильнее. В этом отношении атом водорода обладает двумя преимуществами. Его атомный радиус (0,3 А) чрезвычайно мал, и у него нет внутренних слоев электронов . В результате соседняя молекула может подойти очень близко, не испытывая сильного отталкивания. Разумеется, в центре необходимо иметь электроположительный атом, но если заменить атом Н, например, на атом Ка, то большие размеры последнего и наличие заполненного внутреннего -слоя приведут к столь рыхлой структуре, что энергия связывания будет уже очень мала. Столь же необходимо наличие электроотрицательных атомов на каждом из концов системы относительно малые размеры этих атомов (табл. 13 на стр. 204) также не препятствуют достаточному сближению двух молекул. [c.372]

Как известно [26], молекула и атом водорода имеют положительную энергию взаимодействия, т. е. они отталкиваются. Молекула водорода — это простейшая система с 0-связью, а атом водорода — это простейший свободный радикал. По аналогии с ними можно принять, что соединения, состоящие из а-свя-занных атомов, будут обладать положительной энергией взаимодействия со свободными радикалами и отторгать их из своей среды. Но именно это и происходит при деасфальтизации пропаном и другими насыщенными углеводородами в осадок высаживается парамагнитный концентрат — асфальтены. [c.188]

В алициклическом ряду эти представления наиболее разработаны для шестичленных циклов. В алициклических углеводородах кроме углового напряжения, которое тем выше, чем больше отклонение валентного угла в цикле от тетраэдрического, существует напряжение, связанное с тем, что атомы водорода находятся частично или полностью в заслоненных положениях. В циклопропане, например, каждый атом углерода связан с двумя другими и невалентных взаимодействий атомов углерода друг с другом нет. Иначе обстоит дело в случае циклобутана, где помимо углового напряжения и энергии взаимодействия четырех пар атомов водорода существует некоторое дополнительное напряжение, связанное с взаимодействием между первым и третьим атомами углерода, расстояние между которыми равно всего [c.185]

Если представить атом водорода и ион водорода приближающимися друг к другу и нанести на график энергию взаимодействия как функцию расстояния между ядрами, то получается кривая, подобная верхней кривой рис. 5(б). Полученная кривая не имеет минимума, [c.72]

Измерения показали, что расстояние между ядрами атомов водорода в ней действительно равно 0,74 А. При дальнейшем сближении атомов силы притяжения начали бы уменьшаться и сменились бы силами отталкивания (отталкивание одноименно заряженных ядер ). Сказанное иллюстрируется графиком рисунка 67, где вверх от прямой АВ (по которой правый атом Н из точки О" движется по направлению к левому,.находящемуся в точке О) отложены силы отталкивания (область отрицательных значений энергии взаимодействия), вниз — силы притяжения (область положительных значений энергии взаимодействия), возникающие по мере сближения атомов. [c.243]

Среди видов молекулярного взаимодействия особое положение занимает водородная связь. Водородный атом может образовать только одну ковалентную связь, но свойства некоторых соединений показывают, что существует специфическое межмолекулярное взаимодействие между молекулами, содержащими водород, и молекулами с атомами Р, О, М, С1, 5. Благодаря этому взаимодействию молекулы находятся в ассоциированном, тесно связанном друг с другом состоянии, а энергия взаимодействия по порядку величины приближается к энергии [c.38]

Следовательно, химическая связь тем прочнее, чем меньше ее длина. Количественной мерой прочности связи является ее энергия ( ). Энергия связи равна работе, которую необходимо затратить на разрыв связи, и измеряется в килоджоулях (или килокалориях), отнесенных к 1 моль (или 1 грамм-атому) вещества (т. е. примерно к 6,02-10 связям). В молекуле водорода энергия связи достаточно высока Енг = = 435 кДж/моль (104 ккал/моль), что объясняется небольшими размерами взаимодействующих атомов. [c.51]

В основном своем состоянии состоит из обычного атома водорода (электрон и, например, ядро А) и иона водорода (ядро В), слабо взаимодействующих друг с другом. Если предположить, что такая структура И -Ь Н+ сохраняется при сближении ядер друг с другом, то вычисление показывает, что энергия взаимодействия имеет вид, изображенный на рис. 4 пунктирной кривой без минимума. Основываясь на этом расчете, мы должны были бы сказать, что атом водорода и ион водорода отталкиваются друг от друга, а не притягиваются с образованием стабильного молекулярного иона. Но рассмотренная структура слишком проста для того, чтобы удовлетворительно описать систему. Мы предположили, что электрон образует атом водорода с ядром А [c.24]

