2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки





Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1 ... 3, 4, 5, 6, 7  След.
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение29.06.2017, 14:35 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


18/05/06
13129
с Территории
Хелаты тут вообще не в тему; куда ему чужие электронные пары, когда свои девать некуда? If anything, тут нужен какой-то "лиганд наоборот", акцепторный, типа ртутных антикраунов. Я слышал про соединение со связью $\rm{Xe\text{--}Au}$, и не поверил своим глазам. И до сих пор не вполне верю.

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение02.07.2017, 21:06 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63024
Поскольку Droog_Andrey не показывает картинок, то:

Правильно ли я понимаю, что консенсус такой:
- "правило 8" - огрубление, но довольно часто работает;
- правило валентных связей - тоже огрубление, но тоже довольно часто работает;
- чтобы выяснить всю правду о том или ином соединении (особенно "нешкольном"), необходимо проводить энергетические расчёты, непосильные "на пальцах", и не укладывающиеся ни в то, ни в другое правило, ни в какое-либо другое простое.

?

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение02.07.2017, 21:17 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1933
Минск, Беларусь
По всем трём пунктам соглашусь.

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение02.07.2017, 21:22 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63024
Область применимости правила валентных связей шире области применимости "правила 8", и покрывает её целиком?

-- 02.07.2017 21:22:35 --

P. S. И всё-таки здорово было бы увидеть картинки.

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение02.07.2017, 21:56 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1106
Munin в сообщении #1231086 писал(а):
Область применимости правила валентных связей шире области применимости "правила 8", и покрывает её целиком?

Не "правила ВС", а теории. Но да.
Munin в сообщении #1231086 писал(а):
И всё-таки здорово было бы увидеть картинки

Посмотрите Неорганику (Неорг.химия) Шрайвер(а) и Эткинс(а), 1й том. Там этих картинок завлись... :wink:

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение02.07.2017, 22:07 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63024
madschumacher в сообщении #1231097 писал(а):
Не "правила ВС", а теории. Но да.

Я там теории не увидел, проше пана. В расчётах, упомянутых Droog_Andrey, теория чувствуется, но он их очень неохотно представляет и комментирует.

madschumacher в сообщении #1231097 писал(а):
Посмотрите Неорганику (Неорг.химия) Шрайвер(а) и Эткинс(а), 1й том. Там этих картинок завлись... :wink:

Спасибо.

-- 02.07.2017 22:36:46 --

Начал смотреть, хорошая книжка. Кажется, чего-то такого и не хватало. Правда, пока только про атомы смотрю.

-- 02.07.2017 22:37:58 --

Эткинс тот же самый, который написал популярную книжку Молекулы?

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение02.07.2017, 23:53 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63024
Упс, а там то же самое правило октета (§ 3.1) :-)

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение03.07.2017, 02:27 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


28/04/16
1106
Munin в сообщении #1231104 писал(а):
Эткинс тот же самый, который написал популярную книжку Молекулы?

Видимо, он. Питер Эткинс, профессор из Оксфорда. Автор самого известного учебника по физхимии. :D

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение03.07.2017, 10:54 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


26/01/14
1478
Munin в сообщении #1231126 писал(а):
Упс, а там то же самое правило октета (§ 3.1) :-)
Удивительно! Я до сих пор честно думал, что это правило придумал Габриелян для своего школьного учебника (потому что в более серьёзных книгах я это правило не видел), а оказывается Льюис :mrgreen:
Ну, и мои возражения против октета тоже не новы - § 3.1 г.

madschumacher, спасибо за интересный учебник!

-- 03.07.2017, 11:08 --

А с Габриеляном всё равно ненормально.
Объяснил бы уж тогда, как на $\rm{H_2SO_4}$ смотреть с точки зрения этого правила октета.
Хотя бы что-то вроде того, что сера отдаёт два электрона двум атомам кислорода и становится четырёхвалентной. То есть из шести связей якобы четыре ковалентные и две ионные.
Ну или написал бы хотя бы даже так: с точки зрения правила октета существование многих соединений объяснить затруднительно, нужна более сложная теория.
Тогда бы у мыслящих школьников не появлялось чувство, что их обманывают.
А то вначале приводит это правило как некую истину, а потом, при рассмотрении конкретных соединений, напрочь про него забывает и не комментирует, хотя обнаружить неувязки школьникам вполне реально.

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение03.07.2017, 11:36 


01/03/13
632
Шестивалентные соединения серы (да и вообще шестивалентные) не подчиняются правилу октета. И не должны. Помимо восьмерки есть и другие магические числа 12 и 16. Это произведения типичных координационных чисел (6 и 8) и кол-ва электронов на орбитали (2).

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение03.07.2017, 13:43 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


26/01/14
1478
Osmiy в сообщении #1231190 писал(а):
Помимо восьмерки есть и другие магические числа 12 и 16.
Чем мне нравится метод валентных связей по сравнению с правилом "магических числе" - он показывает, почему у серы есть шестивалентные соединения, а у кислорода нет.

-- 03.07.2017, 13:45 --

Osmiy в сообщении #1231190 писал(а):
Шестивалентные соединения серы (да и вообще шестивалентные) не подчиняются правилу октета. И не должны.
Я понимаю, о чём Вы, и считал так же до сегодняшнего дня; но вот в указанном выше учебнике написано, как можно исхитриться и представить дело так, что шестивалентные соединения всё-таки этому правилу удовлетворяют. Т.е. это не я сейчас придумал. Другое дело, что стоит ли так исхитряться, приближает ли это к истине.

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение03.07.2017, 16:27 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1933
Минск, Беларусь
Не стоит. Нужно понимать, что "правило октета" работает лишь тогда, когда энергетический зазор над этим "октетом" велик. В случае $\rm{SF_6}$ "октет" серы - это двухэлектронные орбитали номер 18, 19, 20 и 21, и зазор над ними мал. А когда он становится мал, то притягивать что-то за уши бессмысленно.

В химии вообще очень часто явления объясняются совокупностью факторов, и очень популярно ошибочное стремление объяснить всё каким-то одним фактором. В данной ситуации такой фактор - устойчивость восьмиэлектронной внешней оболочки. Да, этот фактор есть и работает, но есть и другие, и важно понимать, как они сочетаются, и в каких ситуациях и чем можно пренебречь для заданного уровня точности.

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение03.07.2017, 16:35 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63024
В общем, в учебнике сказано, что такие соединения называются гипервалентными. Из примеров до конца разобран только $\mathrm{S\,F_6}.$ (§ 3.12б, Приложение 4).

Непосредственно молекулярных орбиталей не нарисовано, но дано словесное описание и картинки, позволяющие понять, о чём речь. Молекула $\mathrm{S\,F_6}$ - октаэдр, в центре атом серы, а по вершинам - фтора. В образовании молекулярных орбиталей участвуют $3s$ и $3p$-орбитали серы, и $2p$-орбитали фтора, по одному от каждого атома, те, которые направлены к атому серы (то есть, по осям октаэдра). Остальные орбитали фтора заполнены полностью, и расположены от серы (и других фторов) далеко, и в гибридизации не участвуют.

    Изображение Изображение

Схемы образования молекулярных орбиталей:

    Изображение

Здесь для каждой молекулярной орбитали, в её образовании участвуют те атомные, которые пересекаются с ней, причём "сумма пересечений" не нулевая. Поясню:

- в образовании $\mathrm{A_{1g}}$ участвуют:
    - $\mathrm{S}\,3s,$ поскольку она симметричный шарик, и здесь пересекается с шестью белыми шариками;
    - $\mathrm{F}\,2p$ - каждая из них пересекается с одним белым шариком, причём только одной своей половиной (долей) - внутренней;
    - не участвуют $\mathrm{S}\,3p,$ поскольку они антисимметричные гантельки, и если одна половинка гантельки $(+)$ пересекается с одним белым шариком, то другая половинка гантельки $(-)$ - с другим белым шариком, в сумме дают ноль.

- в образовании $\mathrm{E_g}$ номер 1 участвуют:
    - $\mathrm{F}\,2p$ участвуют;
    - не участвует $\mathrm{S}\,3s,$ поскольку она симметричный шарик, а здесь пересекается с двумя большими белыми шариками, и четырьмя чёрными - подразумевается, что сумма ноль;
    - не участвуют $\mathrm{S}\,3p.$

- в образовании $\mathrm{E_g}$ номер 2 участвуют:
    - $\mathrm{F}\,2p$ участвуют;
    - не участвует $\mathrm{S}\,3s,$ поскольку она симметричный шарик, а здесь пересекается с двумя белыми и двумя чёрными - сумма ноль;
    - не участвуют $\mathrm{S}\,3p.$

- в образовании $\mathrm{T_{1u}}$ участвуют:
    - $\mathrm{S}\,3p$ участвуют, поскольку они гантельки, и одна половинка гантельки $(+)$ пересекается с белым шариком, а другая половинка гантельки $(-)$ - с чёрным шариком, $(-1)\cdot(-1)=+1,$ и в сумме их вклады складываются;
    - $\mathrm{F}\,2p$ участвуют;
    - не участвует $\mathrm{S}\,3s,$ поскольку она симметричный шарик, а здесь пересекается с белым и чёрным - сумма ноль.

К чему это приводит? Вот схема уровней энергии получающихся молекулярных орбиталей:

    Изображение

Здесь используются упрощённые обозначения $a,t,e.$ У фтора все уровни - это $2p$ от шести атомов - шесть уровней, заполненных шестью электронами. Они изначально расщеплены (слабо), поскольку даже без атома серы, эти $2p$-электроны немного взаимодействуют друг с другом.

О чём эта схема говорит? О том, что сера не даёт вклада в гибридизованные орбитали $e$!!! Атомные орбитали серы не дают вклада в эти молекулярные орбитали, а расходятся по орбиталям $a,t.$ Уровень энергии орбиталей $e$ не сдвигается вообще, он как был у фторов без серы, так и остался. То есть, эти орбитали не участвуют в химической связи фторов с серой - они только касаются отношений фторов между собой. Сера связана со фторами только через орбитали $a$ - своей орбиталью $3s$ - и через $t$ - своими орбиталями $3p.$

Куда какие идут электроны? Понятное дело, что электроны все тождественны, но здесь мы имеем у фторов полностью заполненную $e^4$ как до гибридизации, так и после, и её уровень не сдвигается, то есть ведёт себя аналогично электронам на внутренних оболочках атомов, и мы можем сказать, что они остаются на этом уровне. Значит, у серы её 6 электронов складываются с 2 оставшимися электронами фтора, и всё это заполняет связывающие орбитали $1a^2\,1t^6.$

Снова выполняется пресловутое "правило октета"!
А вот метод валентных связей в данном случае рисует неадекватную картину: он изображает, что атом серы взаимодействует с 12 электронами, а не с 8, как на самом деле.

(На более глубоком уровне, можно сказать, что $2p$-электроны атомов фтора участвуют в образовании делокализованной связи, имеющей те же типы симметрии, что и электронные орбитали водородоподобного атома: орбиталь $a$ подобна $s,$ орбитали $t$ подобны $p,$ а орбитали $e$ подобны $d_{z^2}$ и $d_{x^2-y^2}.$ В этом смысле, $\mathrm{S\,F_6}$ по сложности ближе к молекуле бензола, чем к простым школьным соединениям. При этом, не все такие делокализованные орбитали образуют связи с серой, а только 4 из них - на что вполне хватает её двух одиноких электронов и двух неподелённых пар.)

-- 03.07.2017 16:36:50 --

Mikhail_K в сообщении #1231177 писал(а):
Ну или написал бы хотя бы даже так: с точки зрения правила октета существование многих соединений объяснить затруднительно, нужна более сложная теория.
Тогда бы у мыслящих школьников не появлялось чувство, что их обманывают.
А то вначале приводит это правило как некую истину, а потом, при рассмотрении конкретных соединений, напрочь про него забывает и не комментирует, хотя обнаружить неувязки школьникам вполне реально.

+1.

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение04.07.2017, 09:10 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


09/02/09
1933
Минск, Беларусь
Увы, приведённая схема слишком упрощена и слабо соответствует действительности. Например, рядом с двумя $E_g$ должны быть и три $T_{2g}$. Все они весьма подобны 3d-орбиталям серы.

Непонятно, чем руководствовался автор, взяв именно столько гибридизованных орбиталей и разместив их именно так. Повторю реальный список из полноэлектронного расчёта, на этот раз указав симметрию каждой орбитали:

$A_{1g}$: 1s серы
(зазор 1760 эВ)
$E_g E_g T_{1u} T_{1u} T_{1u}  A_{1g}$: 1s фтора
(зазор 450 эВ)
$A_{1g}$: 2s серы
$T_{1u} T_{1u} T_{1u}$: 2p серы
(зазор 140 эВ)
$A_{1g} T_{1u} T_{1u} T_{1u} E_g E_g$: 2s фтора
(зазор 12 эВ)
$A_{1g}$: 3s cеры + 2p фтора
$T_{1u} T_{1u} T_{1u}$: 3p серы + 2p фтора
$T_{2g} T_{2g} T_{2g} E_g E_g$: 2p фтора + 3d серы
$T_{1u} T_{1u} T_{1u} T_{2u} T_{2u} T_{2u} T_{1g} T_{1g} T_{1g}$: 2p фтора
(зазор 10 эВ, далее идут незанятые орбитали)
$A_{1g}$: 4s серы
$T_{1u} T_{1u} T_{1u}$: 4p серы
далее: смесь верхних состояний всех атомов

 Профиль  
                  
 
 Re: подскажите по электронной оболочке атома 8 класс
Сообщение04.07.2017, 10:56 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


30/01/06
63024
Droog_Andrey в сообщении #1231397 писал(а):
Повторю реальный список из полноэлектронного расчёта

Ну нарисуйте его, а? Это ж читать невозможно.

Там хоть как-то объяснено, а вы только непонятно ругаетесь.

И почему-то у вас в самом интересном месте никаких зазоров не указано.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 92 ]  На страницу Пред.  1 ... 3, 4, 5, 6, 7  След.

Модераторы: photon, Toucan, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group