Ерөнхий хими

Лекц 4. Сэдэв: Бодисын бүтэц. Химийн холбоог тайлбарлах квант механикийн арга

БОЛОВСРУУЛСАН: ПРОФЕССОР Ц.СУМЪЯА

Ерөнхий химиЛекц Сэдэв: Бодисын бүтэц. Химийн холбоог тайлбарлах

квант механикийн арга

1930-1950 онд химийн холбоо бүхий тогтолцоонд орших электроны төрхийг квант механикийн онолоор тайлбарлаж молекулын тогтолцоонд Шредингерийн тэгшитгэлийг бодох ажил эрчимтэй хийгдсэн

Рентгенграф, электронограф, масс-спектроскопын зэрэг туршилт шинжилгээний аргуудын үр дүнд үндэслэн тогтолцоон дахь электроны төлөв байдлыг тодорхойлох аргуудыг хэрэглэх болсон

Квант механикийн үүднээс холбооны шинж чанарыг тайлбарласан онолууд

Квант механикийн үүднээс холбооны шинж чанарыг дараах онолуудаар тайлбарласан. Үүнд:

Ковалентийн холбоог тайлбарлах

- Валентийн холбооны онол (ВХО)

- Молекулын орбиталын онол (МОО)

Комплекс нэгдлийн бүтцийг тайлбарлах

-Талстын орны онол (ТОО)

Металлын холбоот нэгдлийн шинж чанарыг тайлбарлах

-Бүс (зон)-ийн онол

Ковалент холбоог тайлбарлах квант механикийн үндэс

Химийн холбоо үүсэх боломж, үүссэн холбооны төрх

Харилцан үйлчилж буй атомуудын электроны орших магадлал (орбитал)-ын давхцалтэдгээрт электрон хэрхэн байрших

Цөмүүдийн хоорондын орон зайд электрон тогтвортой орших үед химийн холбоо үүснэ.Үүний тулд дараах нөхцлүүд бүрдсэн байх шаардлагатай.

Үүнд:

-Холбоо үүсгэх атомууд боломжит хэмжээнд ойртсон байх

-Шинээр үүссэн тогтолцоо (холбогдсон жижиг хэсгүүд)-ны нийлбэр энерги (потенциал болон кинетик энергийн нийлбэр) буурсан байх

Цөмийн үйлчлэлийн орон зайд электронуудын байрших

Хоёр болон түүнээс дээш цөмийн үйлчлэлийн орон зайд орших электронууд боломжитхоёр орон зайд байршина. Үүнд:

1. Электрон цөм хоорондын зайд байрших. Энэ орон зайд байрших электронууд эсрэгспинтэй байвал тэдгээрийн түлхэлцлийн хүч хамгийн бага байх тул электрон–цөмийнтаталцлын хүч цөмүүдийг хамгийн бага зайд ойртуулна. Үүний дүнд тогтолцооныэнерги минимум утгандаа хүрч хиймийн холбоо үүснэ. Цөмүүдийн хоорондох электронорших орон зайг холбохуй муж гэнэ. Электрон байрших цөм хоорондын зай буюухолбохуй мужийг холбогч орбитал гэнэ

2. Электронууд цөмүүдийн харилцан үйлчлэлийн эсрэг орон зайд байрших. Энэ оронзайд байрших электронууд цөмдөө татагдах хүч , холбохуй муж дахь цөм-электронытаталцлын хүчний эсрэг зүгт чиглэсэн байна. Үүний нөлөөгөөр цөм хоорондын зайдбайрших электроны хувь нэмрээр үүсэх химийн холбоо суларна. Цөм хоорондын оронзайн эсрэг орон зайг сийрэгжүүлэхүй муж буюу холбохуйн эсрэг муж гэнэ.Сийрэгжүүлэхүй мужийг сийрэгжүүлэгч орбитал гэнэ

