Кванттық химия-химияның теориялық бөлімі, онда сипаттама берілген заттың химиялық қасиеттері мен химиялық кванттық механика әдістерінің негізі.Кванттық механика-бұл қозғалысты сипаттайтын физикалық теория және микроскопиялық бөлшектердің (оның ішінде электрондардың, атомдардың) ерекше қасиеттері,(Қасиеттерінен айтарлықтай ерекшеленетін молекулалар)макроскопиялық денелер, микробөлшектердің қозғалысы және олардың өзара әрекеттесуі химиялық қасиеттерін сипаттау үшін негізделген.
Кванттық механиканың негізгі ұғымдарының бірі – күйлерді суперпозициялау принципі. Қысқаша түрде бұл қағида мынадай екі тұжырымнан тұрады:
Кванттық механиканың негізгі ұғымдарының бірі – күйлерді суперпозициялау принципі. Қысқаша түрде бұл қағида мынадай екі тұжырымнан тұрады:
1. Егер система Ψ1 жəне Ψ2 толқындық функцияларымен сипатталатын кванттық күйлерде болса, онда система осы функциялардың сызықтық түрлендіруі болатын мынадай күйде де бола алады Ψ = a1Ψ1 + a2Ψ2 (3.4) 1 2 a ,a — уақытқа тəуелсіз, кез келген комплекс сандар. 2. Егер бір күйді сипаттайтын толқындық функцияны кез келген, нольге тең емес комплекс санға көбейтсек, жаңа алынған В функция да сол күйді сипаттайды. Күйлердің суперпозициялық қағидасы орындалуы үшін толқындық функциялар қанағаттандыратын Шредингер теңдеулері сызықтық теңдеулер болуы қажет.
Валенттік байланыс әдісі
Валенттік байланыс теориясы кез-келген молекула дискретті химиялық байланыс түзу қағидасына негізделеді. Теория бойынша барлық байланыстар оқшауланған. Бұл байланыс моделін екі орталық - екі электрон деп атайды. Мысалы, хлор атомының электрондық конфигурациясы: 1s2 2s2 2p6 3s2 3s5 . Сl2 молекуласы түзілгенде хлор атомының жұптаспаған электрондары жұптасып химиялық байланыс түзеді. Хлор атомдарында тұрақты 8-электронды конфигурация (октет) пайда болады.
Валенттік байланыс (ВБ) теориясының негізінде Льюистің химиялық байланыс түзу көзқарастары жатады. Оның көзқарасы бойынша химиялық байланысты екі атоммен ортақталған жұп электроны түзеді. Кейіннен ВБ теориясын әрі қарай дамытуда Гейтлер, Лондон, Слейтер, Полинг өз үлестерін қосқан.
Комплексті қосылыстардың құрылысын координациялық химия негізінде қарастырады. Комплексті қосылыстар молекулалары ішкі және сыртқы сферадан тұрады. Ішкі сферада комплекс түзуші ион немесе орталық атом және оны қоршаған топтар – лигандалар орналасады.
NH3 F
| |
[H3N - Cu – NH3]SO4 ; K[ F- В –F]
| |
NH3 F
Орталық атом ролін көбінесе, өтпелі d – элементтері атқарады. Ал лигандалар қышқыл қалдықтары, бейтарап су, аммиак немесе басқа да молекулалар тобы т.б. бола алады.
Орталық атом ролін көбінесе, өтпелі d – элементтері атқарады. Ал лигандалар қышқыл қалдықтары, бейтарап су, аммиак немесе басқа да молекулалар тобы т.б. бола алады.
Орталық атоммен байланған лигандалардың жалпы санын координациялық сан деп атайды.
Комплекс түзу кезіндегі орталық атом мен лигандалардың қасиеттерінің өзгеруі олардың өзара әсеріне байланысты.
Комплексті қосылыстар сатылып диссоциацияланады: алдымен сыртқы және ішкі сфераға, сосын ішкі сфера өз ішінде комплекс түзуші ион мен лигандаларға:
Мысалы:
K3[Fe(CN)6] ↔ 3K+ + [Fe(CN)6]3-
[Fe(CN)6]3- ↔ Fe3+ + 6CN-.
Аммин кешенде кобальт катионы байланыс түзуге ішкі d-орбитальды, ал фторокешенде сыртқы d – орбитальды қолданды. Мұндай кешентүзушінің «ішкі орбитальды», сыртқы d-орбитальдардың қатынасуы мен түзілетіндері «сыртқы орбитальды» деп жіктеледі. Ішкі орбитальды кешендер түзілгенінде жалқы электрондардың саны аз болатындықтан оларды «аз спинді кешендер» деп атайды. Сыртқы орбитальды кешендердегі жалқы электрондар саны көп болады, оларды «көп спинді кешендер» деп саралайды. Ішкі және сыртқы орбитальді кешендердің бұлайша екіге бөлінуі олардың құрамына кіретін лигандтар табиғатына тәуелді.
Аммин кешенде кобальт катионы байланыс түзуге ішкі d-орбитальды, ал фторокешенде сыртқы d – орбитальды қолданды. Мұндай кешентүзушінің «ішкі орбитальды», сыртқы d-орбитальдардың қатынасуы мен түзілетіндері «сыртқы орбитальды» деп жіктеледі. Ішкі орбитальды кешендер түзілгенінде жалқы электрондардың саны аз болатындықтан оларды «аз спинді кешендер» деп атайды. Сыртқы орбитальды кешендердегі жалқы электрондар саны көп болады, оларды «көп спинді кешендер» деп саралайды. Ішкі және сыртқы орбитальді кешендердің бұлайша екіге бөлінуі олардың құрамына кіретін лигандтар табиғатына тәуелді.
