Дальнейшее сближение - ядро
Cтраница 1
Дальнейшее сближение ядер приводит к увеличению частоты перескоков электрона UotJh с одного ядра на другое. После прохождения максимального сближения и дальнейшего разлета частота переходов уменьшается и по достижении R - Ro электрон с вероятностью Р-1 / 2 остается на одном из ядер. [1]
 |
Схема сил притяжения и отталкивания между двумя атомами. [2] |
При дальнейшем сближении ядер силы отталкивания растут настолько быстрее сил притяжения, что кривая / / / уходит круто вверх. [3]
На некотором конечном расстоянии между ядрами они достигают максимума; при дальнейшем сближении ядер начинают преобладать силы отталкивания между двумя одноименно заряженными ядрами и между взаимопроникающими облаками зарядов электронов. На рис. 8б изображена зависимость энергии образования молекулы водорода от расстояния между ядрами для обоих возможных случаев наложения атомных Ч - функций. [4]
ПР / 0т) - На расстоянии 3 А кривая / / / проходит через нулевую черту, а при дальнейшем сближении ядер атомов спускается ниже нуля, так как силы притяжения превышают силы отталкивания. Начиная с 1 5 А, силы отталкивания возрастают гораздо быстрее сил притяжения, так как электронные оболочки близки друг к другу, а кроме того, начинает сказываться взаимное отталкивание ядер. [5]
 |
Корреляция энергетических уровней двухатомных гомонуклеар-ных молекул элементов II периода. [6] |
Как видно из рис. 27, при сближении ядер электронные термы под влиянием электрических полей расщепляются и одни из них начинают скользить вниз ( связевые орбиталы), а другие, обозначенные звездочкой, повышаются ( антисвязевые орбиталы), что сопровождается при дальнейшем сближении ядер возбуждением электронов с изменением квантовых чисел. [7]
 |
Схематическое изображение электронного облака трех р-орбиталей. [8] |
Для того чтобы возникла химическая связь между атомами, они должны приблизиться друг к другу. При таком сближении на определенном расстоянии между ядрами происходит перекрывание электрон - - ных оболочек: электроны попадают между ядрами, теряют энергию, атомы притягиваются, образуется химическая связь. При дальнейшем сближении ядер начинает сказываться отталкивание между ними и потенциальная энергия вновь возрастает. [9]
 |
Потенциальные кривые молекулы. [10] |
МеЗкъядерное расстояние ге, отвечающее минимуму кривой, называется равновесным. При дальнейшем сближении ядер электронная энергия системы возрастает и при г - 0 стремится к бесконечности. [11]
Указанное выше перекрывание волновых функций в пространстве между ядрами атомов не является простым наложением волновых функций свободных атомов. При образовании химической связи эти функции существенно деформируются, теряют сферическую симметрию и в значительной степени втягиваются в пространство между ядрами. Однако такое втягивание возможно только на расстояниях, превышающих удвоенный боров-ский радиус. При дальнейшем сближении ядер электроны не смогут попадать в пространство между ними, а будут двигаться в основном вне его. [12]
Если допустить, что потенциальная энергия равна нулю, когда г бесконечно, то потенциальная энергия для некоторого расстояния г дается обычным выражением - ezjr. Это соответствует действительности до тех пор, пока г достаточно велико, но неверно при малых значениях г. Следует помнить, что ионы натрия и хлора не являются точечными зарядами, а имеют электронные оболочки, простирающиеся от ядра на расстояния порядка Q - CM. Как только ионы подойдут друг к другу настолько близко, что начнет происходить взаимное проникновение электронных оболочек, в действие вступают другие силы. Они выражаются в сопротивлении дальнейшему сближению ядер; появляется сила отталкивания, противодействующая притяжению, вызванному взаимодействием зарядов. В § 4.6 было показано, что квантовое состояние занимает определенную по размерам область в фазовом пространстве, а в § 7.2, - что в данном квантовом состоянии может находиться только один электрон. Если электронные оболочки сближаются, то оказывается, что в данном объеме ( обычного пространства) помещается большее число электронов. Так как каждый электрон находится в присущем только ему квантовом состоянии, то это означает, что на единицу объема обыкновенного пространства приходится большее число квантовых состояний. Из этого следует, что каждое квантовое состояние должно занять большую область в фазовом пространстве импульсов. Таким образом, количество движения, а в связи с этим и энергия, соответствующая каждому квантовому состоянию, увеличиваются; точно так же, как в случае движения электрона в ящике, рассмотренном в § 4.2, энергия всех квантовых состояний увеличивается при уменьшении размера ящика. Можно считать, что вместо того, чтобы в среднем большее число электронов заняло данный объем, часть электронов просто выталкивается из объема, что отчасти верно; этот процесс выталкивания сам требует энергии. В итоге получается, что как только два иона оказываются настолько близко друг к другу, что их электронные оболочки начинают действовать друг на друга, появляется сила отталкивания, быстро возрастающая с уменьшением расстояния и скоро делающаяся большей, чем сила притяжения. [13]
Величины Q и А являются функциями расстояния R между ядрами. На рис. 60.1 изображена зависимость энергий Es и Еа от расстояния между ядрами R. Штриховой линией показана экспериментальная кривая для парасостояния. Как следует из рисунка, согласие результатов Гайтлера и Лондона с экспериментальными данными является не очень хорошим, однако качественно особенности взаимодействия между атомами водорода в пара - и ортосостоянии описываются теоретическими кривыми правильно. Эти особенности заключаются в следующем. При дальнейшем сближении ядер происходит резкое возрастание энергии. Таким образом, образование молекулы водорода возможно лишь в синглетном спиновом состоянии. [14]
Страницы: 1