Метод спиновой теории валентности, или метод валентных схем

Впервые с позиций квантовой механики природу сил в молекуле водо­рода объяснили В. Гейтлер и Ф. Лондон в 1927 г. Они осуществили прибли­женный расчет на основании уравнения Шредингера и нашли зависимость потенциальной энергии системы, состоящей из двух атомов водорода, от рас­стояния между их ядрами. Они выяснили, что результаты расчета зависят от того, одинаковы или противоположны по знаку спины взаимодействующих электронов.

При одинаково направленных параллельных спинах (рис. 3.1) энергия системы из двух сближающихся атомов непрерывно возрастает за счет сил отталкивания, т. е. связь между атомами водорода Н_А и Н_В не возникает, по­скольку известно, что устойчивая молекула может образоваться только при условии уменьшения потенциальной энергии системы.

При взаимодействии атомов с антипараллельными спинами (направлен­ными в противоположные стороны, рис. 3.1) энергия системы уменьшается и достигает минимума при расстоянии между атомами водорода r_о = 0,74 Å, об­разуется молекула водорода, для которой это и есть длина связи.

Минимум на энергетической кривой показывает момент образования химической связи, сопровождающийся уменьшением энергии системы. При дальнейшем сближении атомов нарастают силы взаимного отталкивания ядер атомов водорода, что вызывает увеличение энергии.

Рис. 3.1. Изменение энергии системы при сближении двух атомов водорода

Итак, одно из условий образования ковалентной связи - противополож­ная направленность спинов электронов взаимодействующих атомов.