Sankt-Peterburg davlat politexnika universiteti

Amaliy matematika va mexanika instituti
Nazariy mexanika kafedrasi

UGLAROD DIOKSID MOLEKULASI

Kurs loyihasi

Bakalavrlar tayyorlash yo‘nalishi: 010800 Mexanika va matematik modellashtirish

Guruh 23604/1

Loyihalar bo'yicha menejer:

Himoya uchun qabul qilingan:

Sankt-Peterburg

1-bob Molekulyar dinamika 3

1.2 Juftlik potentsiallari 5

1.2.1 Morze potentsiali. 5

1.2.2 Lennard-Jons salohiyati. 6

1.2.3 Morze va Lennard-Jons potensiallarini solishtirish 7

1.2.4 Potensial va kuchlarni solishtirish uchun grafiklar. 7

1.2.5 Xulosa 9

1.2 Karbonat angidrid molekulasi 9

2-bob Dastur yozish 10

2.1 Dastur talablari 10

2.2 Dastur kodi. 11

2.2.1 O'zgaruvchilar. 11

2.2.2 Zarrachalarni yaratish funktsiyasi 12

2.2.3 Fizika funksiyasi 14

2.2.4 Quvvat 18 funktsiyasi

2.3 Optimal parametrlarni tanlash 19

Ish natijalari 20

Adabiyotlar 21

Kirish va muammo bayoni

Molekulalarni, hatto eng oddiylarini ham modellashtirish qiyin ishdir. Ularni modellashtirish uchun ko'p zarrali potentsiallardan foydalanish kerak, lekin ularni dasturlash ham juda qiyin ishdir. Eng oddiy molekulalarni modellashtirishning oddiyroq usulini topish mumkinmi degan savol tug'iladi.

Juftlik potentsiallari modellashtirish uchun juda mos keladi, chunki ular oddiy shaklga ega va dasturlash oson. Ammo ularni molekulyar modellashtirishda qanday qo'llash mumkin? Mening ishim ushbu muammoni hal qilishga bag'ishlangan.

Shuning uchun, mening loyiham uchun qo'yilgan vazifani quyidagicha shakllantirish mumkin - juftlik potentsialidan foydalangan holda karbonat angidrid molekulasini (2D model) modellash va uning eng oddiy molekula dinamikasini ko'rib chiqish.

1-bob Molekulyar dinamika

Klassik molekulyar dinamika usuli

Molekulyar dinamika usuli (MD usuli) - bu o'zaro ta'sir qiluvchi atomlar yoki zarralar tizimining vaqt evolyutsiyasi ularning harakat tenglamalarini integrallash orqali kuzatiladigan usul.

Asosiy fikrlar:

Klassik mexanika atomlar yoki zarralar harakatini tasvirlash uchun ishlatiladi. Zarrachalar harakati qonuni analitik mexanika yordamida topiladi. Atomlararo o'zaro ta'sir kuchlari klassik potentsial kuchlar shaklida (tizimning potentsial energiyasining gradienti sifatida) ifodalanishi mumkin. Makroskopik (termodinamik) xarakterdagi natijalarni olish uchun tizim zarralarining katta vaqt oralig'idagi harakat traektoriyalarini aniq bilish shart emas. Molekulyar dinamikani hisoblashda olingan konfiguratsiyalar to'plami ba'zi statistik taqsimot funktsiyasiga muvofiq taqsimlanadi, masalan, mikrokanonik taqsimotga mos keladi.

Agar atomning (yoki zarraning) De Broyl to'lqin uzunligi atomlararo masofadan ancha kichik bo'lsa, molekulyar dinamika usuli qo'llaniladi.

Shuningdek, klassik molekulyar dinamika geliy yoki vodorod kabi engil atomlardan tashkil topgan modellashtirish tizimlariga taalluqli emas. Bundan tashqari, past haroratlarda kvant effektlari hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lib, bunday tizimlarni o'rganish uchun kvant kimyoviy usullaridan foydalanish kerak. Tizimning xatti-harakati hisobga olinadigan vaqtlar o'rganilayotgan fizik miqdorlarning bo'shashish vaqtidan kattaroq bo'lishi kerak.