Цөмийн үйлчлэлийн орон зайд электронуудын байрших дүрслэл

Химийн холбоо

Квант механикийн тайлбар ёсоор харилцан үйлчилж буй атомуудын электрон үүлсхамгийн ихээр давхцаж, цөмүүд хамгийн ихээр ойртож, тогтолцооны энерги хамгийнбага утганд хүрсэн харьцангуй тогтвортой төлөв байдлыг хадгалж байгаа, электрон-цөм хоорондын цахилгаан статик хүчийг химийн холбоо гэнэ

Холбогч болон үл холбогч электрон

• Ионы болон ковалент холбоо үүсгэгч атом бүрийн гадаад ( валентын) электрондавхраагаа электроноор бүрэн дүүргэсэн эсвэл инертийн хийн бүтэцтэй болсон байдаг

• Ковалент холбооны хувьд холбоо үүсгэгч хос электронууд атом бүрт бүрэнхарьяалагддаг. Ийм хос электроныг холбогч хос гэнэ. Н:Н

• Атомын гадаад электрон давхраан дахь химийн холбоо үүсгэхэд оролцоогүй хос

электроныг үл холбогч хос гэнэ. F:F

Химийн холбооны чанар

Ковалент холбооны бүхэл чанар

• Нэг хос электроны хувь нэмрээр үүсэх холбоог дан холбоо

• Хоёр хос электроны хувь нэмрээр үүсэх холбоог давхар холбоо

• Гурван хос электроны хувь нэмрээр үүсэх холбоог гуравчийн холбоо

Ковалент холбооны эрэмбэ

Холбоо үүсгэж буй хоёр атомын хуваан эзэмшиж буй хос электроны тоог ковалент холбооныэрэмбэ (ХЭ)гэнэ.

• Ковалент холбооны эрэмбийг хуваан эзэмшиж буй нийт электроны тоог (n) нэг хосэлектроныг илэрхийлэх 2-ын тоонд хувааж олно. Ж: Н2,F2 дан холбоо үүсгэх тул тулхолбооны эрэмбэ 1 байна. С2Н4 – д С-С холбооны эрэмбэ 2, С-Н холбооны эрэмбэ 1 тус тусбайна

• Атомууд сондгой тоотой электрон хуваан эзэмших тохиолдолд бутархай тооны эрэмбэтэйбайна. Устөрөгчийн молекул ионд Н2

+холбооны эрэмбэ 0,5 байна.

Химийн холбооны үндсэн үзүүлэлтүүд 1.

А. Химийн холбооны энерги

Химийн холбоо үүсгэгч атомуудыгхязгааргүй хол зайд аваачихад зарцуулагдах энергийг химийн холбооны энерги гэнэ (E). Хоёр атомт молекулын задарлын энергийг холбооны энерги гэнэ.

Ж: Н2 Н - Н Н+ + Н+ ЕН - Н = 453кЖ/ моль

Химийн холбоо тасрах явц эндотерм процесс учраас холбооны энерги ямагт эерэг утгатай байна.

Химийн холбооны үндсэн үзүүлэлтүүд 2.

Б. Холбооны урт

Холбоо үүсгэгч атомуудын цөмүүдийн хоорондох зайг холбооны урт (l) гэнэ.

Атомуудын радиус ихсэх тутам холбооны урт ихсэнэ. Холбооны уртыг рентген бүтцийн болон спектор анализын аргаар тодорхойлдог

В. Хатан чанар

Химийн холбооны уртыг өөрчлөх гадны хүчны үйлчлэлийг эсэргүүцэх чадварыг холбооны хатан чанар гэнэ. Холбооны уртыг 1нм хэмжээгээр ихсгэх эсвэл багасгахад зарцуулагдах хүчийг холбооны хатан чанарын үзүүлэлт болгоно. Туршилтаар тогтоох энэхүү хэмжигдэхүүнийг хүчний тогтмол (k) гэнэ.

Химийн холбооны үндсэн үзүүлэлтүүд 3.

Г. Холбооны өнцөг

Холбоо үүсгэж байгаа атомуудын цөмийг дайруулан татсан шулуунуудын хооронд үүсгэх өнцгийг холбооны өнцөг гэнэ. Түүнийг иштэй бөмбөлөг загвар болон байгуулалтын томьёо ашиглан тэмдэглэдэг

Химийн холбооны үндсэн үзүүлэлтүүд 4.

