Электронные представления о природе химической связи

На основе теории валентных связей (МЕС) и теории кристаллического поля (ТКП) невозможно достаточно полно описать свойства комплексных соединений. МВС, хотя и дает наглядное представление о химической связи между атомами, но ограничивается только качественными объяснениями. Не приводится интерпретация спектров комплексов и детальное объяснение магнитных свойств, не учитываются энергетические и другие факторы при образовании комплексов. Достоинство ТКП в возможности количественных расчетов и в сопоставлении теории с экспериментом, ио это сопоставление далеко не всегда на пользу ТКП. Для комплексов, в которых энергия делокализации играет значительную роль, например для систем, в которых существуют я-связи, электростатическая теория непригодна. ТКП не рассматривает электронную структуру лигандов и принимает их как неизменные частицы. Невозможность удовлетворительного описания свойств комплексов в МВС и ТКП в значительной степени связана с тем, что обе теории исходят из одностороннего и абстрактного предположения о природе связей в комплексах — чисто ковалентной (в МВС) или чисто ионной (в ТКП). Эти недостатки в известной мере преодолеваются в теории поля лигандов, которая использует метод молекулярных орбиталей (метод МО). [c.232]

В большинстве учебников, вплоть до современных, валентность определяется как способность атома образовывать различное число химических связей с другими атомами. Современные представления о природе химической связи основаны на электронной (спиновой) теории валентности (наибольший вклад в развитие этой теории внесли Г.Льюис и В.Коссель), в соответствии с которой атомы, образуя связи, стремятся к достижению наиболее устойчивой (т.е. имеющей наименьшую энергию) электронной конфигурации. При этом электроны, принимающие участие в образовании химических связей, называются валентными. [c.43]

До открытия электрона невозможно было понять природу химической связи. Правда, понятие о валентности существовало уже в 1852 г. и в эти же годы существовали некоторые представления о геометрических формах молекул. Вант Гофф и Лебель установили тетраэдрическую структуру атома углерода, а Вернер создал стереохимию комплексных ионов. Очевидно, для того чтобы молекула имела определенную геометрическую форму, должны существовать какие-то связывающие силы между ее частями. В структурных формулах такую химическую связь между связанными атомами изображали черточкой. Она указывала на существование связи, но, разумеется, не давала никакого описания ее природы. Незадолго до открытия электрона Аррениус предположил существование свободных ионов. На основе этого предположения были сделаны многочисленные попытки найти объяснение силам, связывающим атомы. Хотя эти попытки были неудачными, они содействовали представлению об электрическом заряде как основе образования связи. После открытия электрона стало возможно дальнейшее развитие теории связи. В течение немногих лет, основываясь на положительно и отрицательно заряженных атомах, было предлол<ено много разных объяснений образованию связи, но почти не было попыток связать заряды атома с его строением. В 1916 г. Льюис предложил свою теорию валентности. С тех пор было много сделано в области применения математики в теории валентности, но в основе представления о химической связи лежит по-прежнему теория Льюиса. Согласно Полингу , химическая связь возникает между двумя атомами в том случае, если связывающая атомы сила настолько велика, что приводит к образованию достаточно устойчивого агрегата, чтобы обеспечить его существование в виде самостоятельной частицы. Обычно различают пять типов химической связи ионная, ковалентная, металлическая, связь, обусловленная силами Ван-дер-Ваальса, и водородная, причем три первых очень прочны. Все эти связи одинаково важны, но металлическая связь здесь не будет рассмотрена о ней можно прочесть в других источниках . [c.134]

При подготовке настоящего издания большинство разделов коренным образом переработано, а некоторые из них написаны заново, в частности глава П1, в которой дано строение атома с привлечением некоторых понятий квантовой механики. На основе представлений о закономерностях формирования электронных оболочек атомов рассматриваются периодический закон и периодическая система химических элементов. Изложение природы химической связи, валентности элементов, строения молекул тесно связано со строением атомов. Существенной переработке подверглись главы Скорость химических реакций. Химическое равновесие , Растворы. Электролитическая диссоциация. Электролиз . В эти главы включен ряд новых тем зависимость скорости реакции от температурь ) химическое равновесие, гидролиз солей и др. [c.3]

