Файл: Татевский В.М. Классическая теория строения молекул и квантовая механика.pdf

и более раз) больше, чем равновесное расстояние между такими же ядрами в соответствующей двухатомной частице, то, как пра­ вило, в рассматриваемой многоядерной частице пара атомов, соот­

Если для рассматриваемой пары атомов многоядерной частицы равновесное межъядерное расстояние меньше, чем в соответствую­ щей двухъядерной частице, то между двумя данными атомами многоядерной частицы, как правило, имеется химическая связь

Поясним сказанное простейшими примерами. Расстояние двух ядер атомов водорода в молекуле метана СН4 по эксперименталь­ ным данным составляет — 1,80 А, а расстояние двух ядер атомов водорода в молекуле Н 2 (для основного электронного состояния) составляет ~0,74 А*. Из этого сопоставления можно сделать вы­ вод, что между атомами Н в молекуле метана не может быть взаи­ модействия такого же порядка, как и в молекуле Н2 , где предпола­ гается по классической теории ординарная химическая связь Н—Н. Следовательно, геометрические данные по равновесной конфигура­ ции ядер С и Н в молекуле СН 4 в общем хорошо подтверждают предположения, основанные ранее на чисто химических соображе­ ниях, что между атомами Н в молекуле метана нет химических свя­ зей (главных взаимодействий). В то же время равновесные рас­ стояния ядер С и Н в молекуле С Н 4 по экспериментальным данным равны —1,10 А, т. е. весьма близки к равновесному расстоянию между ядрами в двухатомной молекуле СН, составляющему в раз­ ных электронных состояниях •— 1,12—1,19 А, и даже меньше. А так как наличие химической, связи между атомами С и Н в молекуле СН несомненно, иначе она не существовала бы как стабильная еди­ ная устойчивая частица, то вполне логично и представление о су­ ществовании в молекуле С Н 4 четырех связей СН (главных взаимо­ действий), которые и обусловливают существование молекулы СН4 как единой устойчивой частицы. Таким образом, данные по равно­ весным межъядерным расстояниям в молекулах Иг, СН и С Н 4 под­ тверждают последовательность главных взаимодействий (химиче­ ских связей) атомов в молекуле СН4 , изображаемую схемой

н

t

н

Аналогично можно сопоставить данные по равновесным межъ­ ядерным расстояниям в молекуле этана СгН6 с общепринятыми представлениями о последовательности главных взаимодействий атомов (химических связей) в этой молекуле. Согласно экспери­ ментальным данным все равновесные межъядерные расстояния

среди атомов водорода нет химически связанных, т. е. осущест­

для шести пар ядер С и Н равны •—1,10 А, что немного меньше та­ кового для молекулы СН (1,12 А). Это позволяет предположить наличие шести главных взаимодействий (шести химических связей СН) в молекуле СгНб.

Другие шесть равновесных межъядерных расстояний для пар СН в С2 Нб составляют около 2,4 А, что значительно больше межъ­ ядерного расстояния в молекуле СН, поэтому соответствующие шесть пар атомов С и Н следует считать непосредственно не свя­ занными (не осуществляющими главных взаимодействий). Нако­ нец, можно предположить наличие химической связи между двумя атомами С в молекуле этана, так как равновесное расстояние ме­ жду ядрами двух атомов С в этой молекуле, равное 1,54 А по экс­ периментальным данным, близко к таковому в одном из состояний молекулы С2 , для которой в разных ее возможных состояниях *

в молекуле этана, принимаемая обычно и изображающаяся схемой

подтверждается данными по равновесной геометрической конфигу­ рации ядер в молекулах.

Аналогично можно показать, что последовательности главных взаимодействий (химических связей), принятые для молекул эти­ лена и ацетилена:

НН

нн

*Здесь речь идет о разных электронных состояниях молекулы Сг. Вопросы,