В соответствии с принципом Паули эти два электрона имеют противоположные спины. Вследствие этого гелий диамагнитен спиновые магнитные моменты двух электронов компенсируют друг друга Как показал детальный анализ з, для образования прочной связи необходимо, чтобы спины двух электронов были антипараллельными. Молекула водорода диамагнитна, как атом гелия. Два атома водорода приближающиеся друг к другу, могут образовать стабильную молекулу в том случае, если два электрона имеют противоположные спины. Если спины параллельны, то атомы будут отталкиваться друг от друга энергия взаимодействия двух атомов изображена ка рис, 7 верхней сплошной кривой. Обычно принято называть два электрона с противоположными спинами спаренными, если они занимают одну и ту же орбиту в атоме или участвуют в образовании связи. [c.31]

Основным видом связи атомов в молекуле является ковалентная связь. Посмотрим, как образуется такая связь на примере двух атомов водорода. Каждый свободный атом имеет по одному электрону на нижнем уровне (15). При сближении атомов между ними начинается взаимодействие. Можно откладывать энергию взаимодёйствия взм этих атомов в зависимости от расстояния между ними (рис. 159). На больших расстояниях атомы независимы друг от друга ( взм =0), но по мере сближения между ними начинают действовать силы притяжения или отталкивания, в зависимости от взаимной ориентации спинов. Если спины параллельны, то электроны находятся в одинаковом состоянии (все четыре квантовых числа равны) и поэтому стремятся возможно дальше находиться друг от-друга в пространстве. Ядра, имеющие одинаковый электрический заряд, отталкиваются друг От друга. Поэтому для сближения атомов надо затратить энергию за счет какого-нибудь дополнительного источника. Энергия взаимодействия атомов растет, когда внешняя сила заставляет их сближаться (пунктирная кривая на рис. 159). Если же спины обоих электронов направлены в равны е/ с т о р о и ы, то они стремятся образовать устойчивую оболочку с суммарным спином, равным нулю, подобную оболочке атома гелия, который также имеет два электрона на уровне 1 2. Образование такой оболочки приводит к появлению сил притяжения между атомами. Энергия системы в этом случае убывает по мере сближения атомов, так что часть ее должна быть отвё- [c.313]

Хорошо известна способность соединений, содержащих атом водорода, ковалентно связанный с одним из электроотрицательных атомов молекулы, образовывать межмолекулярные и внутримолекулярные водородные связи. Причем, энергия взаимодействия некоторых полярных молекул с образованием водородных связей больще кулоновской или дисперсионной энергий. Она сильно зависит от природы и строения партнеров и, как правило, составляет 3-f-8 ккал/моль, хотя иногда достигает 15— 16 ккал/моль. Число химических соединений, способных к ассоциации за счет образования межмолекулярной водородной связи, весьма велико. Образование водородной связи существенно влияет на физико-химические свойства и поведение молекул в растворе. [c.75]

Сказанное выше в большей или меньшей степени относится также к циклопентанам. Стереохимия этих соединений в настоящее время изучена достаточно подробно. Экспериментальное измерение энтропии циклопентана [67], константы Керра [68] и расчетные данные [64] показали, что циклопентановое кольцо не может быть ко-планарным. На моделях хорошо видно, что в плоском кольце цнкло-пентана все 10 атомов Н были бы расположены так же, как в заслоненной конформации этана. Суммарная энергия взаимодействия этих атомов водорода составила бы не менее 58,7 кДж/моль. Чтобы избежать увеличения потенциальной энергии, кольцо изгибается таким образом, что один атом С оказывается выше, а другой ниже плоскости трех остальных атомов С кольца,—конформация полу-кресло . Другая возможная конформация — конверт из плоскости кольца выходит только один атом С. В обоих случаях потенциальная энергия молекулы циклопентана уменьшится на 15 кДж/моль. Согласно еще одной очень распространенной точке зрения [69], место выхода атома углерода из плоскости кольца циклопентана непрерывно перемещается по кольцу, т. е. атомы углерода кольца поочередно выходят из плоскости и затем возвращаются в нее. Такое движение называют псевдоаращением или псевдоротацией. Необходимо, однако, отметить, что эта концепция не бесспорна. Измеренные константы Керра плохо с ней согласуются [68] и отвечают только форме полукресла. Тем не менее, существует веское мнение [70], что сумма всех имеющихся данных говорит все же скорее в пользу псевдовращения. [c.43]

Если атом водорода интенсивно взаимодействует с другим атомом, между ними устанавливается довольно прочная связь, равная 20— 30 кдж моль, которая может хорошо проявляться в спектрах. Она слабее обычной химической связи, энергия которой составляет от 100 до 400 кдж1моль, но достаточна, чтобы вызвать аномально высокие температуры плавления у HF по сравнению с НС1, НВг и HI у Н2О по сравнению с H S, HjSe и Н.Де и у NH3 по сравнению с PHg, АзНз и SbHg, Аномалии вызваны тем обстоятельством, что атомы F более электроотрицательны, чем атомы С1, Вг и 1, атомы О более электроотрицательны, чем атомы S, Se и Те и т. п. [c.79]