Разрабатывая теорию химического строения, Бутлеров не ста зил перед собой задачу выяснения природы химической связи, справедливо считая, что химия в то время еще не была готова к решению этой задачи. Действительно, необходимой предпосыл кой создания теории химической связи было выяснение строения атома. Лишь после того, как стали известны основные черты элеК тронной структуры атомов, появилась возможность для разработки такой теории. В 1916 г. американский физико-химик Дж. Льюис высказал предположение, что химическая связь возникает путем образования электронной пары, одновременно принадлежащей двум атомам эта идея послужила исходным пунктом для разработки современной теории ковалентной связи. В том же 1916 г. немецкий ученый В. Коссель предположил, что при взаимодействии двух атомов один нз них отдает, а другой принимает электроны при этом первый атом превращается в положительно заряженный, а второй — в отрицательно заряженный ион взаиМ ное электростатическое притяжеиие образовавшихся ионов и приводит к образованию устойчивого соединения. Дальнейшее развитие идей Косселя привело к созданию современных представлений [c.119]

Г. Люисом (1923) была предложена электронная теория кислот и оснований, основанная на современных представлениях о природе химической связи, главным образом донорно-акцепторной. По Льюису, кислота — акцептор неподелен-иой пары электронов, т. е. реагент, присоединяющий пару электронов основание — донор электронной пары, т. е. реагент, отдающий пару электронов, например [c.30]

В начале столетия с развитием электронных представлений в химии главные валентности Вернера были интерпретированы, как ионные связи, а побочные — как ковалентные связи. В то же время было отмечено, что лигандами обязательно являются атомы или молекулы, обладающие неподеленными парами электронов. Например, в приведенном выше комплексе кобальта (П1) во внутренней сфере находятся хлорид-ион [ С1 ] и молекулы аммиака HgN. Позднее для объяснения природы химической связи в комплексных соединениях были созданы три тео- рии. Первой из них была тео- [c.210]

Понятие о квантовой химии. В самом общем виде квантовая химия — это приложение современной квантовой теории для рещения химических проблем. Она занимается изучением строения и физико-химических свойств молекул, радикалов, комплексов н кристаллов на основе представлений современных квантовых теорий, в частности квантовой механики. Квантовая химия охватывает учение о природе химической связи, об электронной структуре молекул и других объектов исследования химии, а также вскрывает взаимосвязь между структурой и свойствами, включая реакционную способность веществ. Квантовая химия — современное учение о химическом и кристаллохимическом строении вещества, а также взаимосвязи между строением и свойствами на основе представлений и методов квантовой механики. Таким образом, квантовая химия представляет собой дисциплину на стыке физики и химии и имеет первостепенное значение для всей современной химии.. [c.88]

КВАНТОВАЯ ХИМИЯ - учение о строении и физико-химических свойствах молекул, ионов, радикалов, комплексов. Основывается на представлениях современной квантовой теории, в частности, на применении квантовой механики. К. X. охватывает учение о природе химической связи, валентность, электронную структуру молекул, спектроскопические, электрические и магнитные свойства молекул, силу взаимодействия и реакционную способность молекул. К. х. является теоретической дисциплиной, находящейся на стыке физики и химии, и тесно смыкается с теоретической атомной и молекулярной физикой. [c.124]

Подлинное теоретическое понимание природы химической связи было достигнуто лишь на основе квантовой механики, которая обосновала сам механизм спаривания электронов, ввела представление о а- и л-связях, объяснила направленность и насыщаемость связей. [c.31]

Цель книги — показать, как по картине рассеяния рентгеновского излучения, электронов и нейтронов определяется молекулярная структура веществ от простейших по составу до сложных биологических объектов обобщить результаты исследований строения молекул, структуры различных типов индивидуальных жидкостей, металлических расплавов, растворов электролитов и неэлектролитов, жидких кристаллов н аморфных веществ изложить теорию рассеяния рентгеновского излучения иод обычными и малыми углами, дифракции электронов и нейтронов, методику и технику эксперимепта, общие представления о природе химических связей и сил межмолекулярного взаимодействия. В основу книги положены лекционные курсы, читаемые для студентов Киевского ордена Ленина государственного университета имени Т. Г. Шевченко, специализирующихся по молекулярной физике, а также написанное автором учебное пособие Структурный анализ жидкостей (1971). [c.3]

Представления об электронной природе химической связи возникли в начале текущего столетия. [c.95]

