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

§6. Некоторые дополнительные замечаний

охимических связях

В литературе ряд авторов пользуется термином «делокализация связей» для описания отношений атомов в некоторых классах моле­ кул. В известной логической связи с термином «делокализация связей» находятся и такие термины, вводимые рядом авторов, как «трехцентровые» или вообще «многоцентровые» связи. Ниже мы сделаем несколько кратких замечаний по поводу подобных тер­ минов. *

Что касается термина «делокализация химических связей», то если термин «химическая связь» рассматривать с точки зрения классической теории, т. е. как некоторое взаимное отношение опре­ деленных пар атомов, именно главное взаимодействие атомов этих пар друг с другом, обеспечивающее существование частицы как единого целого, то такие попарные отношения по определению их содержания не могут быть делокализованы. Либо такие отношения между определенными парами атомов в частице существуют, тогда согласно классической теории между соответствующими парами атомов осуществляются химические связи, т.е. главные взаимо­ действия, относящиеся к локальному фрагменту частицы — к двум химически связанным «атомам», либо картина строения молекулы не может быть описана выделением попарных главных взаимо­ действий, т.е. не может быть описана с помощью классического понятия о химических связях; тогда химических связей вообще нет, как нет преимущественных попарных взаимодействий.

В свете сказанного не имеет смысла вводить и такие термины, как, например, «трехцентровая связь», если понятие связь понимать в том смысле, как оно вводится в классической теории. В класси­ ческой теории строения «химическая связь» есть некоторое отноше­ ние двух атомов, причем имеется альтернатива, либо строение молекулы можно в основном описать посредством выделения глав­ ных попарных взаимодействий (иными словами, химических свя­ зей), тогда не может быть «трехцентровых» или «многоцентровых» связей, либо строение молекулы нельзя даже в основных чертах описать через посредство главных попарных взаимодействий ато­ мов, тогда представление о химических связях отпадает, как от­ падает классическая формула строения.

Поэтому в смысле классического содержания понятия «химиче­ ская связь» термины «многоцентровая» или «трехцентровая» связь не могут быть истолкованы. Если же «трехцентровые» или «много­ центровые связи» рассматривать как термин, выражающий то, что один или несколько электронов в своем движении охватывают три или более центров, или, говоря точнее, что существует вероят­ ность для одного или каждого из нескольких электронов нахо-

* Мы говорим здесь о терминах, а не об определениях, так как, насколько мы можем судить, точных определений содержания этих терминов обычно не дается.

ГЛАВА XXIV

НЕКОТОРЫЕ ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ В ПРИЛОЖЕНИИ К ВОПРОСАМ СТРОЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЧАСТИЦ

§ 1. Общая постановка задачи об электронных

состояниях химической частицы

С квантовомеханической точки зрения химическая частица (нейтральная молекула, «свободный радикал» или молекулярный ион) представляет собой систему, состоящую из ядер и электро­

химическую частицу, каково будет строение и возможные состоя­ ния этой частицы, каковы будут ее физические характеристики (геометрическая конфигурация ядер, энергия, распределение поло­ жительного и отрицательного заряда и т. п.), то эта задача в прин­ ципе может быть решена, основываясь на системе понятий и посту­ латов квантовой механики. Согласно основным положениям кван­ товой механики, любое реально осуществляющееся состояние системы из ядер и электронов описывается некоторой функцией 4х — так называемой волновой функцией, которая зависит, вообще говоря, от пространственных и спиновых * координат всех частиц, входящих в систему. Волновая функция W должна удовлетворять ряду общих требований (которые будут рассмотрены ниже), на­ кладываемых квантовой механикой на все волновые функции. Мы будем рассматривать поставленную задачу в приближении шредингеровской квантовой механики. Тогда волновая функция должна удовлетворять уравнению Шредингера. Это уравнение является приближенным уравнением, оно не учитывает некоторых тонких

прямых расчетов, сделанных с его помощью, с экспериментальными данными, имеет столь высокую точность, что в рамках поставлен­ ной нами общей задачи можно считать его достаточно точным. В дальнейшем мы и будем рассматривать уравнение Шредингера для молекул," «свободных радикалов» и молекулярных ионов как точное уравнение, учитывая, что тонкие эффекты в ядерно-электрон­ ных системах, не учитываемые этим уравнением, не имеют суще­ ственного значения для решения общих вопросов строения моле-

* Вопрос о спиновых координатах и описание состояний систем из ядер и электронов в отношении их спиновых характеристик даны в Приложении 2.