Химическая связь и строение молекул

Содержание

Слайд 2

Химическая связь

Химическая связь

Слайд 3

Потенциальная кривая

Потенциальная кривая

Слайд 5

Атомная орбиталь

Одноцентровая волновая функция описывающая состояние электрона в атоме и зависящая от

Атомная орбиталь Одноцентровая волновая функция описывающая состояние электрона в атоме и зависящая
трех квантовых чисел

ψ(r, ϑ, ϕ) =f(n,l,m)

АО = nlm

Слайд 6

Спин – орбиталь электрона.

χI = ϕ(r, ϑ, ϕ)* σ (i)= f(n,l,m,ms)
σ

Спин – орбиталь электрона. χI = ϕ(r, ϑ, ϕ)* σ (i)= f(n,l,m,ms)
(↑) ms = +1/2 а.е.
σ (↓) ms = -1/2 а.е.
Пример
χ1 = 1so* σ (↑) ≡ 1so(1)
В общем случае χ1 ≡ ϕ(1)

Слайд 7

Полная волновая функция атома и молекулы.

Состояние системы содержащей несколько электронов описывается

Полная волновая функция атома и молекулы. Состояние системы содержащей несколько электронов описывается
полной волновой функцией, учитывающей квантовые состояния для всех электронов, т.е. совокуп-ностью спин-орбиталей χI .
χат = П χI ; χмол = П χI

Слайд 8

Метод валентных схем (МВС)

Рассмотрим молекулу Н2, которую построим из двух АО

Метод валентных схем (МВС) Рассмотрим молекулу Н2, которую построим из двух АО
атомов Н.
AO для Н1 – 1s0 и χ1 = 1s0,a*σ(1)= 1s0,a(1)= ϕH,a (1)
для Н2 – 1s0 и χ2 = 1s0,b *σ(2)= 1s0,b(2) = ϕH,b (2)

Слайд 9

Метод молекулярных орбиталей (ММО)

Метод молекулярных орбиталей (ММО)

Слайд 10

Метод молекулярных орбиталей

Метод молекулярных орбиталей

Слайд 11

Ионная связь

Ионная связь

Слайд 12

МВС

Связь образуется между атомами, имеющими неспаренные электроны с антипараллельными спинами.
Образование

МВС Связь образуется между атомами, имеющими неспаренные электроны с антипараллельными спинами. Образование
химической связи обусловлено повышенной электронной плотностью между ядрами. Возникает ковалентная двухэлектрон-ная двухцентровая связь, которую наглядно можно изобразить в виде черточки валентности Н-Н.
Прочность химической связи в большой степени определяется перекрыванием электронных облаков взаимодействующих атомов, или АО.

Слайд 13

Метод валентных схем (МВС)

Метод валентных схем (МВС)

Слайд 14

Гипервалентность и гибридизация ОА

Гипервалентность и гибридизация ОА

Слайд 15

Донорно-акцепторное взаимодействие

Донорно-акцепторное взаимодействие

Слайд 17

Метод молекулярных орбиталей

H = Te1 +Te2 +ΣΣUaei + Ue1e2 + Uab

H

Метод молекулярных орбиталей H = Te1 +Te2 +ΣΣUaei + Ue1e2 + Uab
= -1/2∇2е1-1/2∇2е2 - ΣΣZa/ri + 1/r12 + Z2/R в а.е.

Слайд 18

Точное решение уравнения Шредингера

Точное решение уравнения Шредингера для многоэлектронной молекулы

Точное решение уравнения Шредингера Точное решение уравнения Шредингера для многоэлектронной молекулы решить
решить невозможно

Причина:
Потенциальная энергия взаимо-действия между электронами е1 и е2
Ueiej = ΣΣ1/rij

Слайд 19

Решение для Н2+

H = -1/2∇2е1- (Za/r1 + Zb/r2 ) +Z2/R

Решение для Н2+ H = -1/2∇2е1- (Za/r1 + Zb/r2 ) +Z2/R (в
(в а.е.)

Общий подход к решению молекулярных структур
ΨМ = R(r)Θ(ϑ)Φ(ϕ) = Z(ξ)H(η)Φ(ϕ) = f(n,l,λ)
Сферические Цилиндрические
координаты коoрдинаты

ĤΨМ(r, ϑ,ϕ) = E ΨМ(r, ϑ,ϕ)

Слайд 20

Цилиндрические координаты

ξ = (ra + rb )/RAB 1 ≤ ξ

Цилиндрические координаты ξ = (ra + rb )/RAB 1 ≤ ξ ≤∝
≤∝ (зета)
η = (ra - rb )/RAB -1 ≤ η ≤+1 (эта)

Слайд 21

Анализ решения

Для молекулы квантовые числа n и l не имеют

Анализ решения Для молекулы квантовые числа n и l не имеют физического
физического смысла и не постоянные.
Квантовое число λ является решением Φ(ϕ) = Аexp(iλϕ) и называется осевым квантовым числом |λ| = 0, 1, 2, 3

Слайд 22

Обозначение МО для двухатом-ных молекул

|λ| 0 1 2 3
МО

Обозначение МО для двухатом-ных молекул |λ| 0 1 2 3 МО σ
σ π δ ϕ
МО = NλΩ
где N – номер МО по мере возрастания энергии.
Ω - индекс указывающий симметрию относительно операции инверсии î. Возможны два случая:
îϕ = +1*ϕ ( g – четная) или
îϕ = -1*ϕ (u – нечетная) функция

Слайд 23

Осевое квантовое число λ

Квантовое число λ в молекуле может быть сопоставлено

Осевое квантовое число λ Квантовое число λ в молекуле может быть сопоставлено
с кв.числом m в атоме, если расположить молекулу по оси Z и рассмотреть проекцию на плоскость XY

îϕ = +1*ϕ