Задачи и упражнения. Пример 20. На основе метода МО объяснить, почему не существуют молекулы He2; Be2; Ne2

Пример 20. На основе метода МО объяснить, почему не существуют молекулы He₂; Be₂; Ne₂.

Решение. Распределим электроны по молекулярным орбиталям в указанных частицах и определим кратность связи:

He₂ КК; кратность связи = (2–2):2 = 0

Be₂ КК (σ_2s)²(σ_2s^*)²; кратность связи = (4–4):2 = 0

Ne₂ КК (σ_2s)²(σ_2s^*)²(π_2p)⁴(σ_2pz)²(π_2p^*)⁴(σ_2pz^*)²; кратность связи = (10–10):2 = 0

Нулевая кратность связи и есть объяснение того факта, что приведенные молекулы не существуют, тогда как молекулярные ионы типа He₂⁺ и Be₂⁺ существуют.

Пример 21. Объяснить следующие изменения энтальпии связи при переходе от нейтральных молекул к ионам

NO и NO⁺; O₂ и O₂⁺; N₂ и N₂^–

ΔН связи, кДж/моль 623 1048 494 629 940?

Оценить энтальпию связи в ионе N₂^–.

Решение. Распределение электронов по молекулярным орбиталям для рассматриваемых частиц

NO КК (σ_2s)²(σ_2s^*)²(π_2p)⁴(σ_2pz)²(π_2px^*)¹

15 ē кратность связи = (10–5):2 = 2,5

NO⁺ КК (σ_2s)²(σ_2s^*)²(π_2p)⁴(σ_2pz)²

14 ē кратность связи = (10–4):2 = 3

O₂ КК (σ_2s)²(σ_2s^*)²(π_2p)⁴(σ_2pz)²(π_2px^*)¹(π_2py^*)¹

16 ē кратность связи = (10–6):2 = 2

O₂⁺ КК (σ_2s)²(σ_2s^*)²(π_2p)⁴(σ_2pz)²(π_2px^*)¹

15 ē кратность связи = (10–5):2 = 2,5

Увеличение энтальпии связи при переходе от нейтральных молекул NO и O₂ к молекулярным ионам NO⁺ и O₂⁺ связано с увеличением кратности связи. При этом полезно отметить, что изоэлектронные частицы NO и O₂⁺, имеющие одинаковую кратность связи, характеризуются практически совпадающими значениями энтальпии связи. Распределение электронов по молекулярным орбиталям N₂ и N₂^–:

N₂ КК (σ_2s)²(σ_2s^*)²(π_2p)⁴(σ_2pz)²

14 ē кратность связи = (10–4):2 = 3

N₂^– КК (σ_2s)²(σ_2s^*)²(π_2p)⁴(σ_2pz)²(π_2px^*)¹

15 ē кратность связи = (10–5):2 = 2,5

Как видно, при переходе от N₂ к N₂^– кратность связи уменьшается на 0,5; и частица N₂^– изоэлектронна частицам NО и О₂⁺. Отсюда можно предположить, что энтальпия связи в N₂^– будет близка к значениям, характеризующим энтальпии связей в NО и О₂⁺, и составлять величину порядка 600–650 кДж/моль.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Минкин В.И., Симкин Б.М., Миняев Р.М. Теория строения молекул. М.: Высш. школа, 1979, 407 с.

2. Эткинс П. Кванты. Справочник концепций. М.: Мир, 1977, 496 с.

3. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Строение вещества. М.: Высш. школа. 1978, 300 с.

4. Карапетьянц М.Х., Дракин С.И. Общая и неорганическая химия. М.: Химия. 1981, 632 с.

5. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш. школа. 1988, 640 с.

6. Гуров А.А., Бадаев Ф.З., Овчаренко Л.П., Шаповал В.Н. Химия. М.: Изд. МВТУ им. Н.Э. Баумана. 2004, 777 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
1. Строение атома
1.1. Спектры испускания
1.2. Теория Н. Бора
1.3. Волновые свойства материальных объектов
1.4. Представление о квантовой механике
1.5. Характеристика состояния электрона в атоме системой квантовых чисел
Задачи и упражнения
2. Периодический закон Д.И. Менделеева
2.1. Периодическая система элементов
2.2. Периодический закон и электронное строение атомов элементов
2.3. Примеры периодического изменения свойств
2.3.1. Атомные и ионные радиусы
2.3.2. Энергия ионизации
Задачи и упражнения
3. Химическая связь и строение молекул
3.1. Типы химической связи
3.2. Донорно-акцепторный механизм образования связи
3.3. Основные характеристики химической связи
3.4. Квантово-химическое описание ковалентной связи
3.5. Геометрия молекул
3.5.1. Гибридные представления
3.5.2. Метод Гиллеспи
3.6. Метод наложения валентных схем
Задачи и упражнения
4. Химическая связь в комплексных соединениях
4.1. Метод валентных связей
4.2. Теория кристаллического поля
Задачи и упражнения
5. Метод молекулярных орбиталей
Задачи и упражнения
Рекомендуемая литература

Дата добавления: 2014-01-04