ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основные типы химической связи. Полярность связей из "Общая и неорганическая химия" Согласно теории химического строения А. М. Бутлерова каждая молекула имеет строго определенную структуру. Эта теория указала химические методы, с помощью которых можно установить строение молекул. Химические методы применяются и сейчас, но они все более уступают место физическим методам, которые дают возможность изучать особенности строения молекул, не определяемые химическими способами (точные значения межатомных расстояний и валентных углов, распределение электронной плотности в молекуле и др.). [c.66] Из физических методов изучения структуры широко применяются электронография и спектральные методы. [c.66] при К=10(ХЮ В длина волны электронов А = 12 пм. [c.67] С помощью диафрагмы из потока ускоренных электронов выделяется узкий пучок (обычно 0,1 мм), в который вводится исследуемое вещество. Если вещество - газ или легко кипящая жидкость, то его помещают в стеклянный баллон с отводной трубкой, заканчивающейся узким соплом поворачивая кран, в течение короткого времени (порядка 0,1 с) подают струю исследуемого газа. Для изучения вещества с высокой температурой кипения в электронографе монтируют небольшую электрическую печь для испарения вещества. При прохождении пучка электронов через струю исследуемого вещества происходит дифракция электронов на молекулах, которая регастрируется на фотографической пластинке, помещаемой на некотором расстоянии (обычно 10-25 см) от струи. [c.67] В приборе требуется поддерживать весьма высокий вакуум, поэтому его соединяют с вакуум-насосом. [c.67] Получаемая на фотопластинке электроиограмма состоит из центрального пятна, образованного электронами, не претерпевшими отклонения, и из колец различной интенсивности, обусловленных рассеянием электронов под различными углами 0 (относительно первоначального направления пучка). Распределение дифракционных колец на электронограмме и их интенсивность являются строго определенными и зависят от строения молекул исследуемого вещества. Расшифровка электронограммы дает возможность определить структуру молекулы (атомы водорода метод обычно не чувствует вследствие малого заряда ядра атома И). На рис. 1.24 в качестве примера показаны электронограммы для ССЬ и С5г. [c.67] В табл. 1.7 приведены результаты электронографического исследования структуры молекул. [c.67] Электронографию не всегда можно использовать для установления структуры молекул. С ее помощью очень трудно определить положение атомов водорода и исследовать сложные молекулы, содержащие много различных групп атомов. [c.67] Обычно для установления структуры молекул изучают их спектры поглощения. Для этого через исследуемое вещество пропускают свет и с помощью спектрографа (см. разд. 1.2) определяют, излучение каких длин волн поглощается. Поглощая квант излучения, молекула переходит из одного энергетического состояния в другое, при этом поглощаются только те кванты, энергия которых равна энергии этих переходов. Таким образом, спектр поглощения, как и атомный спектр испускания (эмиссионный спектр), позволяет судить об энергетических уровнях в молекуле. [c.69] В соответствии с видами движения в молекулах различают три вида молекулярных спектров - электронные (электронных переходов), колебательные и вращательные спектры. [c.69] Наименьшее значение имеет энергия вращательных переходов в молекулах, ей способствует излучение, лежащее в дальней ИК-области. Вращательные спектры можно наблюдать в чистом виде без наложения на них других видов движения - колебательных и электронных переходов. [c.69] Энергия колебательных переходов приблизительно в 10 раз больше энергии вращательных переходов, соответствующее им излучение лежит в ближней ИК-области. Изменения в колебательном движении молекулы всегда сопровождаются изменениями во вращательном движении, поэтому колебательный спектр в отличие от вращательного не может наблюдаться в чистом виде эти спектры всегда накладываются друг на друга, образуя колебательно-вращательный спектр. [c.69] Переходам электронов в молекулах, как и в атомах, соответствуют энергии в несколько электроновольт, отвечающее электронным переходам излучение является видимым и ультрафиолетовым. Переходы электронов сопровождаются изменениями в колебательном и вращательном движении, что сказывается на спектре, который отражает совокупность всех видов энергетических изменений в молекулах. [c.69] Если увеличивать энергию воздействующего на молекулу излучения, то можно вызвать распад молекулы - ее диссоциацию. Дальнейшее увеличение сообщаемой энергии приведет лишь к возрастанию скорости поступательного движения образующихся при диссоциации атомов, которое не квантуется. Поэтому при определенной длине волны спектр станет непрерывным. Подобно тому, как по коротковолновой границе атомного спектра можно вычислить энергию ионизации (см. разд. 1.4), по коротковолновой границе соответствующей спектральной серии молекулы можно найти энергию ее диссоциации, а следовательно, и энергию связи. Спектральные определения очень точны. [c.70] В табл. 1.8 приведены данные о строении некоторых молекул и энергиях связи, полученные из анализа спектров. Как видно из приведенных в табл. 1.7 и 1.8 данных для (Г12, СО2 и 502, результаты электронографического и спектрального определения строения молекул хорошо согласуются. Точность результатов спектральных определений длины связей значительно выше, чем электронографических. [c.70] Кроме электронографического и спектрального методов для установления структуры молекул применяется метод рентгеноструктурного анализа кристаллов, рассмотренный в разд. 3.2. Следует отметить, что структура молекул в кристалле может заметно отличаться от структуры изолированной молекулы в газовой фазе. [c.70] Е1-Ев-1, Ег-Е -1в, где Еа и Яв сродство к электрону (с положительным знаком) соответственно атома А и В /а и /в-энергия ионизации соответственно атома А и В. [c.71] На рис. 1,25 приведены значения электроотрицательности различных элементов по Полингу, который рекомендовал другой метод определения этой величины (см. разд. 2.6). Электроотрицательность ( )тора в системе Полинга принята равной 4. Электроотрицательности элементов по Малликену и Полингу соотносятся между собой приблизительно как пропорциональные величины, разность электроотрицательностей Х - Хл по Малликену в я 2,78 раза больше, чем по Полингу. [c.71] Наибольшее значение х имеет фтор, наименьшее - цезий, водород занимает промежуточное положение, т. е. при взаимодействии с одними элементами, например с Р, он отдает электрон, при взаимодействии с другами приобретает электрон. [c.71] Предложено много (около 20) шкал электроотрицательности, в основу которых положены различные свойства веществ (длина и энергия связи и т. д.). Они дают неодинаковые значения, но расположение элементов в порядке возрастания х в основном сохраняется. [c.72] Вернуться к основной статье