Д. Холбооны туйлшрал, диполь

Харилцан холбогдож байгаа атомуудын цахилгаан сөрөг чанарын зөрөөнөөс хамаарч холбоо туйлширдаг.Электрон нэгдүүлэх чадвар ихтэй атомыг тойрон электрон үүлний нягтрал ихэссэнээр молекулын тогтолцоонд эерэг сөрөг цэнэгийн төвүүд үүснэ. Эдгээр төвүүдийн цэнэгийг илрэхүй цэнэг буюу хэсгийн цэнэг гэж үсгээрнэрлэн d+, d- үсгээр тэмдэглэнэ. Тодорхой зай (l)д алслагдсан ба d+ ба d- ба гэсэн тэнцүү тооны цэнэгийн төвүүд бүхий тогтолцоо ( туйлт молекул)-г диполь гэнэ

Е. Исэлдэхүйн хэм

Химийн холбоо үүсгэхэд тухайн элементийн атомаас оруулах электроны хувь нэмрийг, элементийн цахилгаан сөрөг чанарт үндэслэн эерэг болон сөрөг тэмдэгт бүхэл тоогоор илэрхийлсэн тэмдэглээг исэлдэхүйн хэм гэнэ. Холбоо үүсгэж байгаа атомуудаас ЦСЧ хамгийн ихтэй атомын исэлдэхүйн хэм сөрөг утгатай бусад атомынх эерэг утгатай байна. Исэлдэхүйн хэмийг дараах томьёогоор бодож олно. ИХ= валентийн электроны тоо- ( хуваан эзэмшээгүй е –

тоо +- хуваан эзэмшсэн е – тоо )

Химийн холбооны ангилал

Химийн холбоо үүсэх боломж дараах хүчин зүйлүүдээс хамаарна. Үүнд:

• харилцан үйлчлэж буй атомуудын радиус

• валентын электронт бүтэц

• ионжилтын энерги

• электрон нэгдүүлэх чадвараас хамаарна

Эдгээр шинж чанараас нь хамааруулах химийн элементүүдийг металл элемент, металл биш элемент гэж ангилана.

Химийн холбоо үүсгэж буй атомуудын цөмүүдийн хооронд үүсэх электрон үүлний нягтралын ондлогыг үндэслэн химийн холбоог дараах байдлаар ангилна. Үүнд:

Ионы холбоо

Ковалент холбоо

Металлын холбоо

Молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч

Ковалентын холбоо Цөмүүдийг холбогч хос электроны

хувь нэмрээр үүсэх холбоо

Ковалентын холбоо үүсэх

Туйлгүй ба туйлт ковалент холбоо үүсэх

Ионы холбоо

Атомын валентын электроны шилжилтын дүнд үүсэх эсрэг цэнэгт

ионуудын цахилгаан статик таталцлаар үүсэх холбоо

Валентын электрон

Атомын валентын орбиталд байрлах химийн холбоо үүсгэх чавартай электрон

Ионы холбоо

Металлын холбоо

Металлын холбоо

Металлын атомаас үүсэх электрон хий болон металлын ионуудын

харилцан таталцлын дүнд үүсэх химийн холбоо

Молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч

Бие даасан жижиг хэсгүүд болох молекул, ион, радикал, функциональ бүлгүүдийн хооронд болон тэдгээрийн

дотоодод үүсэх нэмэлт хүчийг молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч

гэнэ

Молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч

Донор акцепторын механизмаар үүсэх ковалент холбоо

Даалгавар

Явцын шалгалтанд бэлтгэх

Дор өгөгдсөн сэдвүүдийг уншиж судлах, бодлого бодох, тест ажиллах

1. Химийн үндсэн ойлголт

2. Химийн хуулиуд

3. Атомын бүтэц

4. Үелэх хууль

5. Үелэх тогтолцоо

6. Бодисын бүтэц, химийн холбоо