Квантовая теория. Ч. 3. Копытин И.В - 52 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

внешняя оболочка достраивается за счет f -подоболочки из оболочки,
предшествующей предвнешней. Приведем примеры.
а) La: [Xe] 5d 6s
6
;
б) Ce: [Xe] 4f
2
6s
2
;
в) Pr: [Xe] 4f
3
6s
2
.
2.7. Двухатомные молекулы. Химическая связь
Многообразие химических веществ обусловлено тем, что атомы могут об-
разовывать устойчивые ассоциации: молекулы, кристаллы, комплексы, кла-
стеры и т.д. Межатомные силы могут иметь различную природу. Здесь мы
рассмотрим лишь два типа химической связи.
2.7.1. Ионная (гетерополярная) связь
Связь такого типа присутствует, например, в хлорводороде (HCl). Ка-
чественно она объясняется теорией Косселя. Согласно этой теории, внеш-
няя оболочка окислителя Cl, имеющая конфигурацию 3s
2
3p
5
, достраивается
до замкнутой, отбирая недостающий электрон у водорода (рис. 2.5.). При
этом образуются положительный H
+
и отрицательный Cl
−
ионы. Возникаю-
щие при этом электростатические силы как раз и обеспечивают химическую
связь. Смысл названия связи становится очевидным. Механизм ее осуществ-
ления объясняется в терминах классической механики. Квантовые законы
требуются лишь для количественного описания.
2.7.2. Ковалентная (гомеополярная) связь
Эта связь характерна для двухатом-
H
Cl
-
.
.
.
.
..
.
.
+
Рис. 2.5.
ных простых молекул: H
2
, N
2
, O
2
, F
2
, Cl
2
и т. д. Классическая механика не позво-
ляет объяснить устойчивую связь между
нейтральными атомами (никакое асим-
метричное перераспределение электрон-
ной плотности здесь невозможно вви-
ду явной симметрии молекул). Ниже мы
качественно продемонстрируем возмож-
ность связывания двух атомов водорода
в молекулу H
2
на основе законов кванто-
вой механики.
Молекула H
2
состоит из четырех частиц: двух протонов и двух электро-
нов. На рис.2.6. протоны обозначены буквами «A» и «B», а электроны — циф-
рами «1» и «2». Будем обозначать координаты электронов радиус-векторами
r
1
,r
2
. Потенциальная энергия такой четырехчастичной системы состоит из
шести слагаемых. Поэтому замкнутое аналитическое решение соответству-
ющего стационарного уравнения Шредингера невозможно. Для упрощения
52
внешняя оболочка достраивается за счет f -подоболочки из оболочки,
предшествующей предвнешней. Приведем примеры.
   а) La: [Xe] 5d 6s6 ;
   б) Ce: [Xe] 4f 2 6s2 ;
   в) Pr: [Xe] 4f 3 6s2 .

2.7.     Двухатомные молекулы. Химическая связь
   Многообразие химических веществ обусловлено тем, что атомы могут об-
разовывать устойчивые ассоциации: молекулы, кристаллы, комплексы, кла-
стеры и т.д. Межатомные силы могут иметь различную природу. Здесь мы
рассмотрим лишь два типа химической связи.

2.7.1.    Ионная (гетерополярная) связь
   Связь такого типа присутствует, например, в хлорводороде (HCl). Ка-
чественно она объясняется теорией Косселя. Согласно этой теории, внеш-
няя оболочка окислителя Cl, имеющая конфигурацию 3s2 3p5 , достраивается
до замкнутой, отбирая недостающий электрон у водорода (рис. 2.5.). При
этом образуются положительный H+ и отрицательный Cl− ионы. Возникаю-
щие при этом электростатические силы как раз и обеспечивают химическую
связь. Смысл названия связи становится очевидным. Механизм ее осуществ-
ления объясняется в терминах классической механики. Квантовые законы
требуются лишь для количественного описания.

2.7.2.    Ковалентная (гомеополярная) связь
      Эта связь характерна для двухатом-
ных простых молекул: H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2
и т. д. Классическая механика не позво-
ляет объяснить устойчивую связь между                       ..
нейтральными атомами (никакое асим-               + -
метричное перераспределение электрон-
ной плотности здесь невозможно вви-
                                             H           .. Cl..
                                                            ..
ду явной симметрии молекул). Ниже мы
качественно продемонстрируем возмож-
ность связывания двух атомов водорода                 Рис. 2.5.
в молекулу H2 на основе законов кванто-
вой механики.
      Молекула H2 состоит из четырех частиц: двух протонов и двух электро-
нов. На рис.2.6. протоны обозначены буквами «A» и «B», а электроны — циф-
рами «1» и «2». Будем обозначать координаты электронов радиус-векторами
r 1 ,r 2 . Потенциальная энергия такой четырехчастичной системы состоит из
шести слагаемых. Поэтому замкнутое аналитическое решение соответству-
ющего стационарного уравнения Шредингера невозможно. Для упрощения



                                   52

Страницы