Перейдем теперь к более глубокому рассмотрению природы химической связи в координационных комплексах, основанному на представлениях теории поля лигандов, которая позволяет объяснить окраску, магнитные свойства и другие особенности поведения этих соединений. Обсудим влияние электрического поля, создаваемого несколькими заряженными лигандами, на валентные электроны центрального иона. Отрицательно заряженные лиганды отталкивают электроны центрального иона, причем максимальное влияние они оказывают на самые внешние электроны. В частности, наиболее сильное воздействие со стороны лигандов испытывает диффузное облако валентных -электронов центрального иона, т. е. электронов, находящихся на самом внешнем /-подуровне. У свободного (или, как говорят, изолированного) иона все пять d-op6ma-лей имеют одинаковую энергию. Если на й(-под-уровне находится один электрон, он может занимать любую из пяти /-орбиталей с равной вероятностью. Представим себе теперь, что мы приближаем к катиону шесть одинаковых лигандов, образующих вместе с ним октаэдрический комплекс типа А1Рб . Из рис. 23.10 видно, что при этом /,2- и с1 2 , ,2-орбитали центрального иона окажутся сконцентрированными вдоль координатных осей, в направлении к приближающимся лигандам, тогда как с1 - и ,,-орбитали концентрируются в областях между координатными осями. Если на /-уровне центрального иона имеется один электрон, он будет предпочтительно располагаться на с1 -, - или / -орбиталях, избегая отталкивания электрическим полем лигандов. Другими словами, энергетический -подуровень расщепляется на два новых подуровня, одному из которых отвечают три орбитали, а другому — [c.414]

В следующем параграфе мы переходим к рассмотрению вопросов, связанных с природой химической связи и весьма существенными для нас окажутся представления о различимости и неразличимости электронов, а также значения концентраций этих частиц В атоме и твердом теле. В связи с этим заметим, что электроны сами по себе являются неразличимыми частицами, а та различимость, о которой мы говорили выше, связана с различными кван- [c.60]

Электронные представления о природе химической связи. [c.25]

Современная химия принадлежит к числу фундаментальных наук, быстро развивающихся в последнее время. Поэтому содержание химии, преподаваемой в вузах, непрерывно изменяется, пополняясь новыми разделами, отражающими, в частности, современные представления о природе химической связи, координационных соединениях и соединениях переменного состава, закономерностях изменения электронной структуры и свойств химических элементов и их соединений. Педагогическая практика показывает, что введение этих новых разделов эффективно и целесообразно лишь при использовании новых форм обучения. [c.4]

А. М. Бутлеров предполагал, что углерод в органических соединениях четырехвалентен, т. е. может быть соединен с четырьмя другими одновалентными атомами. При этом атомы углерода могут соединяться друг с другом и с атомами различных элементов. Исследования строения атомов и природы химической связи подтвердили эти предположения. Согласно современным электронным представлениям химическая ковалентная связь возникает за счет неспаренных электронов атома. Так, атом углерода при образовании органического соединения переходит из основного электронного состояния в возбужденное (см. гл. 9) [c.294]

В последнее время достаточно широкое распространение получило представление об орбитальном радиусе, под которым понимается теоретически рассчитанное расстояние от ядра до главного максимума электронной плотности внешней орбитали. Радиус внешней орбитали атома или иона определяет атомный или ионный орбитальный радиус. В отличие от эффективного, орбитальный радиус является характеристикой свободного атома или иона, т. е. не зависит от природы химической связи, что создает определенные трудности при использовании таких величин для реальных химических соединений. [c.51]

При помощи квантовой механики удалось выяснить природу химической связи и предсказать строение и свойства простых молекул. Наши представления о ковалентной связи восходят к 1916 г., когда Льюис описал разделение электронной пары между атомами. Считалось, что пара электронов, обобществленная двумя атомами, способствует завершению стабильной электронной конфигурации каждого атома. Этот подход давал только качественную картину химической связи. [c.426]

В последнее время достаточно широкое распространение получило представление об орбитальном радиусе, под которым понимается теоретически рассчитанное расстояние от ядра до главного максимума электронной плотности внешней орбитали Радиус внешней орбитали атома или иона определяет атомный или ионный орбитальный радиус В отличие от эффективного, орбитальный радиус является характеристикой свободного атома или иона, т е не зависит от природы химической связи, что создает определенные трудности при использовании таких величин для реальных химических соединений В табл 4 2, а также в таблицах по атомным характеристикам различных элементов (второй раздел) указаны значения соответствующих радиусов для всех элементов При этом ионные радиусы г приведены по шкале, в которой в качестве базовых используются гр- = = 0,133 нм и го - = 0,140 нм [c.47]

