Молекула құрылысы және спектрлері

Заттың негізгі химиялық қасиеттерін сақтайтын және өз алдына «өмір сүре» алатын ең кішкене бөлшегін молекула дейміз. Молекула өзара химиялық байланыспен қосылған бірдей немесе әр түрлі атомдар системасы. Молекулада екі немесе одан да көп атомдар бола алады. Мысалы, Н2, О2, СО2, СН4 және т. б. Молекуладағы атомдар саны өскен сайын оның мөлшері өсе береді. Молекула өзара химиялық байланыспен қосылған бірдей немесе ядроларының барлық заряды барлық электрондардың зарядына тең. Электрондар молекулада белгілі бір күйде электрондық бұлт түзіп, ядролардың айналасында қозғалады. Молекулаға енетін атомдардың ішкі электрондық қабықтарындағы электрондар көп өзгеріске ұшырамайды. Негізінен молекуланың химиялық және физикалық қасиеттерін анықтайтын сыртқы қабықта орналасатын валенттік электрондар. Атомдар жақындасып молекула түзгенде валенттік электрондар бір-бірімен әрекеттесіп химиялық байланыс түзеді. Молекуланың беріктігі атомдардын өзара байланысымен анықталады. Атомдар ядролары белгілі бір ара қашықтыққа келгенде, олардың арасында өзара тартылыс күші Ғтр, ал өте жақын келгенде өзара тебіліс күші Ғтб пайда болады (4.1-сурет). Белгілі бір r0 қашықтықта екі күш бір-бірін теңгеріп, қорытқы күш Ғ=0. Бұл жағдай екі атом үшін өзара әрекетінің потенциалдық энергиясының ең минимум мәніне U0-гe сәйкес келеді. r0 қашықтық-байланыс ұзындығы, D энергия, молекула құрайтын атомдардың байланыс энергиясы немесе атомдарды ажырату үшін керек диссоциация энергиясы деп аталады. Диссоциация энергиясы теріс шама, ал атомдар молекула құраған кездегі бөлінетін энергия оң шама. Молекуланың тұрақтылығы, беріктігі айтылған диссоциация энергиясына, химиялық активтігі де осыған байланысты болады. Молекула құрайтын атомдар арасындағы байланыс екі түрге бөлінеді. Молекуладағы бір атом ядросының айналасында электрондар саны көп болып, екіншісінің айналасында электрондар аз болып жіктелуі мүмкін. Сөйтіп молекула әр түрлі таңбалы (оң және теріс), бір-біріне тартылатын екі ионнан тұрады. Байланыстың мұндай түрін гетерополярлық немесе иондық байланыс деп атаймыз. Мысалы, NaCl, КСl - хлорлы калийде калий өзінің сыртқы қабықтағы валенттік бір электронын хлорға беріп оң зарядты ион, ал хлор бір электрон алып теріс ионға айналады. Сөйтіп пайда болған иондық молекуланы электрлік диполь ретінде қарастыруға болады. Иондардың ара қашықтығы, яғни байланыс ұзындығы rо=1,3∙10-10 м.
Байланыстың екінші түрі гомеополярлық немесе коваленттік байланыс деп аталады. Бұл байланыс кезінде электрондардың бір бөлегі екі ядроны да айнала қозғалады. Байланыс, қарама-қарсы бағытталған спиндері бар қос электрондар арқылы болады (4.2-сурет). Коваленттік байланыс, бірдей ядролары бар атомдар Н2, О2, N2 және т. с. с. және әр түрлі ядролы атомдар арасындз (NО, НҒ, СН4 және т. с. с.) бола береді. Бірінші аталған (Н2, О2, N2) молекулаларда электрондар симметриялы жіктеледі, ал екінші түрлерінде
        
        МОЛЕКУЛА ҚҰРЫЛЫСЫ ЖӘНЕ СПЕКТРЛЕРІ
МОЛЕКУЛА ТУРАЛЫ ЖАЛПЫ МАҒЛҰМАТ
Заттың негізгі химиялық ... ... және өз ... ... ... ең ... бөлшегін молекула дейміз. Молекула ... ... ... ... немесе әр түрлі атомдар системасы. ... ... одан да көп ... бола ... Мысалы, Н2, О2, СО2, СН4 және т.
б. Молекуладағы атомдар саны өскен сайын оның мөлшері өсе ... ... ... ... ... ... ... ядроларының барлық заряды
барлық электрондардың зарядына тең. Электрондар молекулада белгілі ... ... бұлт ... ядролардың айналасында қозғалады. Молекулаға
енетін атомдардың ішкі электрондық ... ... көп ... ... ... ... және ... қасиеттерін
анықтайтын сыртқы қабықта орналасатын валенттік электрондар. ... ... ... ... электрондар бір-бірімен әрекеттесіп
химиялық байланыс түзеді. Молекуланың ... ... ... ... ... ... белгілі бір ара қашықтыққа
келгенде, олардың арасында өзара тартылыс күші Ғтр, ал өте ... ... ... күші Ғтб ... болады (4.1-сурет). Белгілі бір r0 қашықтықта
екі күш бір-бірін теңгеріп, қорытқы күш Ғ=0. Бұл ... екі атом үшін ... ... ... ең ... мәніне U0-гe сәйкес келеді
(4.1 б-сурет).
4.1-сурет
r0 қашықтық-байланыс ... D ... ... құрайтын атомдардың
байланыс энергиясы немесе атомдарды ... үшін ... ... деп ... Диссоциация энергиясы теріс шама, ал атомдар
молекула ... ... ... энергия оң шама. ... ... ... ... ... ... активтігі
де осыған байланысты болады. Молекула құрайтын атомдар ... ... ... ... ... бір атом ... ... электрондар
саны көп болып, екіншісінің айналасында электрондар аз ... ... ... ... әр ... ... (оң және ... бір-біріне
тартылатын екі ионнан тұрады. ... ... ... ... ... ... деп ... Мысалы, NaCl, КСl - хлорлы калийде
калий өзінің сыртқы қабықтағы ... бір ... ... ... ... ион, ал хлор бір ... алып ... ионға айналады. Сөйтіп пайда
болған иондық молекуланы электрлік ... ... ... болады.
Иондардың ара қашықтығы, яғни байланыс ұзындығы ... ... ... түрі ... ... коваленттік байланыс деп
аталады. Бұл байланыс кезінде электрондардың бір ... екі ... ... қозғалады. Байланыс, қарама-қарсы бағытталған ... бар ... ... болады (4.2-сурет). Коваленттік байланыс, бірдей
ядролары бар ... Н2, О2, N2 және т. с. с. және әр ... ... ... (NО, НҒ, СН4 және т. с. с.) бола ... ... ... (Н2, О2,
N2) молекулаларда электрондар симметриялы жіктеледі, ал екінші ... HF, CH4, NH3) ... ... түзеді. Осының әсерінен молекула
электрлік дипольдік момент алады. ... ... ... ... ... ... ДЕҢГЕЙЛЕРІ ЖӘНЕ ТОЛҚЫНДЫҚ ФУНКЦИЯСЫ
Атом сияқты молекулада кванттық ... ... ... ... ... ... қабылдап, әр түрлі күйлерде
болады. Бірақ молекулалардың энергетикалық ... ... ... ... қозғалысымен қатар молекулалар құрайтын ... ... және ... ... ... ... әсер
етеді. Тербелмелі қозғалыс кезінде ядролардың салыстырмалы ... ... ... ... ... ... орналасуы өзгереді.
Электрондар қозғалысы ядро қозғалысына қарағанда өте ... ... ... ... электрондық энергиядан Еэл тұрады.
Электрондар қоршаған ядролардың тербеліс ... Етб, ... ... ... Еайн энергия және электрондық энергия Еэл
келесідей катынаста болады:
mе - электрон массасы, М - ядро ... ... ... ... күйі оның ... функциясымен анықталады. Молекуланың
толқындық функциясын және оның энергетикалық деңгейлерін ... ... түрі үшін ... ... ... ... табады. Сонда
молекуланың электрондық тербелмелі айналмалы толқындық
функциялары бар және ... ... ... ... екі ... одан да көп ... тұратын орнықты система. Орнықты
дейтініміз молекулаға сырттан белгілі бір энергия берілмесе ол атомдарға
бөлінбейді. Басқаша ... ... ... ретінде «өмір сүруі» үшін
оның байланыс энергиясы, оны құрайтын бір-бірімен байланыспаған ... ... ... кем. Егер бір топ ... ... ... жалпы энергиясын азайтатын болса, молекула құралады.
Егер әрекеттесу жалпы ... ... ... молекула түзілмейді.
Атомдар бір-бірінен тебіледі.
Коваленттік байланыста болатын атомдар системасын қарастырайық. Оның ... ... ... Н2 тоқталамыз. Сутегі атомдарының бір-бір
