Книга предназначена для широкого круга читателей: научных работников во всех областях химии, преподавателей, аспирантов и студентов химических высших и средних учебных заведений.
Предисловие
Понятие геометрической конфигурации молекулы лежит в основе современного учения о строении молекул и определяется равновесной конфигурацией пространственного расположения ядер атомов, образующих молекулу. Эта конфигурация не может быть рассчитана для сколько-нибудь сложной молекулы путем строгого решения соответствующей квантовомеханической задачи. Существует ряд приближенных моделей, методов и теорий, которые используются для систематического анализа накопленных экспериментальных данных по геометрическим конфигурациям молекул. В определенных пределах они часто позволяют не только дать разумное объяснение наблюдаемых конфигураций, но на основе установленных закономерностей и корреляций также правильно предсказывать геометрию еще не изученных молекул, что не раз подтверждалось опытом.
Книга Р. Гиллеспи «Геометрия молекул» представляет наиболее полное и последовательное изложение одной из таких стереохимических теорий, которая раньше рассматривалась только в периодической научной и учебно-методической литературе и с основами которой советский читатель мог кратко познакомиться в книге К. Дея и Д.Селбина «Теоретическая неорганическая химия» («Химия», М., 1969).
Эта теория, а лучше сказать, вслед за автором книги — система взглядов и правил для рассмотрения и предсказания геометрических конфигураций молекул — получила признание и распространение под названием теории Гиллеспи—Найхолма, или модели отталкивания электронных пар валентной оболочки (VSEPR, или в нашей транскрипции ОЭПВО). Последние 15—20 лет главным пропагандистом и продолжателем ее развития является автор данной книги, поэтому в литературе имя Найхолма часто опускается. Большой вклад в развитие теории внесли также амери-
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие ...............
Предисловие автора............ .
Глава 1. Химическая связь..........
1.1. Электронная структура атомов.....
1.2. Связь, осуществляемая электронной парой. Диаграммы Льюиса ...........
1.3. Ионная и ковалентная связи. Электроотрицательность..............
1.4. Расположение электронных пар на валентных оболочках ....... .....
1.5. Конфигурация молекул ........
1.6. Правильные многогранники ......
1.7. Характеристики химической связи ....
Список литературы............
Тлава 2. Принцип Паули и заполненные орбитали . .
2.1. Спин электрона и принцип Паули . . . . '
2.2. Расположение электронов на валентных оболоЧ-' ках...............с'
2.3. Перекрывание и взаимное проникновение элек?* ^ронных облаков ..........
2.4. 'Размеры облаков электронных пар . . . . г
Список литературы............
Глава 3. Влияние неэквивалентности электронных пар
3.1. Несвязывающие или неподеленные пары электро-, нов и валентные углы 9. •........ ;*
3.2. Неподеленные пары валентных оболочек, образую^, щие октаэдрическую и триго.нально-бипирамй^ Дальную конфигурации . .'......^Ц
3.3. Изменение валентных углов' в зависимости йЙ электроотрицательности лигандов . . , ~Ф$
3.4. Кратные связи .........• , . ^
3.5. Валентные углы при центральном атоме, имеющем незаполненную валентную оболочку . . , << «
3.6. Валентные углы в гидридах.......
3.7. Многоцентровые связи ........
Список литературы............
Глава 4. Валентные оболочки, содержащие пять электронных пар; молекулы типа AXs, AX4E, АХзЕ2 и АХ2Е»
4.1. Расположение пяти электронных пар . . .
4.2. Свойства молекул, имеющих пять электронных пар на валентной оболочке центрального атома .
4.3. Внутримолекулярный обмен лигандами (псевдовращение).............
Список литературы...........
77 78
80
содержащие более шести
Глава 5. Валентные оболочки,
электронных пар..........
5.1. Размещение от 7 до 12 электронных пар на валентной оболочке ... .........
5.2. Семь электронных пар ........
5.3. Восемь электронных пар .......
5.4. Девять электронных пар .......
Список литературы............
элементами
Глава 6. Геометрия молекул, образованных
второго периода (от лития до неона) ....
6.1. Размер атомного остова и координационное число
6.2. Кратные связи ...........
6.3. Стабильные молекулы с неспаренными электронами...............
6.4. Геометрия молекул с центральным атомом от лития до фтора . - -
81 81
84
89 91
92
92
95
99
.101
101
102
102 105
108
о.о. литий ........ ... 6.6. Бериллий ....... 6.7. Бор ...... ..... 6.8. Углерод ........ . . а) Тетраэдрические молекулы СХ« . . б) Пирамидальные молекулы СХзЕ . . в) Плоские тригональные молекулы СХв г) Линейные молекулы СХ3 ..... ! 110 112 114 120 126 126 127 127 130 132 132 132 136 136 138 140 143 143 144
6.9. Азот .... ........ а) Тетраэдрические молекулы NX4 . . . б) Пирамидальные молекулы NXsE . . . в) Угловые молекулы NX2Ea ......
г) Плоские молекулы NXs ...... д) Угловые молекулы NX2E ..... е) Линейные молекулы NXS ..... 6.10. Кислород ...... •* • • • а) Тетраэдрические молекулы ОХ4 . . . б) Пирамидальные молекулы OXsE . .
п
в) Угловые молекулы ОХ2Е .....'. . 145'
4 - г) Угловые молекулы ОХ2Е2 ....... 145
6.11. Фтор.............. 148
Список литературы............ 150,
/
Глава 7. Геометрия молекул, образованных элементами |
третьего и последующих периодов .... 151 1
7.1. Щелочные и щелочноземельные элементы . . . 151 (
7.2. Алюминий, галлий, индий и таллий .... 154*
а) Молекулы типа АХ2; линейная конфигурация 154 »
б) Молекулы типа АХз; плоская тригональная конфигурация ............ 155.