Теоретической основой современных представлений о строении и взаимодействии атомов и молекул, в частности о строении их электронных оболочек и о природе химической связи, является квантовая механика. Атомы и молекулы — это типичные примеры квантово-механических систем. Поведение квантово-механической системы описывается уравнением Шредингера, а ее состояния — решениями этого уравнения — так называемыми волновыми функциями. [c.235]

Фундаментальные химические законы, открытые в прошлом столетии, не были по-настояш,ему осмыслены до появления квантовой химии. Развитие последней позволило раскрыть природу химической связи, механизмы взаимного влияния атомов и меж-молекулярного взаимодействия. Электронные и квантовомеханические представления содействовали прогрессу в области синтеза новых химических соединений. [c.18]

Отмеченные обстоятельства требуют более глубокого, чем ранее, ознакомления студентов-химикрв с вопросами строения вещества на первом курсе вузов. С этой целью написана данная книга. В ней изложены современные представления о строении атомов, молекул, кристаллов и природе химической связи рассмотрены некоторые методы исследования структуры. При изложении методов структурного исследования основное внимание уделено газовой электронографии. Это сделано по двум причинам. Во-первых, электронография, использующая дифракцию электронов, на наш взгляд, является наиболее яркой иллюстрацией представления о волновых свойствах материальных частиц, лежащего в основе квантовой механики. Во-вторых, [c.3]

Затем появилось квантовомеханическое описание атома. Физики обнаружили, что они располагают таким описанием атома, которое (в тех случаях, когда удается справиться с математикой) позволяет достаточно точно предсказывать атомные свойства. К 1930 г. все было подготовлено для настоящего понимания природы химических связей. Однако из-за чисто математических трудностей оно пришло несколько позже. Расчеты простейших молекул Нг и Нг показали, что квантовая механика действительно может объяснить природу химической связи. Возглавляемые несколькими отважными исследователями, такими, как Полинг и Маллнкен, химики начали внедрять квантовомеханические представления в свои теории связи, даже несмотря на то, что количественные расчеты были пока недоступны. Затем, как это бывает всегда, для каждой поставленной задачи стали появляться ответы. Были созданы электронные вычислительные машины, которые очень расширили расчетные возможности. Теперь можно справиться даже с многоатомными молекулами, включающими большое число электронов. Понимание природы химической связи, основанное на квантовой механике, стало более глубоким. [c.9]

В связи с этим ТКП в принципе не может учесть ряда важных эффектов, определяющих природу химической связи в координационных соединениях. Так, ТКП неприложима к гг-комплексам с многоцентровыми орбиталями лигандов, в ТКП не укладываются представления о дативной связи, обусловленной донированием электронной плотности -электронных пар на вакантные орбитали лиганда (связь, аналогичная донорно-акцепторной и играющая существенную роль при образовании некоторых комплексов сильных полей лигандов, например цианидных). Вообще все характеристики кокшлекса, проявляющиеся в поведении лиганда (необычные реакции координированных лигандов, перерасп деление плотносги неспаренных электронов в парамагнитных комплексах по орбиталям [c.433]

Одно из первых конкретных представлений о природе химической связи возникло на основании экспериментального исследования электролиза английским ученым Майклом Фарадеем (1791-1867). (Электролиз означает разрыв на части при помощи электричества .) Если расплавить хлорид натрия, нагрев его выше 80ГС, и погрузить в расплав два электрода (катод и анод), как показано на рис. 1-8, а затем пропустить через расплавленную соль электрический ток, на электродах начнут протекать химические реакции ионы натрия будут мигрировать к катоду (где электроны поступают в расплав) и восстанавливаться там до металлического натрия [c.41]

Природа химической связи, по современным представлениям, объясняется изаимодействие.м электрических полей, образуемых электронами и ядрами атомов, участвующих в создании молекулы. [c.42]

Наша эпоха поражает стремительностью роста научных и технических достижений. На протяжении жизни одного поколения человечество совершило гигантский скачок — от первых планетарных моделей атома до атомных электростанций и ледоколов, от дерзновенных расчетов Циолковского до полетов советских космонавтов. Развитие химической теории, и в частности развитие наших знаний о природе химической связи и закономерностях химических реакций, также отражает этот бурный прогресс науки. Еще 25—30 лет назад можно было слышать утверждения, что электронные обозначения при атомах и связях в химических формулах не стоят даже тех чернил, которые затрачены на их написание . Позднее скептики несколько изменили свое отношение к электронной теории в органической химии, иронически называя ее теорией, которая может все объяснить, но ничего не может предсказать . Теперь эти иронические высказывания уже забыты, электронные представления в органической химии завоевали всеобш.ее признание, их изучают и ими пользуются в повседневной практике. И хотя эта теория еще не совершила своего прыжка в космос , хотя еще не созданы те кибернетические способы управления химическими реакциями, о которых полушутя-полусерьезно пишет в своем предисловии к французскому изданию этой книги проф. Дюфресс, никто уже не сомневается в ее возможностях и Б ее будущем. Хорошей иллюстрацией этого может служить сам факт издания этой книги как первого тома многотомного французского издания, предназначенного быть практическим руководством для химиков-синтетиков. [c.5]

В связи с этим ТКП в принципе не может учесть ряда важных эффектов, определяющих природу химической связи в координационных соединениях. Так, ТКП неприложима к я-комплексам с многоцентровыми орбиталями лигандов, в ТКП не укладываются представления о дативной связи, обусловленной донированием электронной плотности -электронных пар на вакантные орбитали лиганда (связь, аналогичная донорно-акцепторной и играющая существенную роль при образовании некоторых комплексов сильных полей лигандов, например цианидных). Вообще все характе- [c.187]

Так и изображали нитрогруппу в старых учебниках органиче-ской химии. Однако такой способ написания противоречит современным представлениям об электронной природе химических связей заменив каждую связь пятиковалентного азота в нитрогруппе парой электронов, мы получим десятиэлектронную группировку, что нарушает правило октета Можно представить себе, однако, н нмое строение нитрогруппы, не противоречаш,ее правилу октета,— с семиполярной связью. [c.218]

Значительно сложнее вопрос о поведении различных органических соединений на поверхности катализатора. Схемы мультиплетной теории и основанные на них методы расчета энергий связи развиты исходя из предположения об образовании ковалентных связей. Между тем в практику катализа все шире внедряются представления о поверхностных соединениях координационного или кластерного типов. Величины энергий связи реагирующих атомов при этом будут определяться природой химической связи. Поэтому требуются широкие исследования для уточнения энергий связей различных реагирующих атомов с поверхностью катализатора. Тем не менее совместное влияние двух факторов — геометрического и энергетического, с лежащим в их основе электронным строением твердых тел и реагирующих молекул, сохранит свое значение. Возможно только их истолкование на новой основе.. [c.99]

Трактовка природы химической связи во фторидах ксенона возможна с позиций метода МО. Согласно этим представлениям, в дифториде Хер2 образуется одна общая четырехвалентная трехцентровая связь за счет обобществления валентных электронов на СМО и НМО, а РМО остается вакантной, что и обеспечивает устойчивость молекулы (порядок связи 2/д) [c.486]

Достаточно точно объяснить природу химической связи в шетках металлов в рамках тех знаний, которые дает школьная программа по химии, невозможно, поэтому на данном этапе обучения приходится ограничиваться упрощенными представлениями, суть которых сводится к следующему. Когда лтомы типпчны.х электроположительных элементов образуют металлическую решетку, электронные облака валентных электронов этих атомов взаимодействуют между собой, создавая единую систему, единое облако отрицательного заряда, обтекающее со всех сторон остающиеся положительные ионы. Следовательно, связь в типичной металлической решетке является ненаправленной. В свою очередь, ненаправленность связен приводит к тому, что атомы располагаются в металлической решетке наиболее простым способом, образуя так называемые плотные упаковки , т. е. максимально плотно занимая пространство. [c.134]

В соответствии с представлениями о природе химической связи в молекуле монооксида углерода имеются неподеленные пары электронов ( С=0 ) пара электронов у атома углерода, более склонного к образованию ковалентных связей, может быть предоставлена для формирования связи по доиорио-акцепторному механизму. [c.104]

Для атомов, входящих в состав молекул, молекулярных ионов или радикалов характерно образование вполне определенного числа химических связей. Это число называется валент.ност.ью, оно играет исключительную роль в химии. Современные представления о природе химической связи основаны на электронной (спиновой) т.еории валентности, в соответствии с которой валентность атома определяется числом его неспаренных электронов, которые называют валент.ными. Так как число неспаренных электронов у атома всегда ограничено (см. предыдущую главу), то валентность выражается всегда небольшими целыми числами. [c.30]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология