Ядро - атом - фтор - Велика Енциклопедія Нафти та Газа
Ядро – атом – фтор
У рівноважній конфігурації BF3 немає дн-польного моменту. При симетричному валентному коливанні vi ядра атомів фтору зміщуються у бік валентних зв'язків. У цьому коливанні зберігається бездипольна конфігурація, тому таке коливання неактивно в ІЧ-спектрі. Коливання з частотою va супроводжується виходом фторів з площини (ці атоми відзначені хрестиками) та появою коливального дипольного моменту. [17]
Електрони в молекулі переміщуються таким чином, що вони рівномірно розподілені навколо рівноцінних ядер атомів фтору. Такий симетричний розподіл цілком обґрунтований, оскільки обидва ядра атомів фтору притягують електрони зв'язку з рівною силою. Атоми у молекулі фтористого літію також утримуються один біля одного за рахунок енергії, що звільняється при знаходженні пари електронів одночасно поблизу ядер атомів літію та фтору. Однак у цьому випадку електрони рухаються так, що постійно знаходяться ближче до атома фтору, ніж до атома літію. Фтор притягує ці електрони зв'язку більше, ніж літій. [18]
У вертикальних рядах елементів, що належать до однієї до тієї ж 1рнпе, нуклеофільна реакційна здатність збільшується зі збільшенням атомної маси. Так, з галогенон (елементи VK руппи) найбільшої нуклеофілії силок має нод Незважаючи на те що заряд ядра атома йоду ( 53) набагато більше, ніж заряд ядра атома фтору ( 9), що визначають нуклеофільні властивості неполелені пари електронів у йоду знаходяться на більшому від ядра, і притягнення їх до ядра значно ослаблене екрануючою дією електронів заповнених внутрішніх оболонок.вуглецю, що має дефіцит електронної щільності, та цозіо. [19]
В обох випадках між ядрами існує область натікання щільності, між якою і ядрами (з обох сторін) лежать дві області відтоку. Істотна різниця полягає в тому, що графік зв'язкового натікання в молекулі N2 має симетричний контур і цей центр контуру з максимальною щільністю збігається з центром між'ядерної лінії; в молекулі LiF вся область натікання зсунута асиметрично у бік ядра атома фтору, підходячи до нього впритул. Вся форма контуру міжядерного натікання в молекулі LiF асиметрична тому, що центр її щільності зрушений дуже сильно у бік ядра фтору. [21]
В даний час загальноприйнято, що структурними одиницями всіх атомних ядер (нуклонами) є дві простіші частинки з приблизно однаковою масою, дуже близькою до одиниці атомних ваг. Одна з цих частинок - протон (р) - несе одиницю позитивного заряду, а інша - нейтрон (п) - електрично нейтральна. Наприклад, ядро атома фтору (Z 9, Л 19) складається з 9 протонів та 10 нейтронів. [22]
У вертикальних рядах елементів, що належать до однієї групи, нуклеофільна реакційна здатність зростає зі збільшенням атомної маси. Так, з галогенів (елементи VII групи) найбільшою нуклеофільною силою має йод. Незважаючи на те, що заряд ядра атома йоду ( 53) набагато більше, ніж заряд ядра атома фтору ( 9), що визначають нуклеофільні властивості неподілені пари електронів у йоду знаходяться на більшій відстані від ядра, і тяжіння їх до ядра значно ослаблене екрануючим дією електронів заповнених внутрішніх оболонок. Це зумовлює велику поляризуемість зовнішніх неіділених пар, що полегшує взаємодію їх з атомом вуглецю, що маєдефіцит електронної щільності і дозволяє утворювати зв'язок на великих між'ядерних відстанях. [23]
Таким чином, очікується, що утворюється стійка молекула LiF. Термін стійкий означає, що для руйнування молекули потрібна витрата енергії. Утворення хімічного зв'язку зменшує енергію системи, так як пара електронів, що зв'язує, притягується одночасно як ядром атома літію, так і ядром атома фтору . Проте не можна сказати, що електрони узагальнено рівномірно. Зрештою атоми літію та фтору притягують електрони з різною силою. [24]
Для HF дуже точні квантово-механічні розрахунки [8] показують, що електронний заряд, утворений двома електронами на ст-зв'язувальної орбіталі, розподілений нерівномірно між обома ядрами, виникає часткове перенесення електронного заряду від ядра водню до ядра фтору; електронний заряд навколо ядра фтору збільшується приблизно на 027 е порівняно з електронним зарядом атома фтору, а заряд навколо ядра водню зменшується на таку ж величину в порівнянні з електронним зарядом атома водню. Ядра стають центрами надлишкових негативного (F) і позитивного (Н) заряду в молекулі, молекула в цілому утворює диполь. Це становить більше половини спостережуваної величини дипольного моменту. В атомі ядро - центр електронної хмари, але в молекулі виникає часткова гібридизація орбіталей, що не зв'язують, і ядро атома фтору більше не служить центром для орбіталі, вона дещо зміщена в бік, протилежну ядру атома водню; це місцеве (локальне) порушення симетрії хмари електронів, що не зв'язують, створює диполь, спрямований так само, як диполь на зв'язуючій орбіталі; результуючий дипольний момент 5 8 ( АЛЕ-30 Югм ( 1736 Д) спостерігається в експерименті. [25]
Як очевидно з табл. 38, ці розрахунки призвели до таких конфігурацій основного і збудженого станів, як і розрахунок в обмеженому варіанті. З результатів розрахунку у межах необмеженого варіанта методу ССП виявляється помітне розщеплення рівнів для спинів аїр. Однак сумарний розподіл зарядів електронів зі спинами лепеха збігається зі знайденим в обмеженому варіанті. У табл. 44 наведені знайдені в обох варіантах розрахунку параметри надтонкої взаємодії неспарених 3d - електронів Ni2 з ядрами атомів фтору, а в табл. 45 - спинові густини у ядер фтору, знайдені в необмеженому варіанті методу ССП. [27]
Дві зайняті орбіталі з найбільшою енергією (хуз і 14) є виродженими; це орбіталі л-типу, але електронної щільності в атома водню у цих орбіталях немає. Вони називаються незв'язуючими орбіталями, тому що не пов'язують атоми Н і F, і електрони, що займають їх, в класичній теорії називаються неподіленими парами електронів. Важлива особливість молекули HF полягає в тому, що щільність валентних електронів розподілена молекулою нерівномірно, вона набагато вище навколо атома фтору. Про це говорить, наприклад, вид найнижчої зв'язуючої МО (рис. 1.16), за формою нагадує яйце, в гострому кінці якого розташовується ядро атома водню, а в тупому - ядро атома фтору. [29]