Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Математика, химия, физика arrow КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА И КВАНТОВАЯ ХИМИЯ В 2 Ч. ЧАСТЬ 2
Посмотреть оригинал

в. Ионная связь.

Таким образом, данное выше рассмотрение позволяет выявить ряд полезных для дальнейшего обсуждения обстоятельств и подойти ближе к пониманию проблемы химической связи. Тем не менее, модель на основе гомоядерных двухатомных молекул годится не всегда. Имеются ведь и такие двухатомные молекулярные системы, например молекулы щелочных галогенидов AHal, для которых диаграмма орбитальных энергий имеет следующий вид:

Из-за большого расстояния по энергии между ns-орбиталью А и л'/?2-орбиталыо Hal молекулярная cr-орбиталь представляет собой п'р-орбиталь с небольшой “примесью” ns-орбитали: ojja = п' pz + Xns (X = 0). По этой причине в нулевом приближении можно считать, что в молекуле образуются анион НаГ и катион А+, взаимодействующие друг с другом по кулоновскому закону и в большей или меньшей степени поляризующие друг друга, т.е. искажающие сферически симметричное распределение заряда каждого из ионов. Такая модель в отличие от предшествующей (для молекулы Н2) получила назва-

ние модели ионной связи: при образовании молекулы происходит смещение электронного заряда от одного центра к другому с образованием ионов, взаимодействующих между собой по кулоновскому закону. При образовании химической связи между одинаковыми атомами (модель ковалентной связи) также происходит пространственное перераспределение электронной плотности, но если провести плоскость посредине между двумя одинаковыми центрами, то суммарный заряд по одну и по другую стороны от этой плоскости один и тот же. При образовании же ионной связи картина иная: если провести такую плоскость посредине между центрами А и Hal, то при сближении атомов происходит существенный перенос заряда через эту поверхность. В частности, если величина переносимого заряда равна заряду электрона, то можно говорить об образовании катиона и аниона и о кулоновском взаимодействии между ними.

В действительности переноса целочисленного заряда и образования чисто ионной связи никогда не наблюдается. Даже в молекулах щелочных галогенидов эта величина не превышает -0,85. Поэтому в рамках ионной модели возникают различные поправки на поляризацию ионов и другие искажающие факторы, а тогда, когда перенос заряда составляет еще меньшие величины, то говорят просто об образовании полярной связи. В этих случаях отдельным атомам в молекуле на основе тех или иных условных критериев подчас ставят в соответствие дробные заряды. Так, для молекулы СО в основном состоянии при малых межъядерных расстояниях (близких к равновесному) можно качественно записать перераспределение заряда с помощью выражения С&"06+, тогда как при расстояниях, несколько больших равновесного, распределение заряда становится иным: С6+06" и, наконец, диссоциирует молекула на нейтральные атомы С и О.

По используемой модели к ионной связи очень близка так называемая донорно-акцепторная связь, однако в этом случае, как правило, речь идет не об отдельных атомных орбиталях атомов, образующих двухатомную молекулу, а о молекулярных орбиталях двух подсистем (молекул), носящих название донора D и акцептора А соответственно (см. схему). При взаимодействии этих двух подсистем образуется единая система с верхней занятой орбиталью ф * фА + ^Фэ» причем X < 1, так что эта орбиталь по существу представляет собой орбиталь акцептора фА, модифицированную добавкой Хф D. Электроны, занимавшие в разделенных подсистемах орбиталь гр D, в молекуле DA занимают орбиталь ф . В зависимости от величины X заряд в большей или меньшей степени переносится от донора к акцептору, в силу чего образующаяся система может быть представлена как D+A~, причем величина переносимого заряда зависит как от разности орбитальных энергий pD и фА, так и от симметрии вновь образующегося фрагмента в системе DA.

Простейший пример образования такого типа связи - взаимодействие ВН3 с NH3, ведущее к соединению H3B-NH3 с распределением заряда, примерно отвечающим схеме H3B_-N+H3. Более сложные конструкции подобного же типа - комплексные ионы [Ti(H20)6]3+, [Co(NH3)6]3+ и т.п. (Обычно при рассмотрении таких систем используют теорию кристаллического поля или теорию поля лигандов). Несколько иного рода соединения образуются при взаимодействии бензола или ароматических конденсированных углеводородов с молекулами галогенов, например с Вг2 или 12, когда ароматический углеводород играет роль акцептора, причем в качестве акцепторной выступает вакантная л-орбиталь, относящаяся ко всей сопряженной системе.

Рассмотрение, подобное представленному выше, можно продолжать и далее, однако уже из изложенного, по-видимому, достаточно очевидно, что для выяснения того, почему возникает та или иная связь и чем эти связи существенно, качественно отличаются друг от друга, оно мало полезно. В основном такое рассмотрение базируется на сопоставлении орбитальной структуры до образования связи и после, т.е. связано с описанием происхождения, генезиса связи, но не с существом ее как таковой после того, как она возникла.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 
Популярные страницы