Квантовая химия в примерах. Игорь Мерзляков
Читать онлайн книгу.
должны проникать в потенциальные ямы (где нет электронов) другого атома. В качестве примера рассматриваются атомы с h=2 (в периодической таблице Менделеева от Li3 до Ne10, индекс указывает на заряд ядра химического элемента). Обозначим электроны в потенциальных ямах крестиком. Пустые потенциальные ямы, где мог бы располагаться электрон, но из-за недостаточной величины заряда ядра такое расположение не последовало, обозначим треугольником. Потенциальные ямы для расположения положительно заряженных частиц остаются незаполненными, потому что они остаются пустыми, кроме центральной ямы куба, куда помещается положительно заряженное ядро атома. Звездой обозначим совмещённые потенциальные ямы с крестом (электроном) и треугольником (пустые области). Такое совмещение даёт возможность сохранения кристаллической структуры или молекулы при попытке воздействовать на систему из вне. На рисунке 3.1 показана система из двух атомов, расположенных отдельно друг от друга, – слева и, совмещённых в одну структуру, – справа.
Рисунок 3.1 Соединение ионов на одной плоскости (грани куба) в одной точке.
Следующее возможное соединение вдоль грани куба представлено на рисунке 3.2. Треугольники располагаются на одной линии, поэтому в них легко попадают кресты (потенциальные ямы с электронами), образуя гораздо более сильное соединение по сравнению с взаимодействием на рисунке 3.1. Такое соединение возможно при валентности со стороны вещества, принимающего электроны минимум -2 по модулю и валентности вещества, отдающего электроны минимум +2. О валентности можно говорить в случае, когда мы рассматриваем молекулу.
Рисунок 3.2 Соединение ионов на одной плоскости (грани куба) в двух точках (на одной грани).
Самое сильное соединение возникает при совмещении двух граней куба. Потенциальные ямы с крестами должны быть совмещены с потенциальными ямами с треугольниками, как показано на рисунке 3.3. Не существует разницы в количествах треугольников и крестов в каждом из атомов, но сумма крестиков и треугольников должна равняться количеству потенциальных ям, в которых могут располагаться электроны на рассматриваемых гранях куба разных атомов при их совмещении. Заметим, что в центре грани куба на рисунке 3.3 расположены треугольники, когда должен быть хотя бы один крест. На рисунке 3.3 в середине рассматриваемых граней при их совмещении остаётся пустой треугольник, как будет показано ниже такое расположение треугольников наделяет вещество свойствами изолятора электрического тока. Справедливости ради отметим, что в химическом взаимодействии атомов участвуют потенциальные ямы (а не электроны), так как электроны с предыдущего уровня занимают в три раза больше потенциальных ям. Этот вопрос подробнее будет изучен ниже.
Рисунок 3.3 Соединение ионов на одной плоскости (одной грани куба) в четырёх точках. Справа в центре грани может быть звезда.
Ещё