4.3.3. Химическая связь

Содержание

Слайд 2

Разрешенные орбитали заполняются двумя электронами на каждую, начиная с
наинизшего.состояния

Рассматриваем только

Разрешенные орбитали заполняются двумя электронами на каждую, начиная с наинизшего.состояния Рассматриваем только
внешнюю, валентную, орбиталь

Пусть на ней только один электрон.

Отличие от атома

Каждому электрону
соответствует

Молекулярная орбиталь

Волновая функция ψ

Многоцентровая задача

Не участвуют в
образовании
химической связи

Вид их волновых функций и собственные значения энергии
сохраняются после образования химической связи

Двухатомная молекула АВ

Собственное значение энергии

Электроны внутренних
оболочек

Слайд 3

ψ должна быть близка к ψВ.

Метод линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО)

ψ должна быть близка к ψВ. Метод линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО)

ψ = сАψА + сВψВ

сА и сВ - коэффициенты, которые необходимо найти

Вариационный принцип Ритца

Основному состоянию отвечают ψ,
обеспечивающие минимальное
значение собственной энергии

Умножаем уравнение Шредингера слева на ψ*,
интегрируем по всему пространству

Молекулярная орбиталь ψ не должна значительно
отличаться от ψА свободнго атома А

Около ядра А

Около ядра В

Значение гамильтониана преимущественно
определяется свойствами остова А

Слайд 4

Появляются интегралы

Ei близка к значению энергии электрона
в основном состоянии свободного атома

Резонансный

Появляются интегралы Ei близка к значению энергии электрона в основном состоянии свободного
интеграл

Интеграл перекрывания

Требование минимальности энергии

Секулярные или вековые уравнения

Слайд 5

Чтобы система имела решение,
необходимо
равенство нулю детерминанта

Чтобы система имела решение,

Чтобы система имела решение, необходимо равенство нулю детерминанта Чтобы система имела решение,

необходимо
равенство нулю детерминанта

Левая часть ≡ f(E)

Пусть ЕА < EB

Решение - точки пересечения f(E)
с осью абсцисс

При энергиях ЕА и EB → f(E)<0

Решения уравнения
справа от EB и слева от ЕА

Энергетический промежуток между собственными значениями, отвечающим
комбинированной волновой функции, оказывается больше.
Уровни «отталкиваются» друг от друга.

Слайд 6

Промежуток зависит от расстояния
между ядрами R

Промежуток зависит от расстояния
между

Промежуток зависит от расстояния между ядрами R Промежуток зависит от расстояния между
ядрами R

Собственные значения Е, соответствующие комбинированной ψ,
не равны друг другу вследствие взаимного отталкивания уровней

Правило справедливо
и для многоатомных молекул

Справедливо, когда ψА и ψВ
имеют одинаковую симметрию.

Правило непересечения

При разной симметрии
β и S равны 0 или малы

ЕА(R) и EB(R) пересекаются

Два решения для комбинированной ψ.
Одно ниже, другое - выше

ЕА(R) и EB(R) не пересекаются

Энергия комбинированной волновой
функции не отличается от ЕА и EB

Слайд 7

Двухатомная молекула
с одинаковыми ядрами

Двухатомная молекула
с одинаковыми ядрами

Гомоядерная молекула

Простейшая система -

Двухатомная молекула с одинаковыми ядрами Двухатомная молекула с одинаковыми ядрами Гомоядерная молекула
Н2+

EA= EB= EH

Дважды вырожденный уровень
расщепляется на два.

Нижний уровень

Минимум при R=R0
Энергия связи l0.

Устойчивое
состояние

Связывающая
молекулярная орбиталь

Верхний уровень

Молекула неустойчива,
самопроизвольно
распадается

Разрыхляющая или
антисвязывающая
молекулярная орбиталь

Антисвязывающая смещена больше, чем связывающая

Слайд 8

Образование химической связи в молекуле Не2 не возможно

Образование химической связи в молекуле

Образование химической связи в молекуле Не2 не возможно Образование химической связи в
Не2 не возможно

Связывающее состояние

Молекулярный ион водорода

Разрыхляющее состояние

Слайд 9

Плоскость, проходящая через середину, является узловой

Плоскость, проходящая через середину, является

Плоскость, проходящая через середину, является узловой Плоскость, проходящая через середину, является узловой
узловой

Связывающая МО симметрична
относительно центра молекулы

Разрыхляющая – антисимметрична

g - четная /gerade/

σg1s

σu*1s

u - нечетная /ungerade /

Связывающая МО

Заряд электрона в большей степени сконцентрирован в середине между ядрами, чем при простой суперпозиции электронных плотностей.

Протяженность связывающей МО в направлении, перпендикулярном оси молекулы, не велика Ее “эффективная” толщина меньше равновесного
межъядерного расстояния.

Антисвязывающая МО

Электронная плотность «выталкивается» из середины между ядрами

При пересечении плоскости ψ изменяет знак

σ-орбитали

Обе МО симметричны относительно
вращения вокруг оси молекулы

Слайд 10

Электронная плотность
концентрируется в области
между ядрами

Электронная плотность
концентрируется в области
между

Электронная плотность концентрируется в области между ядрами Электронная плотность концентрируется в области
ядрами

Кулоновская энергия оказывается больше, поскольку взаимодействует
с обоими ядрами, а не с одним

Несколько повышается кинетическая энергия
электрона. Поперечное сжатие электронного
облака приводит к уменьшению объема,
в котором находится электрон

МО, симметричные относительно вращения
вокруг оси молекулы называют σ- орбиталями,
а не имеющей таковой - π-орбиталями

Иногда указывают, из каких атомных орбиталей они образованы. Чтобы выделить разрыхляющие орбитали, ставят значок *.

Химическая связь

Имя файла: 4.3.3.-Химическая-связь.pptx
Количество просмотров: 89
Количество скачиваний: 0