Dastlab nazariy fizikada ishlab chiqilgan molekulyar dinamika usuli kimyoda, 1970-yillardan boshlab esa biokimyo va biofizikada keng tarqaldi. U oqsilning tuzilishini aniqlashda va agar jismlar orasidagi o'zaro ta'sirni kuch maydoni bilan tasvirlash mumkin bo'lsa, uning xususiyatlarini aniqlashda muhim rol o'ynaydi.

1.2 Juftlik potensiallari

Ishimda men ikkita potentsialdan foydalandim: Lennard-Jons va Morse. Ular quyida muhokama qilinadi.

1.2.1 Morze potentsiali.

D - bog'lanish energiyasi, a - bog'lanish uzunligi, b - potentsial quduqning kengligini tavsiflovchi parametr.

Potensial bitta o'lchovsiz parametrga ega. ba=6 uchun Morse va Lennard-Jons o'zaro ta'siri yaqin. b oshgani sayin Morze o'zaro ta'siri uchun potentsial quduqning kengligi kamayadi va o'zaro ta'sir yanada qattiq va mo'rt bo'ladi.

Ba ning kamayishi teskari o'zgarishlarga olib keladi - potentsial quduq kengayadi va qattiqlik pasayadi.

Morze potentsialiga mos keladigan kuch quyidagi formula bilan hisoblanadi:

Yoki vektor shaklida:

1.2.2 Lennard-Jons salohiyati.

O'zaro ta'sirning juftlashgan kuch potensiali. Formula bilan aniqlanadi:

r - zarralar orasidagi masofa, D - bog'lanish energiyasi, a - bog'lanish uzunligi.

Potensial Mie potentsialining alohida holati bo'lib, o'lchovsiz parametrlarga ega emas.

Lennard-Jons potentsialiga mos keladigan o'zaro ta'sir kuchi formula bo'yicha hisoblanadi

Lennard-Jons potentsiali uchun bog'lanishning qattiqligi, kritik bog'lanish uzunligi va bog'lanish kuchi mos ravishda,

Vektor o'zaro ta'sir kuchi formula bilan aniqlanadi

Bu ifoda faqat atomlararo masofa r ning teng kuchlarini o'z ichiga oladi, bu esa zarrachalar dinamikasi usuli yordamida sonli hisoblarda ildiz chiqarish operatsiyasidan foydalanishdan qochish imkonini beradi.

1.2.3 Morze va Lennard-Jons potensiallarini solishtirish

Potensialni aniqlash uchun har birini funktsional nuqtai nazardan ko'rib chiqaylik.

Ikkala potentsial ham ikkita atamaga ega, biri jalb qilish uchun, ikkinchisi esa jalb qilish uchun javobgardir.

Morze potentsiali manfiy ko'rsatkichli ko'rsatkichni o'z ichiga oladi - bu eng tez kamayuvchi funktsiyalardan biri. Shuni eslatib o'tamanki, indikator itarish uchun javobgar atama va tortishish uchun javobgar atama uchun shaklga ega.

Afzalliklari:

Lennard Jons potentsiali, o'z navbatida, shaklning kuch funktsiyasini o'z ichiga oladi

Bu erda tortishish uchun mas'ul bo'lgan atama uchun n = 6 va itarish uchun javobgar atama uchun n = 12.

Afzalliklari:

hech qanday kvadrat ildiz operatsiyasi talab qilinmaydi, chunki dasturlashda darajalar bir tekis pasayadi va Morse potentsialiga nisbatan ortadi;

1.2.4 Potensial va kuchlarni solishtirish uchun grafiklar.

1.2.5 Xulosa

Ushbu grafiklardan biz bitta xulosa chiqarishimiz mumkin - Morse potentsiali yanada moslashuvchan, shuning uchun u mening ehtiyojlarim uchun ko'proq mos keladi, chunki uchta zarracha o'rtasidagi o'zaro ta'sirni tasvirlash kerak va bu 3 turdagi potentsialni talab qiladi:

Kislorod va uglerod o'rtasidagi o'zaro ta'sir uchun (molekuladagi har bir kislorod uchun bir xil) Karbonat angidrid molekulasidagi kislorodlar o'rtasidagi o'zaro ta'sir uchun (uni barqarorlashtiruvchi deb ataymiz) Turli molekulalarning zarralari o'rtasidagi o'zaro ta'sir uchun.

Shuning uchun, kelajakda men faqat Morse potentsialidan foydalanaman va ismni qoldiraman.

