Теория
ковалентной (гомеополярной) связи. Метод валентных связей.Статьи / Применение сингулярной матрицы в химии / Теория
ковалентной (гомеополярной) связи. Метод валентных связей.Страница 2
1) кулоновский интеграл
J
выражает энергию взаимодействия зарядов при отсутствии обмена электронов между ядрами:
,
где можно рассматривать как члены гамильтониана, выражающие взаимодействие между атомами;
2) обменный интеграл К
характеризует уменьшение энергии системы, связанное с обменом электронов местами:
;
3) интеграл перекрывания
S
отвечает перекрыванию волновых функций соединяющихся атомов:
Сравнением величин интегралов можно показать, что на расстоянии
R = r0 |К|>>|J| (при этом обе величины отрицательны). S ≈ 0,6, а решение уравнения (13) дает два значения энергии Е+ < 2Е0 и Е- > 2Е0. Следовательно, образование химической связи
(минимум энергии Е+) характеризуется функцией ψ+.
Вид волновой ψ-функции каждого электрона зависит только от трех квантовых чисел n, l, m. Очевидно, электроны в молекуле, состояние которых описывается симметричной ψ+-функцией, должны иметь различные спиновые квантовые числа –
их спины противоположно направлены, или антипараллельны.
Наоборот, ψ--функция отвечает состоянию электронов с одинаково направленными или параллельнымиспинами.
Таким образом, метод ВС приводит к выводу, что основное значение при образовании химической связи имеет обменное взаимодействие зарядов, удовлетворяющее условию антипараллельности спинов электронов.
Метод ВС позволяет решать ряд задач, связанных с изучением молекул. С его помощью получены ценные сведения о строении и свойствах бензола и его соединений, некоторых многоатомных молекул ионов. Используемые в методе валентные схемы наглядны и близки к классическим химическим формулам. Однако, составляющий основу метода принцип обязательного спаривания электронов с антипараллельными спинами справедлив лишь для S-электронов. С точки зрения метода ВС невозможно понять свойства парамагнитных молекул (например, О2), свойства многих сопряженных и ароматических систем, а также большинства неорганических молекул. Встречаются немалые трудности и при решении других задач.
Смотрите также
Межпредметные связи в курсе школьного предмета химии на
примере углерода и его соединений
Что же представляют из себя
межпредметные связи?
Межпредметные связи – это современный принцип обучения в средней
школе. Он обеспечивает взаимосвязь предметов естественнонаучного и
естественно-г ...
Приложение 13
Растворенный
углекислый газ в воде определяет жизнедеятельность в океане. Углекислый газ
является “продуктом питания” фитопланктона. Максимальное содержание углекислого
газа приурочено к глубинным ...
Изучение кластеров и их свойств в области химии
Эта работа
посвящена непостоянным группам частиц в химии. Важное значение таких групп уже
давно осознавалось в отдельных областях химии - учении о растворах, коллоидной
химии, теории криста ...