
- •Начала квантовой химии и строение молекул
- •Решаемые задачи:
- •Модель Томсона (1904 г.)
- •Взаимное расположение электронов в атоме
- •Х. Гейгер и е. Марсден (1906-1909 г.)
- •Планетарная модель атома:
- •Серия Бальмера в спектре атома водорода (снизу указаны длины волн соответствующих линий в нм).
- •II. Способность атома поглощать и испускать излучение подчиняется закону, по которому излучение, связанное с переходом, должно быть монохроматическим и иметь частоту ν, определяемую соотношением
- •Зависимость силы анодного тока в цепи от ускоряющей разности потенциалов eVа.
- •Некоторые допустимые решения волнового уравнения для одномерных колебаний натянутой струны.
- •УравнениеШредингера
- •Решение уравнения Шредингера для простейших модельных систем
- •Квантовое число m может принимать значения
- •Спиновые квантовые числа некоторых элементарных частиц и атомных ядер.
- •Физический смысл квантовых чисел электрона
- •1. Размеры орбитали.
- •2. Энергию электронов, находящихся на орбитали.
- •Радиальное распределение для орбиталей атома водорода.
- •Теория и методы описания химической связи и строения молекул Метод валентных связей
- •В молекуле н2.
- •Зависимость полной энергии молекулы водорода от межъядерного расстояния
- •Результаты теоретических и экспериментальных определений энергии и длины связи в молекуле н2
- •Основные принципы метода
- •1. Перекрывающиеся ао должны иметь близкие энергии.
- •2. Взаимодействующие ао должны перекрываться в значительной области пространства.
- •3. Ао должны обладать одинаковыми свойствами симметрии относительно оси связи в молекуле.
- •Изменение значений scc в зависимости от межатомного расстояния с─с
- •Водородоподобные.
- •Слетеровские функции (sto).
- •Гауссовские функции (gto). Наименьшие базисные наборы, обеспечивающие описание
- •Число кулоновскихинтеграллов для молекуле пропана, возникающих в различных методах расчета.
- •Сравнительная характеристика полуэмпирических методов.
- •Indo – Intermediate Neglect of Differential Overlap – частичное пренебрежение дифференциальным перекрыванием.
- •Симметрия молекулярных систем Элементы и операции симметрии
- •Оси и плоскости симметрии куба
- •Плоскости симметрии на примере комплексного иона [CuF4]─.
- •1. Правило соответствия
- •2. Правило ассоциативности группового умножения
- •Квантово-химическое описание реакций Квантовая теория химических реакций Понятие о поверхностях потенциальной энергии.
- •Симметрия и относительная энергия мо бутадиена (а) и этилена (б).
- •Схемы строения переходных комплексов для реакции димеризации этилена и взаимодействия этилена с бутадиеном.
- •Симметрия переходного состояния реакции взаимодействия этилена с бутадиеном
Серия Бальмера в спектре атома водорода (снизу указаны длины волн соответствующих линий в нм).
Длины волн линий серии Бальмера.
Линия |
k |
λ, нм (эксперимент) |
λ, нм (вычислено И. Бальмером) |
Нα |
3 |
656,285 |
656,279 |
Нβ |
4 |
486,132 |
486,133 |
Нγ |
5 |
434,046 |
434,047 |
Нδ |
6 |
410,173 |
410,174 |
Нε |
7 |
397,007 |
397,008 |
Нζ |
8 |
388,905 |
388,906 |
К. Рунге - формулу Бальмера, можно записать виде (1886 г.):
|
|
b - некоторая константа, с – скорость света в вакууме, ν – частота колебаний.
И.Р. Ридберг (1890 г.) предложил записывать формулу Бальмера в виде:
|
|
п и k — целые числа, постоянная R∞ = 109677,58 см–1 называется с постоянной Ридберга.
Серия Лаймана (1914 г., дальняя УФ область):
|
|
Серия Пашена (1908 г., Ф. Пашен, ИК область):
|
|
Серия Брэккета (1922 г.)
|
|
и серия Пфунда (1924 г.)
|
|
Расположение линий в спектральных сериях определяется разностью двух величин (спектральных термов) Т, одна из которых зависит только от номера серии и постоянна для всех линий данной серии, а вторая зависит от номера линии в этой серии:
|
|
В. Ритц (1908 г.) - комбинационный принцип: волновые числа спектральных линий можно представить в виде разности характерных для атомов данного элемента величин – термов.
Следствие: если в спектре наблюдаются линии с заданными частотами, то могут наблюдаться и линии, соответствующие суммам и разностям этих частот.
Всю систему термов для атома водорода можно получить из равенства:
|
|
Н. Бор назвал значения чисел п в этом уравнении «квантовыми числами» (порядковыми номерами энергетических уровней).
Важнейшей характеристикой спектральных свойств атома является полный набор термов как определяющий все возможные спектральные линии.
Постулаты Бора и их экспериментальное подтверждение.
Н. Бор предложил (1913 г.) первую неклассическую модель атома, взяв за основу планетарную модель атома Резерфорда и применив к ней положения квантовой теории излучения. Электроны считались корпускулами, обладающими при этом удивительными свойствами, которые были определены в постулатах Бора.
Постулаты Н. Бора (1926 г.):
I. Атомная система устойчива только для определенной совокупности состояний - «стационарных состояний», которая в общем случае соответствует дискретной последовательности значений энергии атома. Каждое изменение этой энергии связано с полным «переходом» атома из одного стационарного состояния в другое.