Межъядерное расстояние

    РЕФЕРАТ

                На тему: Межъядерное расстояние.

                                     Валентные углы.

                                          Подготовила: студентка 3 курса ХБХ(б)

                                                                                          Албагачиева Айна Х.

                                    Преподаватель: Китиева Луиза Ибрагимовна

Межъядерное расстояние. Валентные углы.

Число степеней свободы молекулы, независимых параметров, необходимых для определения конфигурации молекулы, могут быть выбраны различным образом. В простейшем случае 2-х атомной молекулы такой выбор однозначен. Геометрическая конфигурация двухатомной молекулы определяется одним параметром - расстоянием d между центрами эффективных атомов молекулы. 

Рис.1

Еще больше различных вариантов выбора n независимых параметров, определяющих конфигурацию молекулы, будет в случае более сложных молекул (4-х, 5-ти атомных и т.д.)

Вопрос - какой набор параметров выбрать?

Выбор обусловлен связью химического строения, физических свойств и равновесной геометрической конфигурации молекул. В качестве величин, определяющих конфигурацию молекул, рассматриваются параметры, которые можно разбить на 3 группы:

а) Расстояния между парами ядер химически связанных атомов - межъядерные расстояния химически связанных атомов - длины связей.

б) Углы между линиями, соединяющие ядра химически связанных атомов - валентные углы.

Рассмотрим пример молекулы перекиси водорода.

Рис.2

Молекула не плоская. Число геометрических параметров равно n=3*4-6=6. Это 3 длины связей: О-О, О-Н и О-Н; 2 валентных угла: H3O2O1 и H4O1O2; угол поворота H4 вокруг связи O-O относительно атома H3.

Межъядерное расстояние между химически связанными атомами называется длиной связи. Во многих случаях длину связи между атомами в молекуле вещества можно предсказать, зная расстояния между этими атомами в других химических веществах. Длина связи между атомами углерода в алмазе равна 154 пм, между атомами галогена в молекуле хлора - 199 пм. В молекуле Н2О расстояние между ядрами атомов водорода и кислорода составляет 0 096 нм.

С увеличением межъядерного расстояния и уменьшением энергии связи в   ряду HF — H I—НВ—HI устойчивость молекул снижается. В этом же ряду возрастает восстановительная активность.
Повышение кратности связи приводит к упрочнению межатомной связи и уменьшению межъядерного расстояния (длины связи).  

Энергии всех состояний молекулы зависят от расстояния между ядрами, которое входит в выражения для кулоновского и обменного интегралов, а также интеграла перекрывания.

Рис.3

Зависимость величины кулоновского (J) и обменного (K) интегралов от межъядерного расстояния в молекуле водорода. Проведя множество расчетов для серии межъядерных расстояний, можно построить зависимость E = f ( rab ), график которой имеет следующий вид:

Рис.4
Из графика ясно видно, что процесс сближения двух атомов может приводить к двум принципиально разным результатам. Первый (Фg) — возникновение сил притяжения, что сопровождается уменьшением полной энергии системы по мере сближения атомов. Второй (Фu и Ф'u) — возникновение сил отталкивания, что сопровождается возрастанием полной энергии системы. Ясно, что в первом случае сближение атомов будет происходить самопроизвольно до достижения состояния устойчивого равновесия с минимальной энергией (rab = r*).Именно этот случай соответствует образованию химической связи между атомами.