Механизмы возникновения химической связи

karim

посоветуйте онлайновые источники где подробно описываются механизмы возникновения химической связи на не-делетантском уровне
воспринимаю любую математику (со словарём)
:D

mab1

различные связи в кристаллах: Ашкрофт-Мермин, том 2

karim

я же ссылочек прошу!

vizier

механизмы возникновения химической связи на не-делетантском уровне
химическая связь это абстракция, описывающая топологию распределения электронной плотности в молекулярной системе. Математичекое описание этого дела сводится к решению стационарного уравнения Шредингера для электронов в поле неподвижных ядер. Аналитического решения для многоэлектронной задачи не существует. Модельная задача - молекулярный ион водорода [math]$H_2^+$[/math]. Погугли.

karim

химическая связь это абстракция, описывающая топологию распределения электронной плотности в молекулярной системе
меня больше интресует ответ на вопрос "как так получается, что два атома образуют химическую, допустим, кованетную связь?"
 
Погугли.

 :mad:
если бы у меня получилось самостоятельно нагуглить, я бы давно уже наслаждалась чтением

otlichnica

"как так получается, что два атома образуют химическую, допустим, кованетную связь?"
А что ты не понимаешь, если знаешь математику, которая здесь нужна? Записывай уравнения Шредингера и решай. Только они аналитически не решатся.

Lene81

Один из взглядов на хим.связь
   "Delocalization -The Key Concept of Covalent Bonding", Sture Nordholm, Journal of Chemical Education, vol. 65, pp. 581--584.
2. Свежие статьи по поводу природы связи в "гипервалентных" соединениях типа SF₆ и ClF₅
     a) Theory of Hypervalency: Recoupled Pair Bonding in SFn (n =1 -6 David E. Woon and Thom H. Dunning, Jr., J. Phys. Chem. A, DOI 10.1021/jp901949b
     b) Bonding in ClFn (n = 1-7) Molecules: Further Insight into the Electronic Structure of Hypervalent Molecules and Recoupled Pair Bonds, Lina Chen, David E. Woon, and Thom H. Dunning, Jr., J. Phys. Chem. A, DOI 10.1021/jp905064v
Заодно там обсуждаются и модели связи вообще

Lene81

А что ты не понимаешь, если знаешь математику, которая здесь нужна? Записывай уравнения Шредингера и решай
Не только в математике дело. Более того, "башня приближений" дает возможность качественного понимания. К примеру, если бы ты не использовал приближение Борна-Оппенгеймера, а честно решил задачку с молекулярным гамильтонианом (отделив центр масс то ты не смог бы узнать о том, что есть электронные и ядерные переходы, которые качественно отличаются энергетическим диапазоном фотонов, вызывающих эти переходы. "Точный" спектр молекулы — это "каша" уровней с характеристическим расстоянием порядка энергии вращательного

karim

ооо, то что надо!
но другие ссылки тоже довайте если есть :D

vizier

"как так получается, что два атома образуют химическую, допустим, кованетную связь?"
хим. связь это интерпретация следующей ситуации:
мы берем два атомных ядра на некотором конечном расстоянии и решаем квантово-механическую задачу про электроны находящиеся в электростатическом поле этих ядер (которая энергия включает кинетическую энергию электронов, потенциальную энергию взаимодействия электронов с ядрами и друг с другом + энергия отталкивания ядер).
мы также можем решить эту задачу для изолированных атомов.
далее можно найти разность этих энергий. Если мы обнаружим что оная разность отрицательна, то мы говорим что система из двух взаимодействующих атомов стабильнее, т.е. они образуют хим. связь.
Можно также рассчитать зависимость энергии системы из двух атомов от расстояния между ними и обнаружить на сем графике минимум, отвечающий стабильной геометрии системы. Кривизна этой функции в минимуме например есть жесткость связи.
Можно также исследовать найденную в результате решения квантово-механической задачи (волновую) функцию и обнаружить что квадрат ее модуля от пространственных координат (т.е. плотность вероятности обнаружения электрона в заданной точке пространства) имеет в том числе максимум на линии соединяющей ядра атомов. Собственно это и есть подоплека рисования структурных формул.

