Ядро - атом - флуор - Голяма енциклопедия на нефта и газа, статия, страница 2
Ядро - атом - флуор
В равновесната конфигурация BF3 няма момент ден-поле. При симетрична разтягаща вибрация vi, ядрата на флуорните атоми се изместват в посоката на разтягащите се връзки. При тази вибрация бездиполната конфигурация се запазва, така че тази вибрация е неактивна в инфрачервения спектър. Вибрацията с честота va е придружена от излизане на флуор от равнината (тези атоми са маркирани с кръстове) и появата на вибрационен диполен момент. [17]
Електроните в молекулата се движат по такъв начин, че са приблизително равномерно разпределени около еквивалентните ядра на флуорните атоми. Такова симетрично разпределение е напълно оправдано, тъй като и двете ядра на флуорните атоми привличат електроните на връзката с еднаква сила. Атомите в молекулата на литиевия флуорид също се задържат близо един до друг поради енергията, която се освобождава, когато двойка електрони е едновременно близо до ядрата на литиевите и флуорните атоми. В този случай обаче електроните се движат по такъв начин, че винаги са по-близо до атома на флуора, отколкото до атома на лития. Флуорът привлича тези свързващи електрони повече от лития. [18]
Във вертикалните редове от елементи, принадлежащи към едно и също Inne, нуклеофилната реактивност се увеличава с увеличаване на атомната маса. По този начин от халононите (елементи от VK групата) nod има най-висока нуклеофилна коприна.Въпреки факта, че зарядът на ядрото на йодния атом (53) е много по-голям от заряда на ядрото на флуорния атом (9), електронните двойки без поле, които определят нуклеофните свойства на йода, се намират на по-голямо разстояние от ядрото и тяхното привличане към ядрото ни е значително отслабена от екраниращия ефект на електроните на запълнените вътрешни обвивки.Това причинява по-голяма поляризуемост на външните двойки ядра, което улеснява тяхното взаимодействие с атомавъглерод, имащ дефицит на електронна плътност, и зозио. [19]
И в двата случая между сърцевините има област на изтичане на плътност, между която и сърцевините (от двете страни) има две области на изтичане. Съществената разлика е, че графиката на изтичане на връзката в молекулата на N2 има симетричен контур и този център на контура с максималната си плътност съвпада с центъра на междуядрената линия; в молекулата на LiF цялата област на изтичане е изместена асиметрично към ядрото на флуорния атом, приближавайки се до него. Цялата форма на контура на междуядрено изтичане в молекулата LiF е асиметрична в смисъл, че центърът на нейната плътност е изместен много силно към флуорното ядро. [21]
Сега е общоприето, че структурните единици на всички атомни ядра (нуклони) са две по-прости частици с приблизително еднаква маса, много близка до единицата атомни тегла. Едната от тези частици - протонът (p) - носи единица положителен заряд, а другата - неутронът (n) - е електрически неутрална. Например ядрото на флуорния атом (Z 9, L 19) се състои от 9 протона и 10 неутрона. [22]
Във вертикални редове от елементи, принадлежащи към една и съща група, нуклеофилната реактивност се увеличава с увеличаване на атомната маса. И така, от халогените (елементи от VII група) йодът има най-голяма нуклеофилна сила. Въпреки факта, че зарядът на ядрото на йодния атом (53) е много по-голям от заряда на ядрото на флуорния атом (9), самотните двойки електрони в йода, които определят нуклеофилните свойства, са разположени на по-голямо разстояние от ядрото и тяхното привличане към ядрото е значително отслабено от екраниращия ефект на електроните на запълнените вътрешни обвивки. Това води до по-голяма поляризуемост на външните неразделени двойки, което улеснява тяхното взаимодействие с въглеродния атом, имащдефицит на електронна плътност и позволява образуването на връзка при големи междуядрени разстояния. [23]
По този начин може да се очаква, че се образува стабилна молекула LiF. Терминът стабилен означава, че е необходима енергия за унищожаване на молекулата. Образуването на химическа връзка намалява енергията на системата, тъй като свързващата двойка електрони се привлича едновременно както от ядрото на литиевия атом, така и от ядрото на флуорния атом. Не може обаче да се каже, че електроните са обобщени равномерно. В крайна сметка литиеви и флуорни атоми привличат електрони с различна сила. [24]
За HF много точни квантово-механични изчисления [8] показват, че електронният заряд, образуван от два електрона в c-свързващата орбитала, се разпределя неравномерно между двете ядра и се получава частично прехвърляне на електронния заряд от водородното ядро към флуорното ядро; електронният заряд около флуорното ядро се увеличава с приблизително 0 27 e в сравнение с електронния заряд на флуорния атом, а зарядът около водородното ядро намалява със същото количество в сравнение с електронния заряд на водородния атом. Ядрата стават центрове на излишните отрицателни (F) и положителни (H) заряди в молекулата, молекулата като цяло образува дипол. Това е малко повече от половината от наблюдаваната стойност на диполния момент. В атома ядрото е центърът на електронния облак, но в молекулата настъпва частична хибридизация на несвързващи орбитали и ядрото на флуорния атом вече не служи като център за орбитала, то е донякъде изместено в посока, обратна на ядрото на водородния атом; това локално (локално) нарушаване на симетрията на облака от несвързващи електрони създава дипол, насочен по същия начин като дипола в свързващата орбитала; резултантният диполен момент от 5 8 (HO-30 Jgm ( 1736 D) се наблюдава експериментално. [25]
Както се вижда от табл. 38, тези изчисления доведоха до същите конфигурации на основните и възбудени състояния като изчислението в ограничената версия. От резултатите от изчислението в рамките на неограничения вариант на метода SSP се разкрива забележимо разделяне на нивата за въздушните завъртания. Въпреки това, общото разпределение на заряда на електроните със завъртания във въздуха съвпада с това, намерено в ограничената версия. В табл. 44 показва параметрите на свръхфиното взаимодействие на несдвоените 3d електрони Ni2 с ядрата на флуорните атоми, намерени в двете версии на изчислението, и в табл. 45 - спинови плътности на флуорни ядра, намерени в неограничената версия на метода SSP. [27]
Двете орбитали с най-висока енергия (xuz и 1 4) са изродени; това са орбитали от n-тип, но водородният атом изобщо няма електронна плътност в тези орбитали. Те се наричат несвързващи орбитали, тъй като не свързват H и F атомите, а електроните, които ги заемат в класическата теория се наричат несподелени двойки електрони. Важна характеристика на HF молекулата е, че плътността на валентните електрони е неравномерно разпределена в молекулата; тя е много по-висока около флуорния атом. Това се доказва например от изгледа на най-ниско свързващия MO y (фиг. 1.16), който прилича на яйце по форма, в острия край на което е разположено ядрото на водородния атом, а в тъпия край - ядрото на флуорния атом. [29]