Лекция 4 Химическая связь. Строение молекул .

1. Лекция 4 Химическая связь. Строение молекул. Ronald James Gillespie 1924 - Walter Kohn 1923 -

2. Двухатомные молекулы с гетероатомами НF

3. Последовательное s – p смешение (гибридизация) sp sp3 sp2 s - sp

4. Molecular Orbital Diagram (HF) HF makes a linear zig-zag structure with 2 hydrogen bonds

5. более соответствует sp2 смешению

6. s – p смешение (гибридизация)для гетероатомов

7. Элементы квантовой химии II LUMO HOMO

8. нет s – p смешения для гетероатомов s(p-p), p(p-p), p(p-p)

9. вместе с s – p смешением для гетероатомов s(sp-sp2), p(p-p),

10. полярная молекула плохой s - донор хороший p - донор s - донор p - акцептор

12. Различная координация молекулы СО

13. Некоторые трехатомные молекулы А - В - А А….А ? В ?

14. Молекула воды Н…Н О Что будет, если структура искажается

15. Структуры и орбитали молекулы воды с разной геометрией

16. Occupied (top) and selected virtual (bottom) HF molecular orbitals of water

17. H2O molecule and liquid water Hatree-Fock level with Sadlej basis set using the DALTON program on 32 nodes of the T3E computers at the NSC in Linköping Guo et al., Phys. Rev. Lett. 89, 137402 (2002) Finding: an electron sharing takes place between water molecules. Such a sharing mainly involves the so-called 3a1 orbital, which is a mixing of oxygen 2p and hydrogen 2s atomic orbitals.

19. Plasma Orbital Expansion Theory Normal Water Byproduct Torch Browns Gas Picture Found at: http://www.wikibooks.com/Vidos/BrownsGas.html Target substance = Electrons H = Hydrogen O = Oxygen --- = Bonding Electrons scatter in all directions producing a high heat plasma

20. ОПРЕСНЕНИЕ ВОДЫ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ По расчётам изобретателя, для превращения 1 моля воды из угловой формы молекулы в линейную необходим электромагнит с Н магнитного поля 4,6 107 А/м и величиной магнитной индукции 58 Тл. Молекула воды в линейной форме неполярна и ионные соединения (соли) в такой воде нерастворимы!!

21. Rydberg Clusters Possible Rydberg cluster found in Brown’s Gas

23. Некоторые трехатомные молекулы (CO2) O…O ? C ?

24. THE MOLECULAR ORBITAL CONTOUR DIAGRAM FOR CARBON DIXOIDE

25. Некоторые трехатомные молекулы (CO2) O…O

26. Орбитали молекулы СО2 Orbital 11 - E = 2.35 eV

27. Упрощенное представление (CO2)

28. Основные варианты линейной молекулы CO2 s-p cмешение для атомов кислорода

29. Какие орбитали изменятся при угловом искажении молекулы СО2 ? Все взаимодействия ослабляются, но появляется новые

30. HOMO -LUMO -(CO2)

31. Наиболее устойчива - линейная форма молекулы

32. Однако, в зависимости от условиц форма молекулы может изменяться Различные устойчивые конформации молекулы воды

33. Interaction of CO2 with Transition Metal Centers Reactive positions of CO2 molecule & electronic properties of a transition metal centre required for complexation Orbital overlapping & electrostatic interaction of coordination modes of CO2 Structural types of metal–CO2 complexes

34. некоторые формы колебаний молекуды могут быть метастабильны

37. Если молекулу СО2 обычно мы видим линейной, то изоэлектронный аналог SiO2бывает только в угловой форме Свободные обитали с основой sp2атома углерода охотно взаимодействует с занятой sp2орбиталью атома кислорода

38. Изоэлектронный аналог бывает только в угловой форме sp3 смешение на обоих атомах

39. sp2 смешение на обоих атомах SiO2

40. The Crystal Structure of Quartz • Quartz is crystalline silica (SiO2) at temperatures below 870°C Figure 2 – The -quartz crystal lattice structure Figure 1 – The Natural Form of Quartz

41. The Piezoelectric Effect Crystal material with forces applied in direction of arrows……….. Crystal - - - - - Force + + + + + Current Meter deflects in + direction Due to properties of symmetry, charges are net + on one side & net - on the opposite side: crystal gets thinner and longer

42. What Is the Piezoelectric Effect?

43. Пьезоэлектричество При растяжении и сжатии ряда кристаллов в определенных направлениях возникает поляризация (т.е. на поверхности появляются заряды). Это явление имеет название прямого пьезоэлектрического эффекта. • Его обнаружили братья Пьер и Жак Кюри в 1880г. (Пьер Кюри, французский физик, 1859-1906, Нобелевская • Пьезоэлектрическими свойствами могут обладать только ионные кристаллы. Примеры: кварц, турмалин, • сегнетова соль, титанат бария, хлорат натрия и другие • кристаллы.

44. Пьезоэлектричество • При сжатии вдоль оси x1, перпендикулярно оптической оси) появляется дипольный момент, направленный в противоположную сторону направления полярной оси x1. На верхней плоскости появляется отрицательный заряд, а на нижней плоскости – положительный. • Получаем продольный пьезоэлектрический эффект.

46. Возможен и обратный пьезоэлектрический эффект: • Возникновение поляризации сопровождается механическими деформациями. • Если на пьезоэлектрический кристалл подать напряжение, то возникнут механические деформации кристалла, причем, деформации будут пропорциональны приложенному электрическому полю Е0.

47. Piezoelectricity • displacement of electrical charge due to the deflection of the lattice in a naturally piezoelectric quartz crystal • The larger circles represent silicon atoms, while the smaller ones represent oxygen. • Quartz crystals is one of the most stable piezoelectric materials.

48. A common feature of high-performance piezoelectric materials is the existence of a ‘triple point’ in the composition–temperature phase diagram.

50. The unit cell of crystal silicon dioxide - + + - - +