Механизмы неорганических реакций выплавки чугуна и стали. Константин Владимирович Ефанов
Читать онлайн книгу.
что металлические связи являются резонирующими ковалентными связями на основании сравнения длин октаэдрических гибридизованных связей и атомных радиусов в решетке металла. Таким образом, можно сделать вывод о возможности выхода из резонансной структуры орбиты в ковалентную связь с органическими или неорганическими молекулами.
__
Химические реакции при выплавки стали происходят в жидкой фазе после нагрева. Механизмы реакций должны описываться как механизмы реакций в растворе.
Механизмы реакций соединений железа в растворе относятся к химии координационных соединений.
Для описания структуры координационных соединений в неорганической химии используют четыре подхода [4]:
– теория кристаллического поля,
– теория валентных связей (теория Полинга [1]),
– теория молекулярных орбиталей,
– теория поля лигандов.
В настоящей монографии для описания химии координационных соединений железа используем теорию валентных связей как теорию с наиболее наглядными результатами для понимания химизма процесса.
В теории валентных связей обитали комплекса железа рассматриваются в виде гибридизованных орбиталей центрального атома железа.
Рассмотрим проблему гибридизации атомных орбиталей.
Полинг отмечает, что для атомов железа [1,с.100] разница в энергии 3d-, 4s-, 4p-орбиталей небольшая и поэтому эти орбитали могут комбинироваться для образования прочных связывающих орбит. По Полингу прочность d-орибитали равна 2,236, гибридизованной орбитали d-s-p равна 3, что выше максимальной прочности гибридизованной s- и p- орбит, равной 2.
Пример октаэдрической гибридизованной орбитали, образованной s- и p- орбитами и двумя d-орибиталями [1,с.101]:
Пример гибридизованной тетраэдрической орбитали углерода [1,с.88]:
В работе [10,с.138] указывается о описания пространственной структуры металлической решетки с помощью направленных гибридных связей, аналогично описанию связей в алмазе. Авторы считают, что объёмно-центрированная ячейка металла получается за счет гибридных sd3-орбиталей, в гранецентрированной упаковке (кубической плотноупакованной в терминах авторов) за счет гибридных p3d3-орбиталями, гексагональные плотноупакованные структуры за счет гибридных sd2-, pd5- и spd4-орбиталей. Перечисленные гибридные орбитали определяются различным участием в гибридизации d-орбиталей, имеющихся у атома железа, которые железо предоставляет для выполнения гибридизации.
Такой подход соответствует подходу описания структур в неорганической и органической химии и по-видимому является справедливым для образования геометрии в ячейке металла. Однако, после этого, валентные электроны делокализуются по всей решетке металла, при этом за счет близкого расстояния между атомами, электронные орбитали существенно перекрываются. В методе молекулярных орбиталей, применяемом