ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Межмолекулярные силы Структура твердых тел из "Основы общей химии" Полярная молекула, например HF, характеризуется неравномерностью распределения электрических зарядов. В результате оттягивания связующей электронной пары фтором содержащая его часть молекулы оказывается имеющей некоторый избыток отрицательного заряда, а часть, где находится водород, — положительного. [c.95] Степень неравномерности распределения электричества в молекуле определяет ее поляр но сть. Последнюю можно количественно характеризовать, введя представление о так называемом диполе, под которым понимается система из двух одинаковых по величине разноименных электрических зарядов, расположенных на известном расстоянии друг от друга. Если вели-° чину каждого заряда принять во всех случаях равной элементарному количеству электричества о (заряду электрона), то расстояние между ними. [c.95] Хотя структурная формула молекулы (I 6) и показывает порядок сочетания атомов друг с другом, однако она ничего не говорит об их взаимном расположении в пространстве. Между тем знание такого расположения для химии весьма важно. [c.96] Значение ковалентного радиуса водорода менее постоянно, чем у других элементов, но в большинстве случаев близко к 0,30. Простое суммирование двух ковалентных радиусов позволяет найти приблизительное значение д. в той или иной молекуле. Например, для НС1 получаем й = 0,30+ 0,99 = 1,29 А, тогда как прямое экспериментальное определение дает д. = 1,28 А. [c.96] Условно считая заряды концов диполя равными по абсолютной величине заряду электрона, можно от [I перейти к более наглядной величине — I. Например, для молекулы фтористого водорода / = (1,74 10- ) (4,80 10 ) = 0,36 10- ел = 0,36 А. [c.96] Следует отметить, что такая оценка полярности связи не является бесспорной, так как дипольный момент даже простейшей молекулы АВ, вообще говоря, может зависеть не только от распределения между А и В электронного облака валентной связи А—В, но и от других особенностей рассматриваемой связи и молекулы в целом (по вопросу об относительном значении подобных осложняющих моментов пока нет единой точки зренйя, ясно лишь, что на величину диполыного момента могут иногда существенно влиять свободные электронные пары атомов А и В). Отношение Цй определяет по сути дела лишь кажущуюся полярность связи А—В, от которой истинная полярность может более или менее отличаться. Однако отношением этим приходится пользоваться (тем самым условно принимая кажущуюся полярность за истинную), поскольку общепринятого метода установления истинных полярностей связей пока не существует. Лучше держаться такой гипотезы, которая может оказаться со временем неверной, чем никакой (Менделеев). [c.97] Для молекул типа АВ (ср. 5 доп. 13) имеем бв = Рва и дл = п- рхв- Например. в молекуле воды рно = 0,34, откуда бн = -Ь0,34 и бо = —0,68. Расчет из данных опыта (пространственной структуры н дипольного момента в парах) приводит к почти совпадающим значениям бы = -1-0,33 и 6о = —0,66. [c.97] Трехатомные молекулы АВа чаще всего имеют форму равнобедренного треугольника с атомом А в вершине. Для их описания надо уже знать не только расстояние но и угол при вершине треугольника (а). Реже встречается линейная форма молекул АВг, которую можно считать частным случаем треугольной (при а = 180°). [c.97] Для молекул АВз наиболее типична форма треугольной пирамиды с атомом А в вершине. Кроме расстояния ё, для описания структуры нужно знать угол а при вершине или высоту пирамиды (/г). Менее характерна для молекул АВз форма плоского треугольника с атомом А в центре, которую можно рассматривать как частный случай обычной пирамидальной структуры (при а = 120 н Л = 0). [c.97] Структура молекул АВ4 отвечает в подавляющем большинстве случаев форме правильного тетраэдра с атомом А в центре. Так как углы в правильном тетраэдре постоянны и равны друг другу (Z ВАВ = 109,5°), для описания структуры достаточно знать расстояние d. Форма квадратной пирамиды с атомом А в вершине для