1.2 Karbonat angidrid molekulasi

Karbonat angidrid (karbonat angidrid) hidsiz va rangsiz gazdir. Karbonat angidrid molekulasi chiziqli tuzilishga va qutbli kovalent bog'lanishga ega, ammo molekulaning o'zi qutbli emas. Dipol moment = 0.

Karbonat angidrid, karbon monoksit, karbonat angidrid - bularning barchasi bizga karbonat angidrid sifatida ma'lum bo'lgan bitta moddaning nomlari. Xo'sh, bu gaz qanday xususiyatlarga ega va uni qo'llash sohalari qanday?

Karbonat angidrid va uning fizik xossalari

Karbonat angidrid uglerod va kisloroddan iborat. Karbonat angidrid formulasi quyidagicha ko'rinadi - CO₂. Tabiatda u organik moddalarning yonishi yoki parchalanishi paytida hosil bo'ladi. Havo va mineral buloqlarda gaz miqdori ham ancha yuqori. Bundan tashqari, odamlar va hayvonlar nafas olayotganda karbonat angidridni ham chiqaradi.

Guruch. 1. Karbonat angidrid molekulasi.

Karbonat angidrid butunlay rangsiz gaz bo'lib, uni ko'rish mumkin emas. Bundan tashqari, uning hidi yo'q. Biroq, yuqori konsentratsiyalar bilan, odamda giperkapniya, ya'ni bo'g'ilish paydo bo'lishi mumkin. Karbonat angidridning etishmasligi ham sog'liq muammolariga olib kelishi mumkin. Ushbu gazning etishmasligi natijasida bo'g'ilishga qarama-qarshi holat - gipokapniya rivojlanishi mumkin.

Agar siz karbonat angidridni past harorat sharoitida joylashtirsangiz, u holda -72 darajada kristallanadi va qorga o'xshaydi. Shuning uchun qattiq holatda bo'lgan karbonat angidrid "quruq qor" deb ataladi.

Guruch. 2. Quruq qor - karbonat angidrid.

Karbonat angidrid havodan 1,5 marta zichroq. Uning zichligi 1,98 kg/m³ karbonat angidrid molekulasidagi kimyoviy bog'lanish kovalent qutbdir. Kislorodning yuqori elektromanfiylik qiymatiga ega bo'lganligi sababli u qutblidir.

Moddalarni o'rganishda muhim tushuncha molekulyar va molyar massadir. Karbonat angidridning molyar massasi 44. Bu raqam molekulani tashkil etuvchi atomlarning nisbiy atom massalari yig'indisidan hosil bo'ladi. Nisbiy atom massalarining qiymatlari D.I. jadvalidan olingan. Mendeleyev va butun sonlarga yaxlitlanadi. Shunga ko'ra, CO₂ ning molyar massasi = 12+2*16.

Karbonat angidriddagi elementlarning massa ulushlarini hisoblash uchun moddadagi har bir kimyoviy elementning massa ulushlarini hisoblash formulasiga amal qilish kerak.

n- atomlar yoki molekulalar soni.
A r– kimyoviy elementning nisbiy atom massasi.
janob– moddaning nisbiy molekulyar massasi.
Keling, karbonat angidridning nisbiy molekulyar massasini hisoblaylik.

Mr(CO₂) = 14 + 16 * 2 = 44 w(C) = 1 * 12 / 44 = 0,27 yoki 27% Karbonat angidrid formulasi ikkita kislorod atomini o'z ichiga olganligi sababli, n = 2 w(O) = 2 * 16 / 44 = 0,73 yoki 73%

Javob: w(C) = 0,27 yoki 27%; w(O) = 0,73 yoki 73%

Karbonat angidridning kimyoviy va biologik xossalari

Karbonat angidrid kislotali xususiyatlarga ega, chunki u kislotali oksid bo'lib, suvda eriganida karbonat kislota hosil qiladi:

CO₂+H₂O=H₂CO₃

Ishqorlar bilan reaksiyaga kirishadi, natijada karbonatlar va bikarbonatlar hosil bo'ladi. Bu gaz yonmaydi. Unda faqat ba'zi faol metallar, masalan, magniy yonadi.

Karbonat angidrid qizdirilganda uglerod oksidi va kislorodga parchalanadi:

2CO₃=2CO+O₃.

Boshqa kislotali oksidlar singari, bu gaz boshqa oksidlar bilan oson reaksiyaga kirishadi:

SaO+Co₃=CaCO₃.