Lene81

далее можно найти разность этих энергий. Если мы обнаружим что оная разность отрицательна, то мы говорим что система из двух взаимодействующих атомов стабильнее, т.е. они образуют хим. связь.
Это очень плохое определение. Известно, что даже два атома гелия имеют минимум энергии на конечном расстоянии между ними (глубиной несколько кельвинов). Но химик не скажет, что здесь образовалась связь. В этом то и проблема: не только в получении числа, но и его интерпретации.

karim

примерно это я и пыталась вчера объяснить сидя в ванне, но от меня потребовали более детальных объяснениев :)

otlichnica

А вот это вполне хорошее:
Можно также исследовать найденную в результате решения квантово-механической задачи (волновую) функцию и обнаружить что квадрат ее модуля от пространственных координат (т.е. плотность вероятности обнаружения электрона в заданной точке пространства) имеет в том числе максимум на линии соединяющей ядра атомов. Собственно это и есть подоплека рисования структурных формул.
То есть просто трактовать связь как конкретный вид ВФ.

Lene81

имеет в том числе максимум на линии соединяющей ядра атомов
И опять все тут посложнее. "Чистый" максимум (кстати речь идет об электронной плотности, а не ВФ, которая ненаблюдаема! согласно современным представлениям (отбросим, честно говоря, сомнительные исследования на тему неядерных максимумов) имеется только на ядрах. Существует т.н. "связевый путь" — линия, соединяющая 2 ядра и имеющая на себе т.н. "критическую точку сигнатуры 3,1". Наличие этой точки по Бейдеру, говорит о наличии связывания этой пары атомов. Но опять-таки все не так просто: если засунуть атом аргона в фуллерен, что таких точек будет то ли 60, то ли 120! Странно, вообще говоря, рассуждать о 60-(120-)кратных связях с точки зрения "обыденной" химии. Более того, теория Бейдера "не умеет" разделять связи по типам — на ковалентные и нековалентные.

otlichnica

Это я неаккуратно процитировал, нужно было вырезать эту часть. Суть-то не в этом; ты говоришь об интерпретации или формальном определении наличия связи, определении типов связи, а я о том, что смысл имеет только ВФ. Нет четких границ; но если ты увидишь на мониторе распределение плотности для того же фуллерена, ты легко сможешь сказать, кто там образует связи, а кто нет.

Lene81

смысл имеет только ВФ
ВФ как раз смысла не имеет :grin:
Я понял о чем ты говоришь, не хочу показаться невежливым. Просто проблема интерпретации результатов квантовохимических расчетов с точки зрения структурных концептов классической химии далека от тривиальной. Более того, она может оказаться сложнее самого расчета во многих случаях.
Сразу отвечу на вопрос для читателей данного треда "А зачем вообще заниматься интерпретацией с позиций классической химии, мол просто посчитай и все" Дело в том, что методы и подходы классич химии проявили себя как успешные задолго до появления возможности количественного расчета хоть сколь-нибудь содержательных систем. И хотелось бы дать количественную трактовку тех качественных соображений, которые фигурируют в химии с тем, чтобы
а) получить их обоснование с более фундаментальных позиций,
б) установить их границы применимости,
в) развивать.
Ведь может так оказаться, что для предсказаний можно не делать расчетов вообще, что, безусловно, плюс.

vvasilevskiy

распределение плотности для того же фуллерена, ты легко сможешь сказать, кто там образует связи, а кто нет.
Боюсь что нет. Учитывая что оболочки атома аргона заполнены полностью и что у фуллерена очень высокая симметрия, каждый электрон будет будет образовывать связи равномерно по сфере с каждым атомом углерода.
Как пример такого вырождения: у молекулы бензола рисуют в шкоке три двойных связи и три одинарных, а это совсем не так, все 6 связей абсолютно одинаковы и приходятся на 9 пар электронов

vizier

про максимум на связях я погорячился конечно )
однако в рамках МОЛКАО значения кратностей связей близкие к ожидаемым вытаскиваются из матрицы плотности

Lene81

однако в рамках МОЛКАО значения кратностей связей близкие к ожидаемым вытаскиваются из матрицы плотности
Как, впрочем, и отрицательные значения :) Анализ матрицы плотности в базисе АО — это сильный аргумент, но и он, к сожалению не исчерпывает вопроса.

spiritmc

>> смысл имеет только ВФ
> ВФ как раз смысла не имеет
Gar Manches rechnet Erwin schon
Mit seiner Wellenfunktion,
Nur wissen moechte man gern wohl
Was man sich dabei vorstell'n soll.
---
"Курс истинно физической химии"

Lene81

Добро пожаловать! Говорите на понятном языке, пожалуйста.
Изволите и здесь нас попотчевать сказками о необъяснимости химии с позиции физики?