в) Молекулы типа АХзЕ; тригональная пирамидальная конфигурация...... . . . 1551
г) Молекулы типа АХ4; тетраэдрическая конфигурация ............., . 157^
д) Молекулы типа АХв; тригонально-бипирамидаль- jj нал конфигурация......... 159*$
е) Молекулы типа АХв; октаэдрическая конфигура- | ция .............. 160J
7.3. Кремний, германий, олово и свинец . . . 161-)
а) Молекулы типа АХ2Е; угловая конфигурация 162 \
б) Молекулы типа АХзЕ; конфигурация тригональ- ' I ной пирамиды ........... 163iC
в) Молекулы типа АХ4; тетраэдрическая конфигурация .............. 163 v
г) Молекулы типа АХ4Е; бисфеноидная конфигурация 164v
д) Молекулы типа AXs; тригонально-бипирамидальная ^ конфигурация ............ 166 '1
е) Молекулы типа АХв; октаэдрическая конфигурация............... 160
7.4. Фосфор, мышьяк, сурьма и висмут .... -167 *
а) Молекулы типа АХ2Е ........ 168
б) Молекулы типа АХз . ........ 168"
в) Молекулы типа АХзЕ; конфигурация тригональ- ,„• ной пирамиды ........... 168
г) Молекулы типа АХ4; тетраэдрическая конфигура-
'> ция ...........' . . . 1741.
д) Молекулы типа АХ4Е; бисфеноидная конфигура- » ция ............... 17&
е) Молекулы типа АХв; конфигурация тригональной бипирамиды............. 177
ж) Молекулы типа АХеЕ; конфигурация квадратной -пирамиды ............. 178 "
з) Молекулы типа АХв; октаэдрическая конфигура-
. ция............... 180
и) Молекулы типа АХвЕ; конфигурация искаженного
октаэдра ............. 182
7.5V Сера, селе0и теллур........... 183-
а) Молекулы типа АХ2Е; угловая конфигурация 184
б) Молекулы типа АХз; плоская тригональная конфигурация ............. 184
в) Молекулы типа АХ2Е2; угловая конфигурация 184
г) Молекулы типа АХзЕ; пирамидальная конфигурация .............. 185
д) Молекулы типа АХ4; тетраэдрическая конфигурация 188
е) Молекулы типа АХ4Е; бисфеноидная конфигурация.............. 190
ж) Молекулы типа АХв; конфигурация тригональной бипирамиды ........... 191
з) Молекулы типа АХ4Е2; плоская квадратная конфигурация............ 191
и) Молекулы типа АХвЕ; конфигурация квадратной
пирамиды ............ 192
к) Молекулы типа АХ»; октаэдрическая конфигурация ......'......... 192
л) Молекулы типа АХвЕ; октаэдрическая конфигурация ............... 193
7.6. Хлор, бром и йод .......... 194
а) Молекулы типа АХ2Е2; угловая конфигурация 196
б) Молекулы типа АХзЕ; пирамидальная конфигурация ............... 197
в) Молекулы типа "АХ4; тетраэдрическая конфигура-
ция .............. 198.
г) Молекулы типа АХ2Ез; линейная конфигурация 198
д) Молекулы типа АХзЕ2; Т-образная конфигурация 199
е) Молекулы типа АХ4Е; бисфеноидная конфигурация .............. 200
ж) Молекулы типа АХ в; конфигурация тригональной
бипирамиды ........... 200
з) Молекулы типа АХ4Е2; плоская квадратная конфигурация ............ 200
и) Молекулы типа АХвЕ; конфигурация квадратной
пирамиды............. 201
к) Молекулы типа АХв; октаэдрическая конфигурация.............. 202
л) Молекулы типа АХ«Е; конфигурация искаженного
октаэдра ............. 202
м) Молекулы типа АХ?; конфигурация пентагональ-
ной бипирамиды .......... 203
7.7. Соединения инертных газов ...... 203
Список литературы............ 208
Глава 8. Переходные элементы ......'. .. 209
8.1. Несвязывающие rf-оболочки....... 209
8.2. Два заместителя; линейные молекулы типа АХ2 213
8.3. Три заместителя; плоские молекулы типа AXs треугольной формы ......... ""
8.4. Четыре заместителя; тетраэдрические молекулы типа АХ4.............
215 216
8.5. Шесть заместителей; октаэдрические молекулы
типа АХв............ . 218
8.6. Шесть заместителей; тетрагональная конфигурация молекул типа АХв ........ 222
8.7. Четыре заместителя; плоская квадратная конфигурация молекул типа АХ4........ 224
8.8. Пят* заместителей; молекулы типа AXt, имеющие конфигурации тритональной бипирамиды и тетрагональной пирамиды......... 227
8.9. Карбонилы металлов........ 240
8 10. Перекисные соединения .......' 244
8.11. Связи металл — металл и кластерные соединения 245
Список литературы............ 250
Глава 9. Сравнение модели локализованных электронных пар с другими теориями химической связи и строения молекул............. 252
9.1. Атомные орбитали (АО) ........ 252
9.2. Перекрывание атомных орбиталей и образование химической связи .......... 255
9.3. Гибридные орбитали . . ....... 256
9.4. Принцип Паули и распределение электронов 260
9.5. Некоторые трудности, связанные с методом гибридных орбиталей .....•..... 264
9.6. Метод молекулярных орбиталей (метод МО) . 266
Список литературы.............271
Предметный указатель............. 272
Цена: 150руб.