атомных сочетаний типа АВ4 мало характерна. Чаще встречается ее предельный случай — плоский квадрат с атомом А в центре (Л = 0). Подобно правильному тетраэдру, эта структура может быть описана одним значением d, так как углы здесь также равны друг другу и постоянны (Z ВАВ = 90°). [c.98] Сравнительно редко встречающиеся атомные сочетания типа АВ5 имеют обычно структуру трнгональной бипирамиды с атомом А в центре. Эту пространственную фигуру легко представить себе, если мысленно сложить основаниями две правильные треугольные пирамиды. [c.98] В противоположность предыдущему случаю атомные сочетания типа АВв встречаются очень часто. Для них характерна форма правильного октаэдра с атомом А в центре. Так как углы в правильном октаэдре равны друг другу и постоянны Z ВАВ = 90°), для характеристики пространственного строения достаточно знать расстояние d. [c.98] Так как все три перечисленных выше эффекта налагаются друг на друга, молжу-лярные спектры, в отличие от атомных, состоят не из отдельных линий, а из ряда полос ( полосатые спектры ). Область электромагнитных волн, в которой расположена данная система полос, определяется характером электронного перехода, распределение отдельных полос внутри системы — изменениями колебательной энергии, а тоакаЯ линейчатая структура полос — изменениями вращательной энергии. [c.99] Пользуясь соотношением Е = Av, по соответствующей данной длине волны (X), частоте колебаний (V) можно легко рассчитать энергию процесса, отвечающего возникновению каждой линии спектра. Однако установление природы этого процесса ( отнесение частот ) из-за сложности молекулярных спектров представляет большие трудности, иногда даже для простых молекул. Например, необходимая для распада молекулы N2 на атомы энергия долгое время считалась равной 170,2 ккал/моль и лишь сравнительно недавно выяснилось, что прежнее отнесение частот было ошибочным, а действительное значение этой энергии составляет 225,1 ккал/моль (при О°К). [c.99] ГО) Значительный интерес для химии представляет колебательный спектр, обязанный своим возникновением колебаниям атомов около их равновесных положений, происходящим с частотами от 10 (для легких атомов) до 10 (для тяжелых атомов) раз в секунду. Характеризуется он обычно длинами волн порядка микронов или их десятков (т. е. волновыми числами порядка тысяч или сотен) и располагается в инфракрасной области. [c.100] Силовые константы сильно зависят от природы связанных атомов и очень сильно— от кратности связи. Они несколько изменяются также в зависимости от природы атомов, окружающих данные. Хорошим примером могут служить средние значения силовых констант для простой (к = 4,5), двойной к = 9,6) и тройной (fe = 15,6) связей между атомами углерода. [c.100] Ту или иную валентную связь силовая константа часто характеризует определеннее, чем энергия, так как последняя менее чувствительна к структурным изменениям и, кроме того, обычно относится не непосредственно к данной связи, а представляет собой некоторую усредненную величину ( 5 доп. 12). Какого-либо общего числового соотношения между силовыми константами и энергиями связей не существует, но при переходах от одних связей к другим однотипным обе величины обычно изменяются в одном и том же направлении (хотя и в разной степени). [c.100] Аддитивные (т. е. выполняемые путем простого суммирования определенных величин) построения широко используются в современной теоретической химии. Для получения ориентировочных и приближенных результатов такой метод во многих случаях вполне применим. Однако переоценка его точности, универсальности и надежности легко может привести к неверным выводам. [c.101] Эти кулоновские силы играют основную роль при взаимодействии между ионами. Очевидно, однако, что они не могут действовать между лишенными избыточных электрических зарядов нейтральными молекулами. Для понимания сущности взаимодействия последних друг с другом необходимо предварительно выяснить вопрос об отношении молекул к внешнему электрическому полю. [c.101] Вернуться к основной статье