Jednoelektronová chemická vazba je nejjednodušší chemická vazba , která určuje existenci molekulárních sloučenin prostřednictvím Coulombova držení dvou atomových jader jedním elektronem . Hlavními charakteristickými rysy jednoelektronové chemické vazby jsou snížení celkové energie molekulárního systému ve srovnání s energií izolovaných atomů a atomových fragmentů, ze kterých je tvořena, a také výrazná redistribuce elektronové hustoty v oblasti jednoelektronové chemické vazby ve srovnání s jednoduchou superpozicí elektronové hustoty atomu a atomového fragmentu blízko na komunikační vzdálenost.
Chování elektronu v jednoelektronové chemické vazbě je určeno zákony kvantové mechaniky a je popsáno Schrödingerovou rovnicí s přihlédnutím ke statistické interpretaci vlnové funkce M. Borna . V jednoelektronové chemické vazbě je odpudivá síla ( Fot ) dvou kladně nabitých atomových jader (n + ) kompenzována přitažlivou silou k jediné záporně nabité elementární částici - elektronu (e - ).
Jednoelektronová chemická vazba nespadá do rámce jak elektronové teorie Lewisovy chemické vazby, tak teorie valenčních vazeb , protože v jednoelektronové chemické vazbě neexistuje ani elektronový pár (elektronový dublet), ani překrytí. atomových orbitalů , ani interakce elektronových spinů .
Mechanismus vzniku jednoelektronové chemické vazby je popsán v rámci teorie molekulových orbitalů :
"Podstatu chemické vazby v H 2 + lze vysvětlit nejen na základě viriální věty, ale také pomocí Gelmanovy - Feynmanovy věty. Z rozložení náboje vyplývá, že na každé jádro působí přitažlivá síla z kulového symetrické náboje soustředěné na jádra a "vnitřní" kulový náboj samozřejmě na jádro vliv nemá. Další sférický náboj jeho jádro zastíní jen částečně, takže mezi jádry vznikne odpudivá síla, která při R = R e bude vyvážena silovou přitažlivostí každého jádra k elektronickému náboji překrytí“. [jeden]V rámci teorie molekulárních orbitalů se tedy hustota náboje v molekule H2 + skládá z hustot sféricky symetrických nábojů obklopujících každé jádro a elipsoidní hustoty náboje překrytí; ten druhý je způsoben součinem atomových orbitalů k a je velký pouze tam, kde mají dostatečně velké hodnoty a silně se překrývají. [jeden]
Délka jednoelektronové chemické vazby v molekulárním vodíkovém iontu H 2 + , která se číselně rovná mezijaderné vzdálenosti, je 1,06 Å [2] a rovná se dvojnásobku Bohrova poloměru a 0 = 0,53 Å, nejpravděpodobnějšího poloměru elektronový obal atomu vodíku ve stabilním stavu. Jednoelektronová chemická vazba v molekulárním vodíkovém iontu H 2 + tedy vzniká jakoby dotykem dvou elektronových obalů atomu vodíku (obr. 2). Jestliže u dvouelektronové kovalentní chemické vazby polovina její délky určovala kovalentní poloměr atomu, pak u jednoelektronové chemické vazby polovina její délky určovala orbitální poloměr atomu.
Je známo, že alkalické kovy tvoří molekulární ionty s jednoelektronovou chemickou vazbou. [3]
Charakteristiky jednoelektronové chemické vazby v molekulárních iontech alkalických kovů jsou uvedeny v tabulce.
| Atom | Molekulární iont, Me2 + | Délka vazby, d, Å [3] | Orbitální poloměr atomu, r a , Å |
|---|---|---|---|
| Li | Li2 + _ | 3.14 | 1,57 |
| Na | Na2 + _ | 3.43 | 1,72 |
| K | K2 + _ | 4.18 | 2.09 |
| Rb | Rb2 + _ | 4.44 | 2.22 |
| Čs | Cs2 + _ | 4,70 | 2.35 |
Existence molekulárních iontů alkalických kovů Li 2 + , Na 2 + , K 2 + , Rb 2 + , Cs 2 + , ve kterých jediný valenční elektron vytváří chemickou vazbu , rozšiřuje a doplňuje pojem chemické vazby. V uvedených iontech nemůže být řeč o žádné interakci elektronových spinů a překrývání elektronových mračen. Jediný vazebný elektron je lokalizován v prostoru mezi jádry v místě kontaktu mezi elektronovými obaly atomů a drží je pohromadě a tvoří tak chemický systém.