离子共价性及应用1. (2.1.) 离子共价性模式

J. Am. Huilin Ins. 2014, 5, 21.

      

英文原版:Int. J. Mol. Sci. 2010, 11, 4381-4406. IC-Model Full-Text

 

离子共价性及应用

1. (2.1.)   离子共价性模式

 

张永和 美国惠林研究院

http://www.amhuilin.com

1. (2.1.)  IC-模式

   基于VB近似法,键强度可视为势能:价电子在共价键边界上感受到的核电荷数Z。则薛定谔波动方程相关键强度之项应是势能Ze2ψ/r

-h22ψ/8π2mZe2ψ/4πє0r = Eψ                                                               (2.1.1)

离子键是各向同性的。核电荷Z独立于电离辐射的方位并与键强度成正比。因此,核电荷Z具有离域的离子性。

共价半径,rc在此处是势能的另一重要组成部分。它是从原子核到电子的一种电荷密度处的距离,在此处键合的原子排列和定位是在一个非常特定的键长距离,且与键强度成反比。氢原子中,如方程2.1.1所示,当电子接近原子核时,势能倾向负无穷大,为保持总能量E不变,其动能急增倾向正无穷大。于是,一个平衡状态出现,理论告诉我们,降低的势能正好是两倍于动能,“电子舞蹈在玻尔半径的平均距离内”[25]HeitlerLondon的氢分子的计算 [26] 表明,随着核间距离减小,原子核和电子之间的相互作用相关的势能下降非常明显,直达一个最小值,然后(由于核间距缩短时核间斥力更大)急剧上升。最小值与实验测定值R极度吻合:R = 0.74(共价半径= 0.37,见下文4.2)。因此,共价半径具有局域的共价性质。  

因为原子和分子具有二象性即离子共价性,键强度可以被看作是离子性和共价性的函数的组合[10]。这样,离子性函数I可以看作是核电荷Z的函数:I(Z); 共价性函数C可以被看作是共价半径r的函数:C(rc-1), 其中rc的倒数可被定义为“原子共价性”。

    因此,从离子共价性考虑,键强度和电负性均可认为是键的二象性,而离子共价性功能上可定义为离子性和共价性函数之积:  

IC = I(Z*)C(rc−1)                                                                              (2.1.2)

由此,键强度,势能和电负性具有IC框架,它显示了一个有效的离子共价性的势能,这才是Pauling所想要的“吸引力”。

  根据玻尔模型的能量:

E = −Z2me4/8n2h2є02 = −RZ2/n2                                                            (2.1.3)

   我们已从电离能Iz和有效主量子数n* 获得了有效核电荷Z* [8,9]

Z* = n*(Iz/R)½                                                                                                                                                                             (2.1.4)

其中Iz是最后电离能IE R是里德堡常数,R = 2p2µ42e4/h2 = 13.6 eV, h为普朗克常数。将(2.1.4)代入式(2.1.2),我们可以自然地将键的性能与量子力学相关联,并获得IC模式:

I(Iz)C(n*rc−1) = n*(Iav/R)½rc−1                                                                 (2.1.5)

其中有效主量子数n*是关系到电子的能量,分布和与原子核的距离。因此,n*可以考虑作为离子性函数的能量,也可以作为共价性函数的空间距离。n*rc-1关联关空间重叠可以被定义为共价函数的空间共价性(rc-1是线性共价性或σ-共价性)。

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Comments: 1
  • #1

    Wilber Ruhland (Wednesday, 01 February 2017 10:03)


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