2014-02-12
715
«Химическая связь, строение молекул и строение вещества»
После изучения и разработки теоретических основ строения атома, следующим этапом в изучении строения вещества стало исследование природы химической связи, так как без этого нельзя было объяснить и спрогнозировать состав и строение молекул – частиц включающих два и более атомов.
1. СТРОЕНИЕ МОЛЕКУЛЫ ВОДОРОДА
В 1927 г. Гайтлер и Лондон выполнили квантово-механический расчет образования молекулы водорода. Результаты этого расчета приведены на рисунках 1 и 2.
| |||
| |||
Из рисунка 1 следует, что по мере сближения атомов с параллельными спинами (кривая 3) энергия системы резко возрастает, то есть химическая связь не образуется. Если спины атомов антипараллельны (противоположны по знаку), то с уменьшением расстояния между атомами энергия системы вначале уменьшается, проходя через некий минимум (участок a-b), а затем увеличивается (участок b-c). Следовательно, образование химической связи возможно, если спины атомов антипараллельны.
|
|
|
Из рисунка 2 видно, что расстояние между центрами атомов в молекуле меньше суммы радиусов двух атомов, то есть происходит взаимное перекрытие электронных облаков. Область перекрытия имеет избыточный отрицательный заряд и электростатически притягивается к ядрам атомов, что обеспечивает между ними химическую связь. Расчет энергии системы из трех атомов водорода не приводит к уменьшению энергии, то есть химическая связь является двухэлектронной и имеет электрическую природу. Расчеты Гайтлера и Лондона положили начало квантовомеханическим методам описания химической связи. Наиболее часто применяются метод валентных связей (МВС) и метод молекулярных орбиталей (ММО).
В последующем материале будет применяться только метод валентных связей.