Karbonat angidrid barcha organik moddalarning bir qismidir. Bu gazning tabiatda aylanishi ishlab chiqaruvchilar, iste'molchilar va parchalovchilar yordamida amalga oshiriladi. Hayot jarayonida odam kuniga taxminan 1 kg karbonat angidrid ishlab chiqaradi. Nafas olayotganda biz kislorod olamiz, ammo bu vaqtda alveolalarda karbonat angidrid hosil bo'ladi. Ayni paytda almashinuv sodir bo'ladi: kislorod qonga kiradi va karbonat angidrid chiqadi.

Alkogol ishlab chiqarish jarayonida karbonat angidrid hosil bo'ladi. Bu gaz, shuningdek, azot, kislorod va argon ishlab chiqarishda qo'shimcha mahsulot hisoblanadi. Karbonat angidriddan foydalanish oziq-ovqat sanoatida zarur bo'lib, u erda karbonat angidrid konservant sifatida ishlaydi va suyuq shakldagi karbonat angidrid yong'inga qarshi vositalarda topiladi.

Guruch. 3. Yong'in o'chirish moslamasi.

Biz nimani o'rgandik?

Karbonat angidrid normal sharoitda rangsiz va hidsiz bo'lgan moddadir. Umumiy nomi, karbonat angidriddan tashqari, u karbon monoksit yoki karbonat angidrid deb ham ataladi.

Mavzu bo'yicha test

Hisobotni baholash

O'rtacha reyting: 4.3. Qabul qilingan umumiy baholar: 146.

TA'RIF

Karbonat angidrid(uglerod oksidi (IV), karbonat angidrid, karbonat angidrid) normal sharoitda rangsiz gaz, havodan og'irroq, termal barqaror, siqilgan va sovutilganda osonlik bilan suyuq va qattiq ("quruq muz") holatlarga aylanadi.

Suvda yomon eriydi, u bilan qisman reaksiyaga kirishadi.

Karbonat angidridning asosiy konstantalari quyidagi jadvalda keltirilgan.

Jadval 1. Karbonat angidridning fizik xususiyatlari va zichligi.

Karbonat angidrid biologik (fotosintez), tabiiy (issiqxona effekti) va geokimyoviy (okeanlarda erishi va karbonat hosil bo'lishi) jarayonlarida muhim rol o'ynaydi. Organik yoqilg'ilarning yonishi, chirigan chiqindilar va boshqalar natijasida atrof-muhitga ko'p miqdorda kiradi.

Karbonat angidrid molekulasining kimyoviy tarkibi va tuzilishi

Karbonat angidrid molekulasining kimyoviy tarkibi CO 2 empirik formulasi bilan ifodalanadi. Karbonat angidrid molekulasi (1-rasm) chiziqli boʻlib, bogʻlovchi elektron juftlarining minimal itarilishiga toʻgʻri keladi, C=N bogʻ uzunligi 0,116 nm, oʻrtacha energiyasi 806 kJ/mol. Valentlik bogʻlanish usuli doirasida uglerod atomining sp-gibridlashgan orbitali va kislorod atomlarining 2p z orbitallari orqali ikkita C-O s bogʻ hosil boʻladi. Uglerod atomining sp-gibridlanishda qatnashmaydigan 2p x va 2p y orbitallari kislorod atomlarining o'xshash orbitallari bilan ustma-ust tushadi. Bunday holda, o'zaro perpendikulyar tekisliklarda joylashgan ikkita p-orbital hosil bo'ladi.

Guruch. 1. Karbonat angidrid molekulasining tuzilishi.

Kislorod atomlarining nosimmetrik joylashuvi tufayli CO 2 molekulasi qutbsizdir, shuning uchun dioksid suvda ozgina eriydi (1 atm va 15 o S haroratda H 2 O ning bir hajmida bir hajm CO 2). Molekulaning qutbsizligi zaif molekulalararo o'zaro ta'sirlarga va past uch nuqtali haroratga olib keladi: t = -57,2 o C va P = 5,2 atm.

Karbonat angidridning kimyoviy xossalari va zichligining qisqacha tavsifi

Kimyoviy jihatdan karbonat angidrid inertdir, bu O=C=O bogʻlanishlarining yuqori energiyasi bilan bogʻliq. Yuqori haroratlarda kuchli qaytaruvchi moddalar bilan karbonat angidrid oksidlovchi xususiyatlarni namoyon qiladi. Ko'mir bilan u karbon monoksit CO ga kamayadi:

C + CO 2 = 2CO (t = 1000 o C).