электроны екі протон айналасында қозғалады ... ... ... RАВ ... ... екі сутегі атомын қарастырайық ... Екі ... ... ... ... яғни 1s күйінде. Екеуінің ара
қашықтығы Rab олардың толқындық функциялары кеңістікте бір-бірін жаппайтын
ара қашықтықта болсын (4.3 ... ... ... ... толық энергиясы әрбір атомның энергиясын екі еселегенге ... ... ... ... ... ... ... білеміз, яғни
ядролары белгілі бір Rab apa қашықтығында орналасқан. Атомдар бірігіп
орнықты ... ... ... ... Rab ... ... атомның толқындық функциясы кеңістікте бір-бірін жабады
(4.3, б-сурет). III ... § ... ... егер екі пара-пар
бөлшектердің (біздің жағдайымызда электрондардың) ... ... ... ... болса, екі мүмкін күйі ... ... ... ... электрондардың толқындық функциялары
молекуланың орталық аймағында көбірек концентрацияланған (4.3, в-сурет).
Спиндерінің бағыты ... ... ... ... ... n, l, mL бірдей де, Паули принципі бойынша, спиндері ... ... ... ... ... бағдарланған (4,3 г-
сурет), толқындық ... ... ... аймақтарына
концентрацияланған.
1927 ж. В. Гайтлер және Ф. Лондон осы ... ... ... ... күйін Шредингер теңдеуін қолданып есептеген. Система
4.4-суретте көрсетілгендей 1-электрон А ядросының тұсында, ал 2-электрон В
ядросының, немесе, 1 және 2 орын ... Бұл ... ... ... ... тек қана ... бөлшектерін - электрондардың орын
ауыстырғанында. Системаның потенциалдық энергиясы
(4.3)
мұндағы
- протондардың, ал - электрондардың өзара әрекеттесу энергиясы;
- - ... А және В ... - және - ... А және В ... әрекеттесу энергиялары.
- бірінші электронның координаталары бар Лаплас операторы, -
екіншісінікі. (4.4) ... ... ... ... ... ара ... R-дың функциясы (4.5-сурет). Сонымен қатар
электрондық энергия Еэл электрондардың спиндерінің бір-біріне ... ... ... ... ... бағдарлануына
байланысты - 2-қисық. 4.3 және 4.5-суреттерде молекула құралуы ... ... ... ... ... екені көрінеді.
Алдында айтып кеткендей атомдар арасындағы өзара әрекеттесу энергиясы
олардың жалпы ... ... ... ... ... ... үшін ... теңдеуі:
(4.4)
4.4-сурет
4.5-сурет
4.3 және 4.5-суреттерден электрондар спиндері параллель болғанда ... ... ... ... ... ... ... тебіледі
екен, яғни бұл жағдайда молекула құрауға мүмкіндік болмайды.
Атомдар ара қашықтығы үлкен болғанда (4.3 ... ... ... ... ... спиндерінің бағдарлануы система энергиясына
ешкандай әсер етпейді. Егер атомдар жақындасып толқындық функциялары бір-
бірін жабатын ... ... ... системаның жалпы энергиясына
бірқатар үлесін қосады. Міне, осы энергия үлесін айырбас энергиясы ... Оның ... ... III ... 20-шы ... айтылған, пара-
пар бөлшектердің бір-бірінен айырмашылығы болмауынан. Айырбас энергиясы
кванттық механика ... ... ... ... тұрғысынан түсіндіру
мүмкін емес. Айырбас энергиясы әр уақытта бір-біріне ... ... ... ... ... болады.
Сутегі атомдары орнықты молекула құраған кезде ең жақын ... ... яғни ... ... (4.4-сурет), ал атомдар арасындағы
байланыс энергиясы 4,72 эВ (4.5-сурет). Ковалентті байланыста ... ... ... су ... ... ... ... байланысты сызықтар түрінде көрсетеді Н – Н. 4.6-суретте ... ... ... ... ... Оттегінің L
қабықшасында екі дара электрон бар. ... ... ... атомымен
коваленттік байланыс түзеді.
Әрине, ядролар арасындағы байланыс ұзындығы схемадағыдай қатып қалған ... ... ... ... ... ... ... Молекулаға сырттан әсер етпесе электрондық конфигурациясы, ... ... ... тепе-тең конфигурация болады.
Молекуланың тепе-тең конфигурация түрлері: сызықтық-барлық ... ... яғни ... ... бойында орналасады, мысалы, СО2 (көміртегі
қос тотығы); жазық емес ядролар кеңістіктік құрылым түзеді, ... ... ... ал аммиакта валенттік бұрыш, суда ... ... ... ... ядролары бір-бірін тебеді. Осыған қосымша,
молекула ... ... ... ... ... жалпы масса центріне қатысты әр түрлі тербелісіне ... ... ... ... ... ... ... Е тб және
айналыс Еайн энергиялары молекула энергиясының ... ... ... Егер біз ... ... осциллятор деп есептесек, онда оның
тербеліс энергиясы
(4.5)
мұндағы v - тербелістік кванттық сан, w - тербеліс жиілігі, v үшін ... ... ... ... ... ... қисығы 4.7-
суретте берілген. Тербелістің кішкене мәңдерінде ... ... ... ...
4.6-сурет
4.7-сурет
және т. с. с. деңгейлер түзеді. Тербеліс ... ... ... ... ... ... Е0-ге ұмтылады, яғни диссоциацияланған
молекуланың энергиясына ұмтылады. ... ... ... ... және ... тербелістерге жіктейміз. Валенттік
тербеліс кезінде байланыс ұзындығы ... ал ...... ... ... ... екі ... (Н-М бағытында) және бір
деформациялық (О бағытында) тербелісі бар (4.8 а-сурет) Молекуланы белгілі
бір wайн ... ... ... I - ... ... бар ... қарастырайық (4.8 б-сурет). Оның импульс моменті М ал ... ... Бұл ... ... ... моменті
дискреттік мәндер қабылдайды: - импульс моментінің кванттық саны
- айналма сан. Сонда молекуланың айналмалы ... ... - ... ... центрі арқылы өтетін оське қатысты инерция моменті,
j - ... сан. Ол үшін ... ... ... молекуланың толық
энергиясы (4.1) формуласындағы энергиялар мәндерін қойсақ
(4.8)
Осыған сәйкес екі атомды молекуланың ... ... ... ... молекуланың тек кана екі электрондық ... және ... ... алшақ. Тербелісті қозғалыстың
энергетикалық деңгейлерінің арасы айналмалы қозғалыстың энергетикалық
деңгейлеріне қарағанда анағұрлым үлкен шама.
4.9-сурет
МОЛЕКУЛАЛЫҚ СПЕКТРЛЕР
Молекуланың ... және ... ... касиеттері оның
спектрлерінде білінеді. Бір ... ... ... ... ауысу кезінде, белгілі бір жиіліктегі электромагниттік толқын,
яғни ... ... ... ... кезінде соларға сәйкес молекулалық спектрлердің түрлері
пайда болады. Молекулалық спектрлер жолақ сызық ... ... ... спектроскоитармен қарағанда бұл жолақтар әр түрлі көптеген
спектрлік сызықтардың жиынтығы екені ... ... ... ... ... ... молекула үш түрлі жолақ сызықтар шығарады.
Айналмалы, тербелмелі-айналмалы және электронды-тербелмелі спектрлер.
4.10-сурет
Егер молекуланың ... ... ... шама ... ... ... ... негізгі күйге өту үшін іріктеу ережесі
рұқсат етілген ауысулар ... ... ... шығарады.
Қоздыру энергиясы шамалы болғанда шығаратын спектрлер тербелмелі-айналмалы,
ал ... ... өте аз ... тек қана ... ... ... бір ... күйден екінші айналмалы күйге өткенде (4.11 а-сурет)
шығаратын энергия
ал шығаратын спектр ... ... сан, - ... Бұл ... да ... ... рұқсат
етілген ауысулар болады (4.11 б-сурет). Егер ауысу тербелмелі және
айналмалы ... ... ... ... және айналмалы күйі де
өзгереді:
4.11-сурет
Молекулалық спектрлерді молекулалардың құрылысын ... үшін ... ... ... спектрлер - бір-бірінен бірдей ... алыс ... ... ... ... (w1, 2w1 т. ... ... HC1 молекуласының осындай сызықтарының арасын өлшеп
тапсақ, одан ... В-ны ... және ол ... ал ... ... ... ... инерция моментінің формуласынан
сутегі және хлор атомдарының орнықты қүйіндегі ядроларының ара ... ... ... электрондық, тербелме және ... ... ... ... ... ... қасиеттерін оның
дипольдық моменті арқылы сипаттайды. ... ... ... және
бағыты электрондық тығыздығының жіктелуіне байланысты болады.
Электрондық ... ... ... ... ... ... ... болмауы немесе болуына әкеледі. Мысалы, бірдей
атомдардан ... (Н2, О2, N2 және т. с. с.) ... ... болуына байланысты дипольдық моменті нольге тең. Сондықтан
айналма және ... ... тек қана ... (әр түрлі атомдардан тұратын HC1, NО) шығара алады. Ал
симметриялы молекулаларда ... ... ... тең. ... айналма
және тербелме-айналма ауысуларға тиым салынған. Электронды-тербелме
спектрлерді симметриялы және антисимметриялы ... ... ... бұл ... ... ... ... молекула құрағандағы
орналасуларын оқушының назарына ұсынамыз. 4.13-суретте пиритті (FeS2)
құрайтын атомдардың 4,5 миллион есе ... түрі ... ... дақ ... бар ... ... ал оның ... орналасқан екі қара дақ 16
электроны бар күкірт атомдары. Суреттен кристалдағы ... ... өте анық ...

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Көлемі: 14 бет
Бұл жұмыстың бағасы: 400 теңге









Ұқсас жұмыстар
Тақырыб Бет саны
Бензол молекуласының электрондық құрылысын МПДП әдісімен есептеу22 бет
Зерттеудің физикалық әдістері18 бет
Оптикалық әдістер24 бет
Астрофизикада бақыланатын сызықтар6 бет
Гендік импринтинг және адамдағы патологияның тұқым қуалауы26 бет
Жарық сәуле шығаратын құрылым – ғылыми прогресс. Нанокомпозиттерді алу және зерттеу әдістері57 бет
Кванттық оптика негіздері4 бет
Коллоидты химияның оптикалық қасиеттері5 бет
Ксантофилдер6 бет
Мазер туралы түсінік. Су мазерлерінің қасиеттері35 бет


+ тегін презентациялар
Пәндер
Көмек / Помощь
Арайлым
Біз міндетті түрде жауап береміз!
Мы обязательно ответим!
Жіберу / Отправить


Зарабатывайте вместе с нами

Рахмет!
Хабарлама жіберілді. / Сообщение отправлено.

Сіз үшін аптасына 5 күн жұмыс істейміз.
Жұмыс уақыты 09:00 - 18:00

Мы работаем для Вас 5 дней в неделю.
Время работы 09:00 - 18:00

Email: info@stud.kz

Phone: 777 614 50 20
Жабу / Закрыть

Көмек / Помощь