|
2. Kovalent bog`lanish kuchlari
2. Kovalent bog`lanish kuchlari qo`shni atomlarning valent elektronlarini elektron juftlar hosil qilish yo`li bilan umumlashtirilishi (almashib turishi) natijasida yuzaga keladi. Bu kuchlar sof kvant harakteridagi elektr tabiatiga ega bo`lgan kuchlari bo`lib, molekulalardagi atom va elektronlarni maxsus Kulon ta`siri natijasida vujudga keladi. Kovalent bog`lanishli molekulalarga H2, N2, SO, NO, СН4 kabi molekulalar misol bo`la oladi. Ayni bir xil atomlardan turg`un molekula hosil bo`lishini ion bog`lanish yoki Van-der-Vaals kuchlari bilan tushuntirib bo`lmaydi. Vodorod molekulasi uchun kovalent bog`lanishning birinchi kvant nazariyasi V.Gaytler va F.Londonlar tomonidan 1927 yilda yaratildi. Kovalent bog`lanish tabiatini vodorod molekulasining hosil bo`lish misolida sifat jihatdan tushuntirishga harakat qilaylik.
Ikki vodorod atomini elektron qobiqlarini o`zaro kirishib ketguncha bir-biriga yaqinlashtiramiz. Asosiy holatda har bir vodorod atomining 1s elektronnining bog`lanish energiyasi 13,6 eV ga teng. Ma`lum ki, uning 1s qobig`ida bittadan elektroni bor. Ikkita vodorod atomi o`z elektronini umumlashtirish yo`li bilan K qobiqlarni to`ldirib to`yingan valentlikka ega bo`lgan sistemaga ya`ni , vodorod molekulasiga aylanadi. Bu molekladagi bir atomni 1s qobig`i boshqa atomni elektronini vaqtincha olish hisobiga to`ladi va geliy atomiga o`xshab qoladi. Hosil bo`lgan H2 molekulasining kvantlashgan energetik sathlarini aniqlash uchun ikki proton maydonida joylashgan ikki elektron (1-rasm) uchun Shredingerning statsionar tenglamasini yechish talab etiladi.
Bunday sistema uchun Shredinger tenglamasi quyidagi ko`rinishda bo`ladi:
(16.1)
bu tenglamada
(16.2)
ifoda vodorod molekulasida ikki proton va ikki elektronning o`zaro ta`sir potensial energiyasidir.
Tenglamadagi va belgilar molekuladagi birinchi va ikkinchi elektronlarining koordinatasi qatnashgan Laplas operatorini bildiradi. Bu tenglamadan olingan energiyaning xususiy qiymatlari yadrolar orasidagi masofa R ga bog`liq.
Bu bog`lanish spinlari parallel va antiparallel elektronlar uchun turlicha ko`rinishga ega (2-rasm).
Vodorod molekulasining turlanmagan asosiy holati atomlarning 1s holatlaridan tashkil topganligi sababli faqatgina spinlari qarama-qarshi yo`nalgan ikki elektronni joylashtirishi mumkin.
Vodorod molekulasida elektron harakatlanadigan soha atomdagiga qaraganda kengroq bo`lganligidan noaniqliklar munosabatlariga muvofiq ikki atomli sistemaning minimal energiyasi yolg`iz atomnikidan kichikroq bo`ladi. Tajriba natijalariga ko`ra H2 molekulasi hosil bo`lishda 4,5 eV, ya`ni NaCl molekulasidagiga qaraganda ham ko`proq energiya ajralib chiqadi. Ammo bunday sifatli mulohazalar bilan "spinlarining yo`nalishi bir xil bo`lgan vodorod atomlari turg`un molekula hosil qilishi mumkinmi? "-degan savolga javob berish qiyin. Tajriba va qat'iy nazariy hisoblashlar shuni ko`rsatadiki, spinlari bir tomonga yo`nalgan elektronli ikki vodorod atomidan molekula hosil bo`la olmaydi.
Shunday qilib, kovalent bog`lanish sof kvant harakterga ega bo`lib, qo`shni atom valent elektronlarining yig`indi spini nolga teng juftlarga birikishidan yuzaga keladi. Bunday elektron juftlar molekula atomlaridan hech biriga tegishli bo`lmaydi, yaxlit molekula bo`ylab umumlashgandir. Masalan, N2 molekulasida qo`shni atomlarning uchtadan 2p valent elektronlari umumlashib, 3 juft kovalent bog`lanishlar hosil qilishda qatnashadilar. Metan СН4 molekulasida esa uglerod atomining L qobiqidagi to`rtta 2s22p2 elektronlari juft-juft holda to`rtta vodorod atomlarining elektronlari bilan bog`lanadilar. Olmos, kremniy, germaniy kabi kristallar ham, kovalent bog`lanishga ega.
Turli ximiyaviy bog`lanishdan hosil bo`lgan molekulalar bog`lanish energiyalarini o`rganish shuni ko`rinadiki, kovalent bog`lanish kuchlari ion bog`lanish kuchlaridan kuchliroq ekan. Buni biz vodorod molekulasining o`ta turg`unligida, olmos kristallining juda qattiqligida ko`rishimiz mumkin. Ayrim kristallarda kovalent va ion bog`lanilar birgalikda ham uchraydi.
Vodorod molekulasida birinchi atom elektronini ikkinchi atom yadrosi atrofida, ikkinchi atom elektronini birinchi atom yadrosi atrofida qayd qilish ehtimolligi noldan farqli bo`ladi va bunda birinchi atomni elektroni yoki ikkinchi atom elektroni degan so`z ma`nosini yo`qotadi(3-rasm). Bunda kvant mexanikasidagi bir xil zarrachalarning farq qilmaslik prinsipi o`rinli bo`ladi.
Do'stlaringiz bilan baham: |
