Молекула водорода образование

Молекула водорода

=== Скачать файл ===

Мы попытаемся здесь дать представление об образовании гомеополярных соединений. Примерами этого типа соединений являются молекулы с двумя одинаковыми ядрами, как Прежде всего рассмотрим. В связи с этим мы коснемся также вопроса о природе сил отталкивания, обусловливающих состояние равновесия полярных молекул. По сути дела и в гомеополярных молекулах взаимодействие между ядрами и электронами — электростатического происхождения. Однако решающее значение для механизма соединения имеют явления резонанса между электронами обоих исходных атомов. Так как электроны совершенно одинаковы, то при обмене двух из них местами состояние системы не меняется. Чем сильнее взаимодействие между двумя электронами, т. Соответствующая энергия, величина которой возрастает с частотой обмена, обусловливает существование так называемых 'обменных' сил, являющихся основой гомеополярной связи. Мы разъясним это на примере молекулы водорода теория Гайтлера и Лондона. Рассмотрим систему из двух электронов и двух протонов и проследим, как зависят силы между этими частицами от расстояния между обоими протонами. Обозначим оба протона через оба электрона — 1 и 2. Безразлично, отнесем ли мы или. Обоим случаям соответствует та же величина анергии. Когда два состояния одной системы обладают одинаковой энергией, говорят о 'вырождении'. В нашем случае имеет место 'обменное вырождение'. Масса протонов относительно велика. Мы можем поэтому пренебречь их собственным движением и считать расстояние между ними постоянным. Расстояния между электронами и протонами обозначим через Точное решение задачи определения сил, действующих между четырьмя частипами, — невозможно. Мы будем считать, что вначале расстояние между атомами настолько велико, что воздействие частиц друг на друга исключается. Взаимодействие частиц при постепенном сближении будем рассматривать, как малое возмущение, учитываемое с помощью особого математического метода теории возмущений и дающее поправку к основному решению. В волновой механике каждое состояние системы описывается собственной функцией. Если оба атома не зависят друг от друга, то собственная функция системы равна произведению собственных функций атомов. Пусть вначале электрон 1 относится к протону а и электрон 2 к протону собственная функция системы равна: Она содержит, если не учитывать спина, только одну переменную — радиус-вектор электрона. Пусть теперь электрон 1 относится к протону а электрон 2 к протону а; тогда получается система с той же энергией, собственная функция которой равна Функции только тогда являются собственными функциями, описывающими определенные квантовые состояния системы, когда расстояние между ядрами велико в сравнении с диаметром атома. Поскольку функциям и соответствуют одинаковые значения энергии, любая линейная комбинация их также отвечает состоянию с той же энергией. Мы должны с помощью теории возмущений исследовать, какие из этих линейных комбинаций следует избрать в качестве нулевых приближений при учете взаимного влияния атомов. Первое приближение даст тогда энергию этого взаимодействия, зависящую, конечно, от расстояния между атомами. Можно рзссматрирать эту энергию, как потенциал, определяющий силу взаимодейстния двух атомов. Потенциальная энергия всей системы равна а полная энергия где и величины импульсов обоих электронов. В уравнении Шредижера квадратам этих импульсов соответствуют операторы — операторы Лапласа, относящиеся к координатам первого и второго электронов. Подставляя уравнения 5 в 4 , получим Из совокупности всех линейных комбинаций выбираем в качестве собственных функций нулевого приближения такие две функции, которые обладают теми же свойствами симметрии, что и возмущенные собственные функции, и которые, подобно последним, взаимно ортогональны. Этим условиям удовлетворяет сумма и разность Действительно, является симметричной функцией координат электронов, т. При этом меняет знак, т. Так как оператор 4 симметричен по отношению к координатам электронов, то имеет место равенство: Таким образом, являются собственными функциями нулевого приближения, из которых должна исходить теория возмущений. Предполагая собственные функции атомов нормированными и обозначая для сокращения: Из 8 можно получить значение энергии в первом приближении. Двум невозмущенным собственным функциям соответствуют и два значения энергии: Отбрасывая постоянный член 2, соответствующий невозмущенной энергии удаленных друг от друга атомов водорода, окончательно находим: Физическое значение интеграла А совершенно ясно: Последние жестко связаны с ядрами и имеют плотность зарядов соответственно через обозначены расстояния от ядер соответствующих электронных облаков; распределение отрицательного заряда, следовательно, считается сферически симметричным. Зависимость энергий и двух невозбужденных атомов водорода от расстояния до ядра по Гайтлеру и Лондону. Смысл интеграла В, 'обменной энергии', не так прост, так как он основан на специфически квантовом эффекте, неизвестном в классической теории. Они могут, следовательно, обмениваться местами, не вызывая изменений в состоянии системы. В есть энергия этого 'обмена' можно рассматривать как частоту обмена местами обоих электронов. Вследствие обменного вырождения энергия взаимодействия обоих атомов расщепляется на два терма, среднее значение которых при больших расстояниях от ядра достаточно точно совпадает с электростатической энергией при этом Знаменатель в формуле 10 приблизительно равен На фиг. I графически представлена зависимость энергий