Характеристика механизмов образования ковалентной связи. Рассмотрение понятия о методах валентных связей и молекулярных орбиталей образования химических соединений. Исследование особенностей квантово-механической модели атома. Анализ энергии связи.
Аннотация к работе
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра №74 "Конструкторско-технологического обеспечения промышленных предприятий"Теория строения атома основана на законах, описывающих движение микрочастиц (электронов, атомов, молекул) и их систем (например, кристаллов). Примерно в начале XX в. исследования явлений (фотоэффект, атомные спектры) привели к выводу, что энергия распространяется и передается, поглощается и испускается не непрерывно, а дискретно, отдельными порциями - квантами. Для описания электромагнитного излучения привлекают как волновые, так и корпускулярные представления: с одной стороны монохроматическое излучение распространяется как волна и характеризуется длиной волны , с другой стороны оно состоит из микрочастиц - фотонов, переносящих кванты энергии. Шредингер предположил, что состояние движения электрона в атоме должно описываться уравнением стоячей электромагнитной волны. Физический смысл волновой функции в том, что квадрат ее модуля определяет вероятность нахождения электрона в элементарном объеме , т.е. характеризует электронную плотность.Т. к. электрон обладает свойствами волны и частицы, мы не можем определить его положение в пространстве в определенный момент времени.Квантово-механические расчеты показывают, что в многоэлектронных энергия электронов одного уровня неодинакова; электроны заполняют атомные орбитали разных видов и имеют разную энергию. Второй энергетический уровень расщепляется на два подуровня (2s - и 2р-подуровни), третий энергетический уровень - на три подуровня (3s-, 3p-и 3d-подуровни). Каждый s-подуровень содержит одну s орбиталь, каждый р-подуровень - три р-орбитали, каждый d-подуровень семь f-орбиталей. Закономерность заполнения электронных оболочек атомов определяется принципом запрета, установленным в 1925 г швейцарским физиком Паули (принцип Паули): В атоме не могут одновременно находиться два электрона с одинаковым набором четырех квантовых чисел (заполнение электронами орбиталей происходит следующим образом: сначала на каждой орбитали располагается по одному электрону, затем, после заполнения всех орбиталей происходит распределение вторых электронов с противоположным спином). Используя понятия квантовые числа можно сказать, что: Каждый электрон в атоме однозначно характеризуется своим набором четырех квантовых чисел - главного n, орбитального l, магнитного ml, и спинового ms.Электроны, принимающие участие в образовании химической связи, называются валентными: у s-и р элементов - это внешние электроны, у d-элементов - внешние (последние) s-электроны и предпоследние d-электроны. Образование химической связи за счет завершения внешних уровней в образующих связь атомах сопровождается выделением большого количества энергии, то есть возникновение химической связи всегда протекает экзотермически, поскольку оно приводит к появлению новых частиц (молекул), обладающих при обычных условиях большей устойчивостью, а следовательно, они меньшей энергией, чем у исходных. Одним из существенных показателей, определяющих какая связь образуется между атомами, является электроотрицательность, то есть способность атомом притягивать к себе электроны от других атомов. Химическая связь, осуществляемая за счет образования общих (связывающих) электронных пар, называется ковалентной.1) Разберем пример образования химической связи между атомами с одинаковой электроотрицательностью, например, молекулы водорода Н2 Образование химической связи в молекуле водорода можно представить в виде двух точек: Н- -Н-> Н : Н или черточкой, которая символизирует пару электронов: H-H Ковалентная связь, образованная атомами с одинаковой электроотрицательностью называется неполярной. Такую связь образуют двухатомные молекулы, состоящие из атомов одного химического элемента: H 2, Cl 2 и др.2) Образование ковалентной связи между атомами, электроотрицательность которых различается незначительно.Атом на внешнем энергетическом уровне способен содержать от одного до восьми электронов. Ковалентная неполярная связь возникает между атомами неметалла одного химического элемента (O2, N2, Cl2) - электронное облако связи, образованное общей парой электронов, распределяется в пространстве симметрично по отношению к ядрам обоих атомов. Существует несколько форм перекрывания электронных облаков с образованием ?-связей и ?-связей (?-связь намного прочнее ?-связи, ?-связь может быть только с ?-связью). Ковалентная связь - это связь, возникающая между атомами за счет образования общих электронных пар. К обменному механизму относят случаи, когда в образовании электронной пары от каждого атома участвует по одному электрону.Химическая связь, осуществляемая за счет образования общих (связывающих) электронных пар, называется ковалентной. 1916 году американский ученый Льюис высказал предположение о том, что химическая связь образуется за счет обобществления двух электронов.
План
Содержание
1. Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Порядок заполнения орбиталей электронами
2. Строение многоэлектронных атомов. Принцип наименьшей энергии, принцип Паули, правило Гунда, правило Клечковского. Электронные формулы
3. Основные типы химической связи. Характеристики химической связи. Энергия связи. Длина связи
4. Ковалентная (неполярная, полярная) связь. Механизмы образования ковалентной связи
5. Понятия о методах валентных связей и молекулярных орбиталей образования химических соединений
Список использованной литературы
1. Квантово-механическая модель атома. Квантовые числа. Атомные орбитали. Порядок заполнения орбиталей электронами