ДИПЛОМНІ КУРСОВІ РЕФЕРАТИ


ИЦ OSVITA-PLAZA

Реферати статті публікації

Пошук по сайту

 

Пошук по сайту

Головна » Реферати та статті » Фізика » Квантова механіка і атомна фізика

Гетерополярные молекулы
Известно, что неорганические
соли построены из положительных и отрицательных ионов, ме-
жду которыми имеет место электрическое (кулоновское) притя-
жение, удерживающее атомы в молекуле.
Соединения этого типа называются ионными, а соответ-
ствующие молекулы — г е т е р о п о л я р н ы м и. Как известно,
ионы могут быть двоякого рода: положительные и отрицатель-
ные. Знак заряда иона зависит, с одной стороны, ог потенциала
ионизации, т. е. от той энергии, которую необходимо затратить,
чтобы удалить внешний электрон, а с другой-—от степени срод-
§ 27. Простейшие молекулы
393
Фиг. 27.1. Зависимость
энергии ионизации ней-
трального атома от агом-
ного номера.
40 50 60 70 80 901'
ства к электрону, т. е. от той энергии, с которой нейтральный
агом может удерживать дополнительный электрон на внешнем
слое.
Допустим, что нейтральный атом с порядковым номером Z
имеет N электронов на внутренних орбитах и Za = Z — iV —на
внешней. Тогда электроны внутренних орбит будут полностью
экранировать соответствующую часть заряда ядра во внешнем
слое, где кулоновская потенциальная энергия, удерживающая
электроны, равна:
т/ ^ае0
Точно так же внешние электроны должны полностью экраниро-
вать оставшуюся часть заряда ядра Zae0 лишь в оболочках, ле-
жащих за пределами внешней (т. е. оболочках возбужденных
состояний). В самом же внешнем слое этот заряд будет скомпен-
сирован неполностью, и поэтому оставшаяся часть заряда ядра
способна удержать во внешнем слое дополнительные электроны,
что может привести к образованию отрицательных ионоз
атома *.
Кривая зависимости потенциала ионизации от Z изображена
на фиг. 27.1. Она имеет минимум для щелочных металлов и до-
стигает максимального значения у инертных газов. Вообще же
эта кривая повторяет периодичность чисел электронов во внеш-
нем слое.
1 Например, у натрия (Z —И) десять электронов внутренней орбиты пол-
ностью экранируют десять единиц заряда ядра и только один электрон внеш-
него слоя экранирует частично заряд ядра во внешнем слое. У хлора же
B=17) десять электронов полностью экранируют внешний слой, остальные
семь электронов лишь частично. Поэтому атом хлора легче удержит дополни-
тельный электрон и тем самым превратится в отрицательный ион С1~, чем
атом натрия. Наоборот, агом натрия легче отдаст свой внешний электрод а
образует положительный ион Na+,
26 Зак. 328
394
ЧАСТЬ III. ТЕОРИЯ МНОГИХ ЧАСТИЦ
Элемент
н
F
С1
О
Энергия сродства
к электрону {эв)
0,71
4,13
3,72
3,07
Таблица 27.1 Прежде всего следует заме-
Энергия сро, ства к электрону тить, что атомам инертных га-
зов, у которых потенциал иони-
зации достигает наибольшего
значения, энергетически невы-
годно отдавать внешний элек-
трон другому атому. Точно так
же атомы инертного газа не
смогут удерживать дополни-
тельные электроны во внешнем
слое, который целиком запол-
нен, и поэтому, согласно прин-
ципу Паули, туда не может быть помещен еще девятый элек-
трон. Долгое время вообще считалось, что инертные газы суще-
ствуют лишь в атомном состоянии, и только недавно были
открыты их химические соединения (см. ниже).
Атомы щелочных и щелочноземельных металлов легко от-
дают свой валентный электрон другому атому (потенциал иони-
зации для них наименьший), превращаясь при этом в положи-
тельный ион (например, в ион Na + ).
Наоборот, атомы VII группы (галогены), а также VI группы
(кислород и др.) обладают наибольшим по сравнению с дру-
гими элементами значением потенциала сродства к электрону,
который приведен в таблице 27.1.
Энергия сродства к электрону у натрия практически, так же