соответствующих симметричному и антисимметричному состояниям системы, от расстояния между ядрами. Так как В отрицательно, то кривая проходит ниже кривой До сих пор в наших выводах не принимались во внимание спины электронов и принцип Паули. В обычной кванговомеханической форме принцип Паули утверждает, что в системе с многими электронами собственная функция всегда алтисимметрична, т. Это не значит, конечно, что из наших собственных функций 8 возможна только антисимметричная, так как в 8 мы не учитывали спин и, следовательно, использовали неполную собственную функцию. Принцип Паули применим, конечно, только для полных собственных функций. Спин электрона может быть легко учтен, если спиновое состояние не зависит от орбитального. Тогда полная собственная функция равна произведению функции, содержащей только пространстиенные координаты, и функции спина. Последняя может быть симметричной или антисимметричной, в зависимости от того, параллельно или антипараллельно расположены векторы спипов оооих электронов. Отсюда следует, что при симметричной собственной функции 8 векторы спинов должны быть антипараллельны, и наоборот. Тогда, в соот веттвии с принципом Паули, полная собственная функция будет алтисимметрична. Таким образом, в нашем случае обе собственные функции представляют физически возможные состояния. Но поскольку только потенциальная кривая имеет минимум, то лишь феим. Следовательно, в невозбужденной молекуле водорода спины обоих электронов антипараллельны. Состояние с потенциальной кривой с параллельными спинами , наоборот, не приводит к образованию молекулы: Следовательно, во всех случаях в действие вступают силы отталкивания, препятствующие дальнейшему сближению. Причину этого нужно искать в кулоновском отталкиьапии обоих ядер, перевешивающем все остальные силы, как только расстояние между ядрами становится меньше определенной величины. Количественный расчет молекулы водорода был произведен, помимо Гайглеиа и Лондона, также а Сигиура. Полученное равновесное расстояние между атомами находится в хорошем согласии с экспериментом. Возможно, что это совпадение случайно, так как нулевое приближение, принятое Гайтлером и Лондоном за исходную точку теории возмущений, достаточно точно только для больших расстояний между ядрами. При малых оно заведомо непригодно. Следовательно, этот метод применим только для качественного рассмотрения вопроса и ьеюден для количественных расчетов. Лучшее приближение получил Ванг с собственными функциями вида: Ванг определяет этот параметр методу Рнтла для каждого значения таким ооразим, чтобы собственная функция соответствовала минимуму среднего значения энергии 4. Для равновесною расстояния Ванг находит в то время как из предпосылок Гайтлера-Лондона люоому значению соответствует постоянное значение Сопоставим для наглядности результаты Ванга с измеренными значениями. Данные соответствуют равновесному расстоянию. Распространение на другие молекулы 5. Силы притяжения Ван-дер-Ваальса ГЛАВА II. Общая схема термов молекулы 7. Правила отбора для J и v 8. Ангармоничность колебаний и диссоциация Отклонения от свойств жесткого ротатора Квантовомеханическое исследование электронных термов Молекулы с несколькими валентными электронами Случаи связи по Гунду Сопоставление молекулярных термов с атомными термами Четные и нечетные термы Симметричные и антисимметричные термы Пара- и орто-водород Изотопические эффекты в полосатых спектрах Эффекты Зеемана и Штарка в полосатых спектрах Флуоресценция двухатомных молекул Эффект Рамака у двухатомных молекул ГЛАВА III. Распределение интенсивностей в полосах Постоянная энтропии ГЛАВА IV. Структура многоатомных молекул Рассеяние молекулами рентгеновских лучей Электрическая поляризуемость молекул Электрический момент молекул Вращательные термы многоатомных молекул Колебания многоатомных молекул Инфракрасные спектры многоатомных молекул Раман-эффект многоатомных молекул Правила отбора в колебательном эффекте Рамана Особенности колебательных термов многоатомных молекул ЧАСТЬ II. Определение структуры кристаллической решетки 4. Определение структуры для сложных решеток 5. Примеры кристаллической структуры ГЛАВА II. Теория теплоемкости Дебая 8. Упругие свойства одномерной решетки 9. Колебания простых и сложных решеток Инфракрасные частоты и остаточные лучи Раман-эффект в кристаллах Тепловое расширение и теплопроводность кристаллов Электростатическая энергия ионной решетки Сравнение с экспериментом Распространение электромагнитных волн в кристаллах Поглощение света в кристаллах ЧАСТЬ III. Обобщение принципа Больцмана 2. Тепловое равновесие и вероятность заполнения квантовых состояний атома или молекулы 3. Антистоксовы линии флуоресценции и рамановскяе линии 4. Средняя энергия осциллятора 5. Спектр черного тела 6. Статистическое равновесие между атомами и излучением полости 8. Квантовал теория парамагнитного газа 9. Статистическое толкование термодинамических величин Принцип Нернста ГЛАВА II. Фазовое пространство идеального газа Тепловое ионизационное равновесие и тепловая электронная эмиссия Эйнштейновское вырождение газа Бозевский газ световых квантов Статистические свойства газа Ферми Свойства сильно вырожденного газа Молекула водорода Мы попытаемся здесь дать представление об образовании гомеополярных соединений. Мы можем поэтому пренебречь их собственным движением и считать расстояние. В обычной кванговомеханической форме принцип Паули утверждает, что. Статистическое распределение электронов в атоме.

Канзаши пошаговые инструкции

Мэрия москвы адрес

Гиперфункция щитовидной железы вызывает