Задачи и упражнения
Пример 20. На основе метода МО объяснить, почему не существуют молекулы He2; Be2; Ne2.
Решение. Распределим электроны по молекулярным орбиталям в указанных частицах и определим кратность связи:
He2 КК; кратность связи = (2–2):2 = 0
Be2 КК (σ2s)2(σ2s*)2; кратность связи = (4–4):2 = 0
Ne2 КК (σ2s)2(σ2s*)2(π2p)4(σ2pz)2(π2p*)4(σ2pz*)2; кратность связи = (10–10):2 = 0
Нулевая кратность связи и есть объяснение того факта, что приведенные молекулы не существуют, тогда как молекулярные ионы типа He2+ и Be2+ существуют.
Пример 21. Объяснить следующие изменения энтальпии связи при переходе от нейтральных молекул к ионам
NO и NO+; O2 и O2+; N2 и N2–
ΔН связи, кДж/моль 623 1048 494 629 940 ?
Оценить энтальпию связи в ионе N2–.
Решение. Распределение электронов по молекулярным орбиталям для рассматриваемых частиц
NO КК (σ2s)2(σ2s*)2(π2p)4(σ2pz)2(π2px*)1
15 ē кратность связи = (10–5):2 = 2,5
NO+ КК (σ2s)2(σ2s*)2(π2p)4(σ2pz)2
14 ē кратность связи = (10–4):2 = 3
O2 КК (σ2s)2(σ2s*)2(π2p)4(σ2pz)2(π2px*)1(π2py*)1
16 ē кратность связи = (10–6):2 = 2
O2+ КК (σ2s)2(σ2s*)2(π2p)4(σ2pz)2(π2px*)1
15 ē кратность связи = (10–5):2 = 2,5
Увеличение энтальпии связи при переходе от нейтральных молекул NO и O2 к молекулярным ионам NO+ и O2+ связано с увеличением кратности связи. При этом полезно отметить, что изоэлектронные частицы NO и O2+, имеющие одинаковую кратность связи, характеризуются практически совпадающими значениями энтальпии связи. Распределение электронов по молекулярным орбиталям N2 и N2–:
N2 КК (σ2s)2(σ2s*)2(π2p)4(σ2pz)2
14 ē кратность связи = (10–4):2 = 3
N2– КК (σ2s)2(σ2s*)2(π2p)4(σ2pz)2(π2px*)1
15 ē кратность связи = (10–5):2 = 2,5
Как видно, при переходе от N2 к N2– кратность связи уменьшается на 0,5; и частица N2– изоэлектронна частицам NО и О2+. Отсюда можно предположить, что энтальпия связи в N2– будет близка к значениям, характеризующим энтальпии связей в NО и О2+, и составлять величину порядка 600–650 кДж/моль.
Рекомендуемая литература
-
Минкин В.И., Симкин Б.М., Миняев Р.М. Теория строения молекул. М.: Высш. школа, 1979, 407 с.
-
Эткинс П. Кванты. Справочник концепций. М.: Мир, 1977, 496 с.
-
Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. М.: Высш. школа. 1978, 300 с.
-
Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия. 1981, 632 с.
-
Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. школа. 1988, 640 с.
-
Гуров А.А., Бадаев Ф.З., Овчаренко Л.П., Шаповал В.Н. Химия. М.: Изд. МВТУ им. Н.Э. Баумана. 2004, 777 с.
Оглавление
|
Введение |
3 |
|
1. Строение атома |
4 |
|
1.1. Спектры испускания |
4 |
|
1.2. Теория Н. Бора |
7 |
|
1.3. Волновые свойства материальных объектов |
11 |
|
1.4. Представление о квантовой механике |
14 |
|
1.5. Характеристика состояния электрона в атоме системой квантовых чисел |
16 |
|
Задачи и упражнения |
23 |
|
2. Периодический закон Д.И. Менделеева |
27 |
|
2.1. Периодическая система элементов |
27 |
|
2.2. Периодический закон и электронное строение атомов элементов |
29 |
|
2.3. Примеры периодического изменения свойств |
33 |
|
2.3.1. Атомные и ионные радиусы |
33 |
|
2.3.2. Энергия ионизации |
40 |
|
Задачи и упражнения |
42 |
|
3. Химическая связь и строение молекул |
46 |
|
3.1. Типы химической связи |
46 |
|
3.2. Донорно-акцепторный механизм образования связи |
48 |
|
3.3. Основные характеристики химической связи |
52 |
|
3.4. Квантово-химическое описание ковалентной связи |
55 |
|
3.5. Геометрия молекул |
63 |
|
3.5.1. Гибридные представления |
65 |
|
3.5.2. Метод Гиллеспи |
69 |
|
3.6. Метод наложения валентных схем |
72 |
|
Задачи и упражнения |
73 |
|
4. Химическая связь в комплексных соединениях |
84 |
|
4.1. Метод валентных связей |
84 |
|
4.2. Теория кристаллического поля |
88 |
|
Задачи и упражнения |
94 |
|
5. Метод молекулярных орбиталей |
97 |
|
Задачи и упражнения |
103 |
|
Рекомендуемая литература |
105 |