Механизм образования химической связи удобнее всего рассмотреть на примере образования молекулы водорода из атомов. Формула электронной конфигурации ато1 водорода — 15, т. е. у него имеется только один неспарен ный электрон. В соответствии с законами квантовой механики атом водорода, содержащий неспаренный электрон, находится в неустойчивом состоянии, поскольку обладает избытком потенциальной энергии. Такой атом будет притягивать к себе другой атом водорода при условии, если спин его электрона имеет противоположное направление. Взаимное притяжение атомов приводит к тому, что их атомные орбитали перекроются, при этом оба электрона станут в равной мере принадлежать обоим атомам, т. е. образуется пара электронов с противоположно направленными спинами, которая осуществляет химическую связь. Электронное облако, образуемое этой парой электронов, охватывает, связывает воедино ядра обоих взаимодействующих атомов. Такая связывающая два одинаковых атома двухэлектронная связь называется ковалентной. [c.69]

Водородная связь. В образовании водородной связи обязательно принимает участие атом водорода. Это взаимодействие является как бы промежуточным по величине энергии между валентной химической связью и ван-дер-ваальсовыми связями. Схематически водородную связь изображают тремя точками. [c.33]

Гейтлер и Лондон уже в своей первой работе расс.мотрслн возможности химического взаимодействия молекулы водорода с третьим атомом водорода. Квантовомеханический расчет энергии взаимодействия в системе Нг + Н показал, что третий атом водоро-да не будет притягиваться, т. е. образование молекулы Нз энергетически невыгодно, следовательно, невозможно. Это явилось теоретическим обоснованием насыщаемости ковалентной связи. Фор- [c.98]

Водородные связи — преимущественно электростатические взаимодействия. Как было показано, межатомные расстояния, отвечающие всем невалентным контактам атомов, приблизительно описываются соответствующими вандерваальсовыми радиусами. Это правило часто нарушается в случае контактов, образованных атомами водорода. Например, расстояние между амидным атомом Н и карбонильным атомом О составляет всего 1,9 А, вместо 2,7 А, получающихся из расчета по вандерваальсовым радиусам из табл. 3.6. Опыт показывает, что этот эффект наблюдается всегда, когда атом Н несет большой положительный парциальный заряд, а его партнер по контакту — большой отрицательный парциальный заряд (табл. 3.3). Эти заряды притягивают друг друга. Поскольку все электронное облако атома водорода (у водорода только один электрон ) сильно смещено к атому, с которым водород ковалентно связан, отталкивание оболочек контактирующих партнеров мало и притяжение зарядов может их еще более сблизить. Такое короткое расстояние обусловливает большую величину кулоновской энергии притяжения (табл. 3.4), а также высокую дисперсионную энергию [56]. Энергия взаимодействия имеет в этом случае значение, промежуточное по абсолютной величине между энергией вандерваальсовых контактов и энергией ковалентных связей. Такие контакты были выделены в особую группу водородных связей , а атомы, участвующие в связи, получили название донор — акцептор водородной связи . [c.45]

Мы вынуждены поэтому вновь вернуться к другой полуэмпири-ческой трактовке. Рассмотрим сначада ионную структуру Л-5+. Если В — атом водорода в молекуле галоидоводорода, то 5+ — протон и ион — энергия взаимодействия протона и аниона Л , волновую функцию которого можно записать с помощью правил, изложенных в разделе 2.8. Вычисления такого типа могут быть выполнены с достаточной точностью. Они сравнительно просты, если только не пытаться учесть поляризацию электронного облака атома А. Если В — более тяжелый атом типа щелочного металла (например, Na), а А — галоид (например, С1), то речь идет о вычислении энергии системы Na+ l . В кристалле Na l атомы натрия почти полностью теряют свои валентные электроны, а атомы хлора принимают их (см. гл. 11). Из работ Борна (см., например, [347, 21, 116]) известно, что при предположении такого почти полного переноса заряда удается хорошо описать свойства ионных кристаллов. При этом следует учитывать действующий между ионами потенциал притяжения e jR, обусловленный кулоновским взаимодействием ионов, и потенциал отталкивания 6/i для каждой пары ионов постоянная Ь выбирается из условия минимума полной энергии кристалла и связана с постоянной решетки. Таким способом были найдены значения 6 для различных пар ионов. Тет чпь можно вычислить [c.146]

