Question

Метод валентных связей

Answer 1

Метод валентных связей (МВС) иначе называют теорией локализованных электронных пар, поскольку в основе метода лежит предположение, что химическая связь между двумя атомами осуществляется с помощью одной или нескольких электронных пар, которые локализованы преимущественно между ними. В отличие от ММО, в котором простейшая химическая связь может быть как двух-, так и многоцентровой, в МВС она всегда двухэлектронная и обязательно двухцентровая. Число элементарных химических связей, которые способен образовывать атом или ион, равно его валентности. Так же, как и в ММО, в образовании химической связи принимают участие валентные электроны. Волновая функция, описывающая состояние электронов, образующих связь, называется локализованной орбиталью (ЛО).Отметим, что электроны, описываемые ЛО, в соответствии с принципом Паули должны иметь противоположно направленные спины, то есть в МВС все спины спарены, и все молекулы должны быть диамагнитны. Следовательно, МВС принципиально не может объяснить магнитные свойства молекул.Тем не менее, принцип локализованных связей имеет ряд важных преимуществ, одно из которых – его чрезвычайная наглядность. МВС достаточно хорошо, например, предсказывает валентные возможности атомов и геометрию образующейся молекулы. Последнее обстоятельство связано с так называемой гибридизацией АО. Она была введена для объяснения того факта, что двухэлектронные двухцентровые химические связи, образованные за счет АО в разных энергетических состояниях, имеют одинаковую энергию. Так, Be*(2s11p1), B*(2s12p2), C*(2s12p3) образуют за счет s- и p-орбиталей соответственно две, три и четыре связи, а потому одна из них должна быть прочнее других. Однако опыт показывает, что в BeH2, BCl3, CH4все связи равноценны. У BeH2 угол связи равен 180°, у BCl3 – 120°, а у CH4 – 109°28'.

Answer 2

Метод валентных связей

Метод валентных связей (MVB) - это квантово-химический метод, используемый для расчета электронной структуры молекул и химических реакций. Он основан на представлении молекулы в виде системы атомов, связанных между собой электронными связями. Метод валентных связей позволяет описывать электронную структуру молекулы в терминах валентных связей между атомами.

Основные принципы метода валентных связей: - Молекула представляется в виде системы атомов, связанных между собой электронными связями. - Валентные связи образуются за счет перекрытия атомных орбиталей. - Валентные связи между атомами обладают определенной направленностью и характеризуются определенной длиной и силой. - Валентные связи могут быть одинарными, двойными или тройными, в зависимости от числа электронных пар, участвующих в связи. - Валентные связи могут быть полярными или неполярными, в зависимости от разности электроотрицательностей атомов.

Применение метода валентных связей: - Расчет электронной структуры молекул и ионов. - Описание химических реакций и механизмов реакций. - Изучение свойств молекул, таких как геометрия, полярность, спектры поглощения и испускания, магнитные свойства и т.д. - Прогнозирование исхода химических реакций и стабильности молекул.

Преимущества метода валентных связей: - Описывает электронную структуру молекулы в терминах валентных связей, что позволяет легко интерпретировать результаты и проводить качественные анализы. - Позволяет описывать электронную структуру молекулы с учетом эффектов перекрытия орбиталей и полярности связей. - Хорошо сочетается с экспериментальными данными, такими как спектры поглощения и испускания, и может быть использован для их интерпретации.

Ограничения метода валентных связей: - Метод валентных связей является приближенным и не учитывает все квантово-механические эффекты. - Не всегда точно описывает электронную структуру молекулы в случае сложных систем или сильно полярных связей. - Требует большого количества вычислительных ресурсов для расчетов больших молекул.

Примеры применения метода валентных связей: - Расчет электронной структуры молекулы воды (H2O) и объяснение ее полярности. - Изучение механизма реакции между метаном (CH4) и хлором (Cl2). - Описание электронной структуры молекулы аммиака (NH3) и объяснение ее спектров.

Выводы: Метод валентных связей является важным инструментом в квантовой химии для расчета электронной структуры молекул и химических реакций. Он позволяет описывать молекулы в терминах валентных связей и проводить качественные анализы и прогнозы. Однако, необходимо учитывать его ограничения и приближенный характер.