Стр. 57 - Строение атома и химическая связь

СТРОЕНИЕ АТОМА И ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

55

ГЛАВА 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

«

Химическая связь является основной и самой

плодотворной концепцией химии»

Е.М. Шусторович

2.1. Физические основы образования молекул

Ранее было показано, что в атомах и молекулах нет ничего, кроме поло-

жительно заряженных атомных ядер и окружающих их отрицательно заряжен-

ных электронов, которые при сближении атомов должны отталкиваться друг от

друга. Факт существования устойчивых молекул свидетельствует о том, что из-

за своих малых размеров и большой скорости движения электронам все же уда-

ется создать силовое поле, отвечающее эффективному взаимному притяжению

ядер.

Физическая устойчивость любой молекулы А-В основана на том, что объ-

единение атомов А и В в молекулу сопровождается понижением энергии сис-

темы: Е

мол

<

Е

а

+ Е

в.

Энергия молекулы может быть представлена суммой электронной, коле-

бательной и вращательной энергий атомов, составляющих молекулу:

Е

мол

=

Е

эл

+

Е

кол

+

Е

вр

. (2.1)

При этом

Е

эл

>

Е

кол

>

Е

вр

. Основной вклад в энергию связи в молекуле

вносит электронная энергия, т.е. энергия взаимодействия электронов с ядрами,

электронов и ядер между собой.

Если силы притяжения преобладают над силами отталкивания, потенци-

альная энергия взаимодействующих атомов понижается, в противном случае -

повышается.

Устойчивому состоянию молекулы отвечает минимальное значение энер-

гии и определенное относительное расположение ядер в пространстве, назы-

ваемое

равновесной конфигурацией молекулы

. Равновесная конфигурация

молекулы характеризуется равновесными расстоянием (

r

равн

) между атомами

(длина связи) и энергией связи(

Е

св

).

Проиллюстрируем это на примере образования молекулы Н

2

(рис. 2.1). По

мере сближения двух атомов Н потенциальная энергия системы понижается,

поскольку электроны одновременно притягиваются к двум ядрам. Однако при

очень малых межъядерных расстояниях (

r

<

r

равн

) потенциальная энергия вновь

начинает повышаться вследствие возрастания отталкивания между ядрами.

Следовательно, наблюдаемая длина связи устанавливается в результате того,