1. Строение @, волновая функция, квантовые числа.

А́том (от греч. «неделимый») — наименьшая химически неделимая часть химического элемента, являющаяся носителем его свойств. Благодаря открытию фотоэффекта, рентген., катодных лучей, радиоактивности, б/установлено, что атомы состоят из + и – заряж. частиц, взаимодействующих между собой.

Модель Томсона: море +-электричества с колеблющимися в нем ē.

Модель Резерфорда: в центре атома ядро, в к-ом сосредоточена вся масса, вокруг ядра движ-ся ē.

Планк выяснил, что излучение Е квантовано: Е=hν=>Бор: ē движ. по стац. орбитам, не излучают при этом э/м. Е, при переходе с одной орб. на др. ē испуск. или поглощ. квант Е.

Броиль, предполож. о двойственной природе ē:

Е =h/mυ. Принцип неопред. Гейзенберга: . Это неравенство даёт несколько возможностей – состояние может быть таким, что x может быть измерен с высокой точностью, но тогда p будет известен только приблизительно, или наоборот. Во всех же других состояниях и x и p м/б. измерены с «разумной» точностью.

П ояв. квант. мех., в основе – ур. Шр., совмещающее корп. и волн. свойства. ĤΨ=EΨ, Ĥ=Е_к+Е_п=p/2m+E_п. Ψ – в.ф., носит вероятностный хар-тер, опис. состояние ē в @, мол..| Ψ|² выражает плотность вероятности нах-я ē в опред. области пр-ва. Решая ур. Шр., польз. кв.числами:

n є[0; ∞), хар-ет Е_е, размеры орб-ли; lє[0;n-1], Е_е, форма эл.облака; m_еє[-ℓ;ℓ], положение эл. ρ в пр-ве. m_s=+-1/2, поведение ē (вращение). Из набора кв. ч. м/охар-ть орбиталь – часть пр-ва, где вер-ть обнаруж-я ē 95%. Число орб.= n²; число ē = 2n².

Распред. ē в @ основано на положениях: 1) пр-п Паули: в @ не м/б. ē с одинаковым набором 4-х кв.ч.; 2) пр. Хунда: ē стремятся расположиться так, чтобы суммарный спин их был max; 3) пр-п наим. Е (Клечковского). Поряд. № опред. q_я, число ē. В ПС группы сформированы по пр-пу близости кол-ва ē на вн.эн.ур. => связь между св-ми и стр-ем @. 7В гр. ns²(n-1)d⁵ – 7 ē на вн. эн. ур., но др. св-ва (по сравнению с 7А).

ē на внеш. обол. облад. малыми Е_иониз. => эти ē легко отрыв. и уч-ют в х.р. Инертн. газы не уч-ют в х. р. (оболочка заполнена, ē тяжело отрыв.).

Теории ядер: капельная (атомное ядро можно представить в виде сферической равномерно заряженной капли из особой ядерной материи, которая обладает некоторыми свойствами, например несжимаемостью, насыщением ядерных сил, «испарением» нуклонов, напоминает жидкость); оболочечная (все нуклоны нах-ся на ядерн. орбиталях). Док-ва: квантован. излуч-е, сущ-е магических чисел n 2,8,20,28,50,82,126, 184; p 2,8,20,28,50,82,114; пр-п четности (повыш. устойч-ти ядер, содержащих четное число протонов и нейтронов).

2. Ковалентная связь.

К ов. св. осущ-ся ē. Представления о ков. св. базир-ся на работе Гейтлера и Лондона. Они сдвигали 2 @ Н, получили зависимость Ψ от координат, ввели поправки и получили ур-е, позвол. найти зав-ть Е от r. r₀ – равновесное межъядерное расстояние в молекуле Н₂.

Вывод: хим. св. м-у @ м/осущ-ся, если вз-ют 2 орб., на к-ых есть ē: ↑ и ↑ или ↑↓ и  (дон.-акц.).

Св-ва ков. св.: 1) двухцентровая (2 @); 2) двухē-ная (обр-ся общ. ē-пара); 3) короткодействующая (на мал. расст.); 4) насыщ. (т. 2 ē); 5) направ. (т. в этом направлении).

Р азработанная на этой основе теория х.с. наз-ся методом валентных связей. Связь обр-ся 2-мя ē с противоп. направ. спинами. В н.в. МВС чаще прим. в орг. химии: R-CHO – функц. гр., св-ва > зависят от ф. гр. Необх. рассм-ть канонич. стр-ры: I п. Н 1s 1 св. Н-Н; II п.  , макс. кол-во связей = 4, но

чаще вал-ть = кол-ву несп. ē. В – мера способности @ эл-та соед-ся с др. @ в опред. соотнош. BeF₂ – 4 св. III п. макс. В=6 (всего 9 орб., но подойти достат. близко могут т. 6, т.к. эл-ты 3 пер. имеют небольш. размеры). СО₂ О=С=О; Н₂SO₄ (пример). Каждый эл-т стремится завершить свою ē-оболочку.

МВС в некоторых случаях не позвол. оценить св-ва некот. соед., напр. О₃, HNO₃. Появ. метод наложения вал. схем.

BeH₂ приним. уч-е s- и p-орб.=> связи не одинак. => связи перемеш-ся, обр. гибридные орб. (гибридизация). Действует пр-п взаимного отталкивания.

H-Be-H (sp). ВН₃ sp² 120^o; СН₄ sp³ 109^o28’.

Если @ неодинак., углы измен-ся (неэквивал. гибр-ция), напр., CH₃Cl.

М/приним. уч-е и непод. пары, напр., NH₃ 107^o sp³.

В МВС не говорится о полярности связей. Если 2-атомная мол. сост. из @ одного х.э., то эл. облако распространяется симметрично относит. обоих ядер (связь непол.). Если из @ разл. х.э., ē-облако сдвиг-ся, связь обладает дип. моментом (связь полярная). Полярность связи условно показывает, какая часть ē-плотности одного @ смещена к др. Полинг предлож. рассм-ть эту св. как суперпозицию ков. и ион. связи. Если ионности > 50%, связь ионная.

μ_{экспер.}=(1-х) μ_ков+хμ_ион μ_ион=ql, μ_ков=0

В н.в. физики утвержд., что d-орб. в обр-нии св. не уч-ют, появ. метод гиперсвязи (трехцентр., четырехэлектрон.).

МВС не объяс., напр., почему в мол. О₂ 2 несп. ē (О=О), сущ-ние иона Н₂⁺ (нет ē-пары). Появ. ММО: ē принадлеж. молекуле, ē нах-ся на орб-лях, к-ые хар-ют молекулу (МО); МО м/б сконструир. разл. сп-ми, св-ва зависят от АО => ММО ЛКАО. «-» - напр., меньшая наглядность.