как и у инертных газов, равна нулю.
Первая попытка построить теорию ионной связи принадлежит
Косселю A916), исходившему из представлений боровской тео-
рии атома.
В основу его теории была положена замкнутость восьми-
электронных слоев атомов инертных газов, не обладающих ни-
какой валентностью.
Положительная валентность (или валентность по отношению
к водороду) определяется числом электронов во внешнем слое,
который особенно легко теряет электроны (атомы I или II груп-
пы). Отрицательная же валентность (т. е. валентность относи-
тельно фтора или удвоенная относительно кислорода) опреде-
ляется числом электронов, которые может присоединить к себе
атом, т. е. числом вакантных мест (недостающих до восьми)
во внешнем слое (см. также § 25). Особенно ярко выражена
отрицательная валентность у элементов VI и VII групп. В прин-
ципе же у каждого элемента может проявляться как та, так и
другая валентность. Мы не собираемся здесь особенно подробно
развивать теорию гетерополярной химической связи и ограни-
чимся в общих чертах рассмотрением образовании одной из ти-
пичных ионных молекул, а именно молекулы NaCl.
§ 27. Простейшие молекулы
395
Фиг. 27.2. Два независимых и ней-
тральных атома Na и С1.
Черными точками указаны электроны, свет
лои — свободное для электронов место, кото-
рое может занять электрон благодаря энер-
гии сродства.
Фиг 27.3. Образование мо-
лекулы NaCl из ионов Na+
и СГ.
В скобках указаны энергия иони-
зации натрия E,1 эв) и энергия
сродства атома хлора к электро-
ну C,7 эв). Кулоновская энергия
связи между ионами в молекуле
равна 5,6 эв.
При переходе валентного электрона натрия на внешнюю
орбиту хлора, т. е. при образовании ионов Na+ и С1~ (фиг. 27.2 и
фиг. 27.3), мы имеем некоторую потерю энергии.
В самом деле, при этом переходе атом натрия теряет энергию
—?Na = 5,1 эв 1 (энергия ионизации), в то время как атом хлора
приобретает энергию сродства, равную только —?ci=3,7 эв.
Однако эта потеря компенсируется при образовании молекулы
д. 4
кулоновскои энергией притяжения — Екул = ~ь~ между ионами
Na+ и С1- (фиг. 27.3).
Для энергии связи атомов в молекуле мы можем написаты
~" ^NaCl = + ?\ча ~~ ?*С1 ~ Екул.
Эта энергия связи хорошо известна из эмпирических данных
?l = 4,2 ЭЗ.
Отсюда как для кулоновскои энергии
так и для размеров молекулы /? = 2,5»10~8 см получаем вполне
разумные значения.
1 Энергия — ?Na равна той работе внешних сил W, которую необходимо
затратить, чтобы вырвать электрон из атома (W = —?Na > 0).
26*
396
ЧАСТЬ III. ТЕОРИЯ МНОГИХ ЧАСТИЦ
Следует заметить, что в подобных рассуждениях учтены да-
леко не все взаимодействия, которые имеют место в гетеро-
полярной молекуле. В самом деле, наряду с кулоновскими си-
лами притяжения должны действовать (на малых расстояниях)
также и силы отталкивания, которые не позволяют двум атомам
сблизиться на расстояние значительно меньшее, чем R. Во вся-
ком случае, данное здесь элементарное рассмотрение позволяет
выявить основные черты физической природы возникновения
гетерополярной молекулы, а также хотя бы качественно понять
диссоциацию этих молекул на отдельные ионы в растворах.

Ви переглядаєте статтю (реферат): «Гетерополярные молекулы» з дисципліни «Квантова механіка і атомна фізика»

Заказать диплом курсовую реферат
Реферати та публікації на інші теми: Технологічний процес кування
Аудит вибуття тварин
Факторинг
Модемні протоколи
О впливі Гольфстріму на погоду взимку у Москві


Категорія: Квантова механіка і атомна фізика | Додав: koljan (19.11.2013)
Переглядів: 813 | Рейтинг: 0.0/0
Всього коментарів: 0
Додавати коментарі можуть лише зареєстровані користувачі.
[ Реєстрація | Вхід ]

Онлайн замовлення

Заказать диплом курсовую реферат

Інші проекти




Діяльність здійснюється на основі свідоцтва про держреєстрацію ФОП