Химические взаимодействия во Вселенной — страница 4

  • Просмотров 298
  • Скачиваний 12
  • Размер файла 36
    Кб

расчетам Льюиса получилось, что молекула будет наиболее энергети­чески устойчивой, если вокруг каждого ее атома образуется восьмиэлектронная оболочка («электронный октет»). Недаром химически инертные благородные газы имеют именно такой набор внешних электронов. Химическую связь, по Льюису, образуют одна, две, три пары электронов, принадлежащие октетам двух соседних атомов. Если обозначить электроны точками, можно получить

наглядные изображения молекул, которые называют моделями Льюиса или электронными формулами. Например, для молекулы фосфина РН3 модель Льюиса вы­глядит следующим образом: Н . . Н :Р: Н Если в моделях Льюиса общие пары электронов заменить черточками, получатся графические формулы. Вот какова формула для молекулы трихлорида бора ВС13: С1 │ С1 – В – С1 Представления Льюиса понятны и удобны, но не дают знания о происхождении сил,

вызывающих притяжение нейтральных атомов и образовании молекул. В 1927 г. физики-тео­ретики объяснили образование молекулы водорода таким образом. Каждый из атомов этого элемента имеет один электрон, занимающий сфери­ческую ls-атомную орбиталь и притягивающийся к положительно заряженному ядру. Если же удастся сблизить два атома водорода, то каждый из электронов начнет притягиваться уже к двум ядрам или (что то же самое) оба

ядра будут притягиваться к электронам. При этом устанавливается равновесие сил притяжения и отталкивания протон — протонного и электрон — электронного) и образуется устойчи­вая двухатомная молекула водорода. Чтобы атомы не разбегались, электроны должны как можно больше вре­мени находиться между ядрами. Как этого добиться? Атомные орбитали при взаимодействии атомов частично перекрываются и проникают друг в друга. В

области проникновения электронных «облаков» возникает до­полнительный электрический заряд. Область частичного перекрывания ведет себя как самостоятельная орбиталь, и здесь действуют те же правила, что и при заполнении атомных орбиталей, в том числе и принцип Паули. Согласно этому принципу, два электрона в молекуле водорода должны иметь разные спины (спин — это собственный магнитный момент электрона) — они обозначаются

проти­воположно направленными стрелками:↑↓. Принцип Паули объясняет, почему невозможно образование двухатомной молекулы гелия. Чтобы такая молекула, Не2 оказалась устойчивой, в обла­сти перекрывания должны находиться четыре электрона. Однако сущест­вуют только два направления спина, значит, только два электрона могут находиться между ядрами. Остальные электроны будут «растаскивать» яд­ра, и атомы разлетятся.