ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.08.2024
Просмотров: 136
Скачиваний: 0
заполненную электронами энергетическую диаграмму каждой из этих частиц (рис. 15, 16) в соответствии с принципом наименьшей энергии, принципом Паули и правилом Хунда.
Энергия
АО (О) |
МО (О2) |
АО (О) |
|||||||
|
|
|
|
|
разр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σ2 px |
|
|
|
|
|
|
|
|
разр |
разр |
|
|
|
|
|
|
|
|
π2 py |
π2 pz |
|
|
|
|
|
|
2p |
|
|
2p |
|
|
||
|
|
|
|
πсв2 py |
π2свpz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σсв2 px |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
σразрs |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2s |
|
|
|
|
2s |
|
||
σсвs
Рис. 15. Энергетическая диаграмма молекулы О2
АО (О) … 2 s22р4
МО (О2) КК(σ св )2(σ разр )2(σ св |
)2 (π св |
)2(π св |
)2(π разр )1(π разр )1, |
|||
2s |
2s |
2 рх |
2 ру |
2 рz |
2 ру |
2 рz |
где К – электронная конфигурация К-слоя атомов кислорода, которые практически не участвуют в образовании связи.
Порядок связи (О2) = 8 − 4 = 2. 2
АО (О+) |
МО (О2+ ) |
АО (О) |
Энергия
|
|
|
σ2разрp |
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
π2разрp |
π2разрp |
|||
|
y |
z |
|||
|
|
|
|
|
|
2p |
|
|
|
|
2p |
|
πсв2 p |
y |
π2свp |
z |
|
|
|||||
σсв2 px
σразрs
2s |
|
2s |
σсвs
Рис. 16. Энергетическая диаграмма молекулярного иона О+2
28
АО (О) … 2 s22р4 |
|
|
|
|
АО (О+) … 2 s22р3 |
|
||||
МО (O+ )КК(σ св )2(σ разр )2(σ св |
|
)2 (π св |
)2(π св |
)2(π разр )1 |
|
|||||
2 |
2s |
2s |
|
2 р |
х |
2 ру |
2 рz |
2 ру |
|
|
Порядок связи (O2+ )= |
8 − 3 |
= 2,5. |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
Так как порядок связи иона О2+ |
выше, чем молекулы О2, то ион |
|||||||||
О2+ более устойчив, чем молекула О2, длина связи в ионе О2+ |
меньше, |
|||||||||
чем в молекуле О2. Наличие неспаренных электронов в МО О2 и ионе О2+ определяет их парамагнитные свойства. В случае отсутствия неспаренных электронов в МО проявляются диамагнитные свойства молекул.
Гетероядерные двухатомные молекулы метод МО описывает так же, как и гомоядерные двухатомные молекулы. В этом случае энергии атомных орбиталей разных атомов различаются. В связывающую орбиталь большой вклад вносит орбиталь более электроотрицательного атома, а в разрыхляющую – орбиталь менее электроотрицательного атома. Энергетические диаграммы молекул типа АВ, где атом В более электроотрицателен, чем атом А, имеют следующий вид (рис. 17).
Энергия
Орбитали А |
Орбитали АВ |
Орбитали В |
||||||
|
|
|
|
|
σ2разрp |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
π2разрp |
π2разрp |
|
|
||
|
|
|
|
y |
|
z |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
np |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
np |
|
|
|
|
|
|
σ2свp |
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
|
|
|
|
|
|
πсв2 p |
y |
π2свp |
z |
|
|
σразрs
ns
ns
σсвs
Рис. 17. Энергетические уровни орбиталей молекулы АВ
В случае молекул, имеющих три и более атома, энергетические диаграммы все более усложняются. Поэтому описание многоатомных молекул с позиций метода МО становится менее наглядным, а следовательно, и менее удобным.
29
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
1.Написать уравнение де Бройля. Какие уравнения были использованы для его вывода? Можно ли использовать уравнение де Бройля для макрочастиц?
2.Сформулировать принцип неопределенности Гейзенберга. Записать его математическое выражение, пояснить смысл.
3.В чем состоит физический смысл волновой функции ψ2? Одинаково ли значение этой функции в разных точках атомного пространства? Как можно (записать уравнение) вычислить вероятность нахождения электрона в данной точке атомного пространства и его энергию?
4.Перечислить квантовые числа, которые используются для описания орбиталей. Указать, какие значения может принимать каждое из них.
5.Дать определение главного квантового числа. Какое квантовое состояние атома называют основным, какое возбужденным? В каком из них электрон связан с ядром наиболее прочно? Чем обусловлен линейчатый характер атомных спектров?
6.Какое квантовое число характеризует форму орбитали? Изобразить формы s-, p- и d-орбиталей и их положение в пространстве. Как объяснить, что для второго энергетического уровня возможны две формы орбиталей?
7.Чему равно общее число орбиталей данного энергетического уровня? Какие орбитали называются вырожденными?
8.Какое квантовое число называется магнитным? Что оно характеризует? Какие значения оно принимает? Что определяет число значений магнитного квантового числа? Указать возможное число f-орбиталей.
9.Почему на одной орбитали может находиться не более двух электронов? Дать определение спинового квантового числа. Какой формулой определяется емкость энергетического уровня?
10.Дать определение атомной орбитали? Чем различаются электронные облака, соответствующие орбиталям 3s, 3p, 3d?
11.Определить возможные значения l и ml для n = 4. Определить возможное число 4f-орбиталей.
12.Что означает запись 4d? Указать квантовые числа для 4d- орбиталей.
13.Дать определение принципа Паули. Чему равно максимально возможное количество электронов на s-, p-, d- и f-подуровнях?
30
14.Сформулировать правило Хунда и проиллюстрировать его двумя примерами.
15.Указать все квантовые числа для всех электронов атомов лития и гелия.
16.Указать все квантовые числа для всех электронов атома азота.
17.Чему равна максимальная емкость подуровня с l = 2? Ответ пояснить.
18.Указать все квантовые числа для всех электронов атома кислорода.
19.Чему равно максимальное число орбиталей и электронов на третьем энергетическом уровне? Ответ обосновать с привлечением значений квантовых чисел.
20.Указать все квантовые числа для всех электронов атома углерода.
21.Написать полные электронные формулы и электроннографические схемы для элементов с порядковыми номерами 20, 29, 35. К каким семействам относятся эти элементы?
22.Привести полные электронные формулы для элементов, имею-
щих следующие электронные конфигурации внешних энергетических уровней: 6s1; 6s2p2; 3d54s2. К каким семействам относятся эти элементы?
23.Написать полные электронные формулы и электронно-графические схемы для валентных электронов иттрия, иода, свинца.
24.Записать и сравнить электронные конфигурации элементов главной А и побочной В подгрупп VII группы. Чем объясняется различие общих электронных формул элементов этих подгрупп?
25.Записать электронные конфигурации атомов и ионов, участвующих в следующих превращениях: Al → Al3+; Mn2+ → Mn4+; S → S2– ; Ca → Ca2+.
26.Составить полные электронные формулы и электроннографические схемы для валентных электронов Ga, Br, Sn.
27.Какими правилами и принципами следует руководствоваться при составлении электронных формул атомов? Составить полную электронную формулу и электронно-графическую схему для элемента с порядковым номером 33.
28.Привести примеры пяти ионов (анионов или катионов), изоэлектронных неону.
29.Как с позиций теории строения атома объяснить то, что различий в свойствах d-элементов, расположенных в одной подгруппе, значительно меньше, чем различий в свойствах элементов главных подгрупп периодической системы?
31