Havoda alangalangan magniy karbonat angidrid atmosferasida yonishda davom etadi:

CO 2 + 2Mg = 2MgO + C.

Uglerod oksidi (IV) suv bilan qisman reaksiyaga kirishadi:

CO 2 (l) + H 2 O = CO 2 × H 2 O (l) ↔ H 2 CO 3 (l).

Kislotali xususiyatlarni ko'rsatadi:

CO 2 + NaOH suyultirilgan = NaHCO 2;

CO 2 + 2NaOH konc = Na 2 CO 3 + H 2 O;

CO 2 + Ba(OH) 2 = BaCO 3 ↓ + H 2 O;

CO 2 + BaCO 3 (s) + H 2 O = Ba (HCO 3) 2 (l).

2000 o C dan yuqori haroratgacha qizdirilganda karbonat angidrid parchalanadi:

2CO 2 = 2CO + O 2.

Muammoni hal qilishga misollar

MISOL 1

Mashq qilish	Uglerod, vodorod va kisloroddan tashkil topgan 0,77 g organik moddalarning yonishi natijasida 2,4 g karbonat angidrid va 0,7 g suv hosil bo'ldi. Kislorod uchun moddaning bug 'zichligi 1,34 ga teng. Moddaning molekulyar formulasini aniqlang.
Yechim	m (C) = n (C) × M (C) = n (CO 2) × M (C) = × M (C); m (C) = ×12 = 0,65 g; m (H) = 2 × 0,7 / 18 × 1 = 0,08 g. m (O) = m (C x H y O z) - m (C) - m (H) = 0,77 - 0,65- 0,08 = 0,04 g. x:y:z = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H) : m(O)/Ar(O); x:y:z = 0,65/12:0,08/1: 0,04/16; x: y: z = 0,054: 0,08: 0,0025 = 22: 32: 1. Bu shuni anglatadiki, birikmaning eng oddiy formulasi C 22 H 32 O, molyar massasi esa 46 g/mol. Organik moddaning molyar massasini uning kislorod zichligi yordamida aniqlash mumkin: M modda = M(O 2) × D(O 2) ; M moddasi = 32 × 1,34 = 43 g / mol. M moddasi / M (C 22 H 32 O) = 43 / 312 = 0,13. Bu formuladagi barcha koeffitsientlarni 0,13 ga ko'paytirish kerakligini anglatadi. Bu moddaning molekulyar formulasi C 3 H 4 O bo'lishini anglatadi.
Javob	C 3 H 4 O moddaning molekulyar formulasi

2-MISA

Mashq qilish	10,5 g og'irlikdagi organik moddalarni yoqishda 16,8 litr karbonat angidrid (NC) va 13,5 g suv olingan. Havodagi moddaning bug 'zichligi 2,9 ga teng. Moddaning molekulyar formulasini chiqaring.
Yechim	Keling, uglerod, vodorod va kislorod atomlarining sonini mos ravishda "x", "y" va "z" sifatida belgilab, organik birikmaning yonish reaktsiyasining diagrammasini tuzamiz: C x H y O z + O z →CO 2 + H 2 O. Ushbu moddani tashkil etuvchi elementlarning massalarini aniqlaymiz. D.I davriy jadvalidan olingan nisbiy atom massalarining qiymatlari. Mendeleyev, butun sonlargacha aylana: Ar(C) = 12 amu, Ar(H) = 1 amu, Ar(O) = 16 amu. m (C) = n (C) × M (C) = n (CO 2) × M (C) = × M (C); m (H) = n (H) × M (H) = 2 × n (H 2 O) × M (H) = × M (H); Keling, karbonat angidrid va suvning molyar massalarini hisoblaylik. Ma'lumki, molekulaning molyar massasi molekulani tashkil etuvchi atomlarning nisbiy atom massalari yig'indisiga teng (M = Mr): M (CO 2) = Ar (C) + 2 × Ar (O) = 12+ 2 × 16 = 12 + 32 = 44 g / mol; M (H 2 O) = 2 × Ar (H) + Ar (O) = 2 × 1+ 16 = 2 + 16 = 18 g / mol. m (C) = ×12 = 9 g; m (H) = 2 × 13,5 / 18 × 1 = 1,5 g. m (O) = m (C x H y O z) - m (C) - m (H) = 10,5 - 9 - 1,5 = 0 g. Keling, birikmaning kimyoviy formulasini aniqlaymiz: x:y = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H); x: y = 9/12: 1,5/1; x: y = 0,75: 1,5 = 1: 2. Bu birikmaning eng oddiy formulasi CH 2, molyar massasi esa 14 g/mol ekanligini bildiradi. Organik moddaning molyar massasini uning havo zichligi yordamida aniqlash mumkin: M modda = M (havo) × D (havo) ; M moddasi = 29 × 2,9 = 84 g / mol. Organik birikmaning haqiqiy formulasini topish uchun hosil bo'lgan molyar massalarning nisbatini topamiz: M modda / M(CH 2) = 84/14 = 6. Bu shuni anglatadiki, uglerod va vodorod atomlarining indekslari 6 barobar yuqori bo'lishi kerak, ya'ni. moddaning formulasi C 6 H 12 bo'ladi.
Javob	C 6 H 12 moddaning molekulyar formulasi