spiritmc

> Сразу отвечу на вопрос для читателей данного треда "А зачем
> вообще заниматься интерпретацией с позиций классической химии,
> мол просто посчитай и все" Дело в том, что методы и подходы
> классич. химии проявили себя как успешные задолго до появления
> возможности количественного расчета хоть сколь-нибудь
> содержательных систем.
Линус Полинг, который занимался как раз-таки теорией химической
связи, очень много говорил про то, что химии невероятно повезло,
что очень долго не было никакой квантовой механики. Потому что
та почти ничего не объясняет, а только запутывает.
> Ведь может так оказаться, что для предсказаний можно не делать
> расчетов вообще, что, безусловно, плюс.
Ну так! Органики так и делают.
---
"Курс истинно физической химии"

spiritmc

> Изволите и здесь нас попотчевать сказками о необъяснимости
> химии с позиции физики?
Это не сказки, а самая, что ни на есть, суровая правда жизни.
Химия --- это вам не десять стехиометрических единиц воды.
---
...Тут приехал бульдозер товарища Оккамы...

otlichnica

Про это я и говорю. Плотность конкретна, а связь нет.

otlichnica

Не хочу показаться спорщиком вроде КОНТРЫ, но твой аргумент "методы и подходы классич химии проявили себя как успешные задолго до появления возможности количественного расчета хоть сколь-нибудь содержательных систем" мне не нравится. Впрочем, раз этим кто-то занимается, должно быть, это нужно. Только трактовка с позиций физики выглядит более фундаментальной, логичной и простой.

spiritmc

> твой аргумент ... мне не нравится.
"Свет, он весь какой-то такой неудобный!"
> Только трактовка с позиций физики выглядит более фундаментальной,
> логичной и простой.
А ты не разрабатываешь объяснение распространению света и радиоволн
на основе уравнений гидродинамики?
---
"Разве было бы плохо перевернуть перевёрнутый мир?"

otlichnica

Нет, а ты?

spiritmc

Вот именно поэтому я признаю несводимость современной химии
к современной нам физике. Никаких даже намёков на доказательства
ни физики, ни химики пока что не предоставили. 8 молекул воды,
увы, не химия.
---
"Три раза, Ганс, три раза. Запомни, Ганс: три раза."

otlichnica

Какая несводимость? Ты тред перепутал.

Lene81

Это не сказки, а самая, что ни на есть, суровая правда жизни.
Твое утверждение равносильно тому, что в биологии правит "жизненная сила", а не химические процессы. Нравится?
Фазовые равновесия (кривые плавления чистых веществ) уже давно моделируют (поинтересуйся, к примеру, цитируемостью cpmd2k равно как и химические реакции (пока в газах, естественно, гуглить по реакциям F+H₂, H+H₂). Но ты, видимо, просто не в теме. Позволь поинтересоваться, ты наукой занимаешься профессионально в данный момент? Или так, попиздеть любишь?

Ветреность недоучки вредит науке больше, чем тупость невежды

Lene81

Только трактовка с позиций физики выглядит более фундаментальной, логичной и простой.
Фундаментальной — да, согласен. Простой — нет. Скажи, сможешь ли ты себе представить как выглядит ГЗ-МГУ, имея в качестве наблюдательного инструмента только микроскоп?

spiritmc

Я прекрасно знаю эту область. Моделирование это одно, а сведение
к физике --- совсем другое. Разница такая же, как между
настоящей синусоидой и той же синусоидой, но отрисованной по лекалам.
---
"Юношеству занятий масса.
Грамматикам учим дурней и дур мы."

Lene81

Я прекрасно знаю эту область.
Тактичный уход от ответа?
Как минимум, чтобы быть в теме, нужно иметь подписку на журналы. Не думаю, что средний московский офис подписан на JCP или что-то подобное.

spiritmc

Офис офисом, а дело делом. Ты ещё скажи, что ты все эти журналы
от корки до корки читаешь.
---
"Прогресс науки обратно пропорционален числу выходящих журналов."

Lene81

Офис офисом, а дело делом. Ты ещё скажи, что ты все эти журналы
от корки до корки читаешь.
Я каждую неделю просматриваю около 15 журналов (в среднем, около 500 заголовков). Порядка 10% от этого — абстракты и от четверти до трети примерно скачиваю и читаю.
Оставить комментарий
Имя или ник:
Комментарий: