2.4. Практическая часть. Варианты заданий

Задание: опишите химическую связь в молекулах варианта (табл.4.) в рамках метода ВС по плану:

• составьте электронные формулы элементов, входящих в состав молекулы;

• определите тип химической связи, используя данные таблицы 2.1.прил.2;

• изобразите графически валентные электроны в основном и возбужденном состоянии;

• определите тип гибридизации орбиталей ( если гибридизация имеет место);

• изобразите связь с помощью ячеек;

• дайте пространственное изображение молекулы с помощью орбиталей и геометрических фигур;

• определите полярность связи и полярность молекулы;

• дайте количественную оценку углам между связями;

• укажите кратность связи;

• оцените способность молекулы к дальнейшему взаимодействию.

• Таблица 4.

Варианты заданий

Номер варианта	Соединение	Номер варианта	Соединение	Номер варианта	Соединение
1	H2S,TeF6	13	MgF2,SF6	25	PCl3,NCl3
2	AlBr3,H2Te	14	H2Te.CF4	26	GaBr3,PCl3O
3	GeH4,AsH3	15	BI3,H2O	27	CO2,GeI4
4	GaI3,HCl	16	HBr,SiF4	28	CCl4,H2O
5	BeBr2,SbBr3	17	HF,AsF5	29	PCl3,SeF4
6	SeF6,FeF2	18	GeCl2,AlF3	30	AsBr3,SBr6
7	SFCl5, LiH	19	SbCl5,SnH2	31	SO2,CoCl2
8	SiCl2,GaBr3	20	BBr3,PbCl2	32	CO2,GeI4
9	PbCl4,PbCl2	21	SbI3,GaI3	33	H2Se,AlI3
10	SiCl4,FeCl2	22	PH3,CH4	34	HF,SOF3
11	Br2,SnH4	23	NH3,GaI3	35	PCl3F2,HI
12	PF5,BeF2	24	OF2,BCl3	36	N2,NOCl

2 Описание химической связи с помощью метода молекулярных орбиталей (ммо) Сущность метода молекулярных орбиталей

В квантовой механике формы вещественной материи рассматриваются как системы, состоящие из совокупности ядер и обобществленных электронов. Задача исследования химической связи сводится к тому, чтобы найти распределение электронов в поле всех ядер путем решения уравнения Шредингера. При решении уравнения используется приближение, согласно которому ядра считаются неподвижными. Это приближение позволяет разделить переменные и уравнение Шредингера распадается на два уравнения:

H_e ψ_e(r,R) = E_e(R)ψ_e(r,R), где H_e = +U_ne +U_ee 1)

и H_n ψ_n (R) = E_nψ_n (R), где H_n = - + E_e(R) h = ћ 2)

здесь E_e(R) – полная энергия электронов плюс энергия Кулоновского отталкивания ядер; Δ – оператор Лапласа; U_ne и U_ee - члены, соответствующие потенциальной энергии взаимодействия электронов (е) с ядрами (n) и электронов между собой; m – масса электрона; M_i – массы ядер.

Уравнения 1) и 2) решают в следующей последовательности: сначала решают уравнение 1) при фиксированных значениях координат ядер R, входящих в ψ_e ;

ψ_n (R) – волновая функция ядер; затем полученные значения E_e(R) используют для исследования колебательной и вращательной динамики ядер согласно уравнению 2).

Погрешность использованного приближения тогоже порядка что и отношение массы электрона к массе ядра. Поэтому, чем тяжелее ядра, тем точнее это приближение.

Второе приближение используется при решении уравнения 2) – в виде произведения отдельных одноэлектронных волновых функций – молекулярных орбиталей. Правильная волновая функция учитывает тождественность электронов и принцип запрета Паули.

Результатом решения уравнения 1) является упорядоченная по возрастанию энергии последовательность молекулярных орбиталей и распределение электронов по этим орбиталям.

Помимо одноэлектронного приближения существуют и более точные приближения, однако в естествознании упрощения в конечном счете часто оказываются важнее точного знания, если формируют картину, согласующуюся с опытом.