Характерная особенность молекул воды — склонность к образованию водородных связей атом водорода может взаимодействовать с атомом кислорода соседней молекулы и таким образом связывать две молекулы воды. Водородная связь направленная два атома кислорода и связывающий их водород располагаются вдоль прямой линии (см. рис. 10.1). С помощью водородных связей одновременно могут связываться много молекул. Энергия водородной связи невелика — около 20 к Дж/моль поэтому связи во времени неустойчивы, и молекулы постоянно расходятся и образуют новые ко.мбинации. [c.159]

Рассмотренный метод не позволяет определить необходимые для расчетов в химии сахаров энергии взаимодействия оксиме-тильного заместителя, поскольку первичная гидроксильная группа сама по себе реагирует с борат-ионом. Предварительные опыты [9] указывают на то, что значения энергий взаимодействия для меток-симетильного и метильного заместителей примерно одинаковы. Можно с уверенностью принять, что это относится также и к окси-метильной группе. Последняя взаимодействует лишь двумя атомами водорода нри углеродном атоме, тогда как атом кислорода из взаимодействия выведен (ср. разд. 7-2). [c.425]

Далее предстоит выяснить величину взаимодействия между аксиальным заместителем и кислородным атомом кольца. У такого атома отсутствует аксиальный атом водорода, имеющийся в циклогексановом кольце. Известно, однако, о существовании взаимодействия, по крайней мере частичного, с парох электронов, образующей связь Н — О. Кроме того, кислородный атом кольца содержит на той же орбитали неподеленную пару электронов. Относительно взаимодействия последней имеются различные данные. Так, Арони п Лефевр [54] утверждают, что объем, занимаемый неподеленной парой электронов атома азота, превышает объем ковалентно связанного водородного атома (разд. 3-8). Аналогичной точки зрения придерживается Бартон [55], рассматривая неподеленную пару электронов карбаниона. Тем не менее имеющиеся в настоящее время сведения (разд. 3-8) указывают на то, что взаимодействие с парой электронов слабее, чем с атомом водорода. Кажется, пока нет надежных данных, касающихся неподеленных электронных пар на атоме кислорода. Химия углеводов предоставляет лишь одну относящуюся к данному вопросу цифру. Так, известно [56], что разность свободных энергий между 1-фосфатами а-в-глюкозы п сс-в-галактозы состав- ляет 0,7 ккалЬюлъ. Оба эти соединения различаются лишь расположением гидроксильной группы при С-4, аксиальной в случае галактозы. Если бы указанная гидроксильная группа взаимодействовала только с одним аксиальным атомом врдорода при С-2, величина энергии взаимодействия не превышала бы 0,45 ккалЫолъ. Это означает, что в величине свободной энергии имеется вклад от взаимодействия с парой электронов кольцевого атома кислорода. [c.443]

Водоро-дная связь — особый тип взаимодействия, осуществляемого ковалентно связанным атомом водорода с каким либо атомом в той же или другой молекуле, обладающим иеподеленной парой электронов, т. е. такими спаренными электронами, которые не использованы для образования химической связи и принадлежат только данному атому. Донорами электронов являются атомы фтора, кислорода, азота и некоторых других элементов. Из-за своих малых размеров водород настолько близко приближается к атому-донору, что образуется подобие химической связи, локализованной в пространстве. Энергия взаимодействия за счет водородной связи составляет 5—10 ккал моль, тогда как средняя энергия Кулоновского межмолекуляриого взаимодействия равна [c.66]

На атоме кислорода находится частичный отрицательный заряд, а на атомах водорода частичный положительный заряд. Это значит, что молекула воды является достаточно полярной. Вследствие этого между молекулами воды возникает особый вид молекулярного взаимодействия. Атом водорода, с которого оттянута электронная плотность (<У< +), притягивается к атому кислорода другой молекулы, т. к. на нем электронная плотность избыточна ( —), т. е. имеет место взаимодействие двух разноименных электрических зарядов. Образуемые межмолекулярные связи называются водородными связями. Таким образом, по всему объему вещества молекулы воды связаны друг с другом водородными связями. Значит, чтобы перевести воду из жидкого состояния в газообразное, нужно разрушить, по крайней мере, ббльшую часть этих связей, для чего требуется избыточная энергия. Поэтому температура кипения воды сравнительно высока. [c.235]

Для улучшения результатов, получаемых по табл. IV. 9, предложен ряд эмпирически установленных резонансных составляющих. Последние также приведены в табл. IV. 9. Эти составляющие обычно рассматривают как дополнительные. Россини [70] и Сворк [64] подвергли критическому рассмотрению аддитивные методы определения энергии образования по энергиям связей, отметив, что в имеющихся методах не учтен целый ряд составляющих энергий. В первую очередь необходимо учитывать взаимодействия между двумя соседними атомами, а также принимать во внимание разное пространственное расположение атомов в таких молекулах как, например, скошенный н-бутан, в котором пятый атом водорода может взаимодействовать с соседними. [c.219]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология