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

Основным критерием правильности разделения всех попарных взаимодействий в данной частице на главные и дополнительные было и остается основное требование, чтобы принятое для данной частицы отнесение однихпарных взаимодействий к главным/а дру­ гих к дополнительным не противоречило всей совокупности имею­ щихся экспериментальных данных о строении частицы и ее свой­ ствах в той мере, в которой подобные сведения могут быть сопо­ ставлены с представлением о внутреннем строении рассматриваемой химической частицы.

Если приведенный постулат классической теории приближенно отображает объективные свойства химической частицы, $о след­ ствия из него, т. е. следующие из него закономерности в некоторых свойствах частиц и рядов частиц, должны согласоваться с экспери­ ментальными данными. Эти закономерности должны получаться в определенном приближении и при квантовомеханическом рас­ смотрении соответствующих вопросов. Как мы увидим ниже, опи­ раясь на постулаты классической теории, в том числе и на указан­ ный постулат, действительно можно не только качественно, но и количественно с высокой степенью точности отобразить законо­ мерности во многих свойствах большого числа рядов химических частиц и разработать полуэмпирические методы расчета свойств еще не изученных частиц. Также оказывается, что квантовомеханическая теория ряда свойств частиц приводит к формулам, анало­ гичным тем, которые получаются на основе постулатов классической теории строения.

Однако, если не вводить в квантовую механику новых дополни­ тельных условных положений, то оказывается невозможным дать в общем случае вполне обоснованное деление попарных взаимо­ действий эффективных атомов на главные (химические связи) и

Главным содержанием изложенных выше двух постулатов клас­ сической теории химического строения является положение о том, что взаимодействия «атомов», обусловливающие существование

шений конечные формы уравнений, связывающих свойства молекул с их строением, оказываются аналогичными по математической структуре как в ранее рассмотренном первом варианте, так и во втором варианте формулировки основных постулатов классической теории. Аналогичную математическую структуру имеют и соот­ ветствующие квантовомеханические уравнения в определенных до­ статочно высоких приближениях, как это будет показано в третьей части книги.

чтобы рассматриваемая совокупность атомов представляла собой единую химическую частицу (молекулу, молекулярный ион). При

ментальное значение в классической теории. Важно отметить так же, что приведенный критерий классической теории, определяющий, является ли некоторая совокупность «атомов» одной единой части­ цей или представляет собой несколько отдельных частиц, суще­ ственно отличается от соответствующего критерия квантовой меха­ ники, о котором речь будет идти ниже.

Проиллюстрируем общее содержание изложенного критерия классической теории на нескольких примерах. Рассмотрим прежде всего некоторые общие соображения о возможном распределении (последовательности) главных взаимодействий (химических свя­ зей) в простейших частицах, содержащих небольшое число «ато­ мов». Естественно, что в одноатомных частицах никаких химиче­ ских связей нет и рассматривать их с этой точки зрения не имеет смысла.

«Двухатомные» (двухядерные) частицы. В любой «двухатом­

ной» (двухъядерной) частице обязательно должно осуществляться одно главное взаимодействие, т. е. одна химическая связь. Следовательво, общая схема для двухатомной молекулы АВ,

отображающая наличие одного главного взаимодействия (химиче­ ской связи), будет

А-«—э-в

При этом с точки зрения классической теории на величину энер­ гии связи «атомов» А и В в молекуле АВ не накладывается никаких ограничений. Энергия химической связи (т. е. в данном случае энергия диссоциации молекулы АВ на свободные атомы А и В)

няется от СО к HgTl примерно в 300 раз, согласно классической теории, в том и в другом случае, так же как и в промежуточных случаях, взаимодействие, обеспечивающее существование частицы

симо от его количественных характеристик. Таким образом, если каким-либо путем доказано, что совокупность из двух ядер и лю­ бого числа электронов существует в некоторых условиях (напри­ мер, в вакууме в отсутствие полей) как единое, устойчивое, само­ произвольно не распадающееся образование, то по классической теории строения между двумя «атомами» (ядрами) такой частицы обязательно существует главное взаимодействие — химическая связь. Этот вывод совершенно не зависит от каких-либо количе­ ственных характеристик взаимодействия, обеспечивающего суще­ ствование двухъядерной частицы как единого целого.

«Трехатомные» (трехядерные) частицы. Трехъядерная частица

вообще говоря, два различных распределения главных взаимодей­ ствий (химических связей) — открытое (I) и циклическое ( I I ) , ко­ торые можно изобразить схемами

і11

Первое из этих распределений (I) может иметь три различные последовательности главных взаимодействий в зависимости от рас­ положения атомов (ядер) А, В, С в цепи химического действия, если эти атомы (ядра) различны: