О природе минералов 1 Введение

Рис. 1.15
Схематическая диаграмма, показывающая усложнение перекрытия орбиталей по
мере того, как растет число атомов, создавая непрерывные энергетические пояса в твердом
теле
биталь, которая обладает большей энергией, чем
отдельные атомы. Если электроны двух атомов
водорода будут привнесены на эти орбитали, то
они будут спариваться на связывающей орбита-
ли, в то время как антисвязывающая орбиталь
будет оставаться незанятой (рис. 1.13). Если ис-
пользовать аналогичные построения при рассмо-
трении процесса образования молекулы Нe
2
, то
получим те же возможные комбинации орбита-
лей — связывающую и антисвязывающую. И тог-
да в случае привнесения электронов на эти ор-
битали один электрон каждого атома гелия пе-
реходит на связывающую орбиталь, что приво-
дит к образованию электронной пары, а второй
электрон каждого атома занимает антисвязыва-
ющую орбиталь. Такое пространственное распо-
ложение электронов является неустойчивым, так
как понижение энергии, возникающее при спа-
ривании электронов на связывающей орбитали,
не компенсируется ее увеличением, обусловлен-
ным спариванием электронов на антисвязываю-
щих орбиталях. Поэтому гелий не образует моле-
кул Нe
2
, а существует в виде отдельных атомов
(рис. 1.14).
Аналогичным путем молекулярные орбитали
можно построить из атомных орбиталей более тя-
желых атомов. Взаимодействие связей зависит от
степени перекрытия атомных орбиталей соседних
атомов. Чтобы две орбитали могли создать эф-
фективную связь, обеспечивающую образование
молекулярных орбиталей, две атомные орбитали
должны обладать: 1) близкими значениями энер-
гии; 2) правильной относительной симметрией.
Следовательно, у линейных молекул отсутствуют
взаимосвязи между орбиталями
σ-
типа (орбитали
s
и
p
Z
) ,
обладающими максимальной плотностью
вдоль молекулярной оси, и орбиталями
 р-
типа (ор-
битали
 p
x
 , p
y
,
а также
 d
и
 f
), которые имеют вы-
ступы в плоскости, параллельной молекулярной
оси, и выступы противоположных знаков по обе
стороны от нее.
В теории МО придается особое значение де-
локализованной природе распределения электро-
нов, которая состоит в том, что молекулярные ор-
битали простираются через всю структуру ато-
мов. Общее число сформировавшихся молекуляр-
ных орбиталей, которые могут быть связывающи-
ми, антисвязывающими и без связей, является та-
ким же, как и число участвовавших в их созда-
нии орбиталей с валентными атомами. По мере
укрупнения молекул их молекулярные орбитали
становятся более многочисленными, а распределе-
ние их энергий более плотным (рис. 1.15). Мы мо-
жем считать кристалл не более чем гигантской мо-
лекулой, и молекулярные орбитали будут прости-
раться через весь кристалл. Строго говоря, в ко-
нечном кристалле может находиться только огра-
ниченное число валентных электронов и, следо-
вательно, ограниченное число валентных орбита-
лей. Поэтому мы приходим к очень большому чис-
лу орбиталей в кристалле, обладающих настолько
близкими значениями энергии, что их скорее сле-
дует рассматривать как энергетические пояса, чем
как отдельные орбитали.

---