Cтраница 2
Эти вещества имеют одноатомные молекулы, которые связаны друг с другом вандерваальсовыми силами. С этой точки зрения структуры благородных газов следует отметить в таблице так же, как и структуры VII-6 подгруппы. [16]
В каждой молекуле атом галогена с наибольшим порядковым номером окружен другими атомами. По-видимому, только двухатомные молекулы могут иметь структуры, изоэлектронные со структурами благородных газов. Существование других веществ, содержащих галогены, например Н5Ю6, и соединений, приведенных на рис. 11.3, указывает на то, что описание с помощью электронных структур благородных газов не всегда является адекватным. Однако, рассматривая формулы в табл. 13.4, мы можем найти подход к возможному решению этой проблемы, если обратим внимание, что фтор никогда не является центральным атомом; атомы фтора располагаются на периферии молекул, обнаруживая тенденцию этих атомов образовывать только одну коваленгную связь. Обратившись снова к рис. 3.18, можно догадаться, что это связано с отсутствием у фтора Зс. Наличие d - орбиталей, особенно у атомов I и Вг, позволяет им образовывать большее число связей и может быть использовано для объяснения тех случаев, когда атомы имеют большее число валентных орбиталеи, чем это нужно, чтобы образовывать структуры, изоэлектронные со структурами благородных газов. Следует помнить, однако, что такие структуры перегружены атомами. Это может привести к возникновению сильных электрических полей с относительно низкой симметрией, которые в свою очередь будут вызывать расщепление атомных орбиталеи, подобное рассматривавшемуся ранее для многоэлектронных ( в отличие от водородоподобных) газообразных атомов. В соответствии с энергетическими параметрами, связи могут образовывать лишь наполовину заполненные орбитали 2р, а не s и р3, как у других галогенов. [17]
Это и служит причиной того, что благородные газы при обычных условиях не вступают в химические реакции с другими элементами. Атомы же, имеющие на внешней оболочке менее восьми ( или иногда двух) электронов, стремятся приобрести структуру благородных газов. [18]
Специфические свойства, присущие металлам, обусловлены строением их а томов. Имея на внешнем энергетическом уровне небольшое число ( 1 - 3) электронов и стремясь принять более устойчивое состояние ( структуру благородных газов), атомы металлов сравнительно легко отдают при химических реакциях эти электроны, образуя положительно заряженные ионы. В узлах их металлической ( пространственной) решетки располагаются ионы и атомы металлов. Между узлами находятся электроны, не принадлежащие каким-либо определенным атомам. [19]
Это делают так, чтобы лиганды имели стабильную электронную структуру типа благородных газов. Соответственно атомам С1 и F приписывают единичный отрицательный заряд. Стабильной системе СО, для которой каждый входящий в нее атом уже обладает структурой благородного газа, приписывают нулевой заряд ( см. разд. Системе CN приписывают единичный отрицательный заряд, чтобы сделать ее изоэлектронной СО. [20]
Атомы и ионы не имеют строго определенной внешней границы. Это связано с тем, что функция распределения электронов обычно достигает максимума для внешней оболочки и затем асимптотически стремится к нулю с увеличением расстояния от ядра. Можно определить кристаллические радиусы для ионов таким образом, что радиусы двух ионов с аналогичными электронными структурами пропорциональны относительной протяженности в пространстве функций электронного распределения для обоих ионов и что сумма двух радиусов равна расстоянию между соответствующими двумя ионами в кристалле. На рис. 6.21 показаны отобранные по этому признаку относительные размеры различных ионов, имеющих структуру благородных газов. [21]
В каждой молекуле атом галогена с наибольшим порядковым номером окружен другими атомами. По-видимому, только двухатомные молекулы могут иметь структуры, изоэлектронные со структурами благородных газов. Существование других веществ, содержащих галогены, например Н5Ю6, и соединений, приведенных на рис. 11.3, указывает на то, что описание с помощью электронных структур благородных газов не всегда является адекватным. Однако, рассматривая формулы в табл. 13.4, мы можем найти подход к возможному решению этой проблемы, если обратим внимание, что фтор никогда не является центральным атомом; атомы фтора располагаются на периферии молекул, обнаруживая тенденцию этих атомов образовывать только одну коваленгную связь. Обратившись снова к рис. 3.18, можно догадаться, что это связано с отсутствием у фтора Зс. Наличие d - орбиталей, особенно у атомов I и Вг, позволяет им образовывать большее число связей и может быть использовано для объяснения тех случаев, когда атомы имеют большее число валентных орбиталеи, чем это нужно, чтобы образовывать структуры, изоэлектронные со структурами благородных газов. Следует помнить, однако, что такие структуры перегружены атомами. Это может привести к возникновению сильных электрических полей с относительно низкой симметрией, которые в свою очередь будут вызывать расщепление атомных орбиталеи, подобное рассматривавшемуся ранее для многоэлектронных ( в отличие от водородоподобных) газообразных атомов. В соответствии с энергетическими параметрами, связи могут образовывать лишь наполовину заполненные орбитали 2р, а не s и р3, как у других галогенов. [22]
В остальном теория Льюиса базируется на концепции, являющейся практически термодинамической. Все изменения, имеющие место во вселенной, происходят таким образом, что в результате этого достигается большая устойчивость изменяющейся системы. Если в процессе химической реакции изменяются валентные связи, а в образовании этих связей участвуют электроны, то можно уверенно постулировать, что химическое превращение будет происходить таким образом, чтобы в этом процессе возрастала устойчивость электронной оболочки. Если элемент не проявляет тенденции вступать в реакции, то устойчивость электронной оболочки в этом элементе достигла, очевидно, исключительно высокой степени. Примером этого являются благородные газы, как на это указывал уже ранее Томсон, излагая свою электронную теорию. Так как гелий устойчив, то мы можем заключить, что два электрона в К-оболочке представляют весьма устойчивую конфигурацию. Точно так же, рассматривая структуры остальных благородных газов, мы можем признать, что октет электронов во всех последующих оболочках ведет к электронной устойчивости по крайней мере в тех случаях, когда такая оболочка является внешней электронной оболочкой. [23]