Keling, molekulalarning tuzilishi, ya'ni bir nechta atomlar birlashgan zarralar bilan qisqacha tanishib chiqamiz. Atomlardan molekula hosil qilishning asosan ikkita usuli mavjud.

Bu usullarning birinchisi neytral atomdan elektr zaryadlangan zarrachaning paydo bo'lishiga asoslangan. Biz yuqorida atom neytral ekanligini, ya’ni uning yadrosidagi musbat zaryadlar soni (protonlar soni) manfiy zaryadlar soniga, ya’ni yadro atrofida aylanadigan elektronlar soniga mutanosib ekanligini ta’kidlagan edik.

Agar biron sababga ko'ra atom bir yoki bir nechta elektronni yo'qotsa, u holda uning yadrosida manfiy zaryadlangan elektronlar tomonidan muvozanatlashtirilmagan ma'lum bir ortiqcha musbat zaryad paydo bo'ladi va bunday atom musbat zaryadlangan zarrachaga aylanadi.

Bunday elektr zaryadlangan zarralar ionlar deyiladi. Ular atomlardan molekulalarning shakllanishiga hissa qo'shadilar.

Turli xil kimyoviy elementlarning xossalarini o'rganish shuni ko'rsatadiki, barcha holatlarda tashqi elektron orbitasi to'liq to'ldirilgan yoki eng barqaror elektronlar soni - 8 bo'lganlar eng barqaror hisoblanadi.

Bu eng inert (ya'ni barqaror va boshqa moddalar bilan kimyoviy reaktsiyalarga kirmaydigan) elementlar nol guruhda joylashgan davriy jadval tomonidan yorqin tarzda tasdiqlangan.

Bular, birinchidan, ikkita elektron bilan to'ldirilgan bitta orbitaga ega geliy va tashqi orbitada sakkizta elektronga ega bo'lgan neon, argon, kripton, ksenon va radon gazlari.

Aksincha, agar atomlarning tashqi orbitasida faqat bitta yoki ikkita elektron bo'lsa, unda bunday atomlar bu elektronlarni tashqi orbitada 1-2 elektron etishmayotgan boshqa atomlarga sakkiz raqamga berishga moyil bo'ladi. Bunday atomlar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilishda eng faoldir.

Keling, misol qilib olaylik osh tuzi molekulasi, kimyoda natriy xlorid deb ataladi va uning nomidan ko'rinib turibdiki, natriy va xlor atomlaridan hosil bo'ladi. Natriy atomining tashqi orbitasida bitta elektron, xlor atomida esa yetti elektron bor.

Agar bu ikki atom bir-biriga yaqinlashsa, tashqi orbitada joylashgan va uning atomiga zaif "bog'langan" bitta natriy elektroni undan ajralib chiqishi va xlor atomiga borishi mumkin, bunda u tashqi orbitadagi sakkizinchi elektron bo'ladi. orbita (4-rasm, A).

Ushbu o'tish natijasida ikkita ion hosil bo'ladi: musbat natriy ioni va manfiy xlor ioni (4-rasm, b), bir-birini o'ziga tortadi va natriy xlorid molekulasini hosil qiladi, uni bir-biriga tortilgan ikkita shar shaklida tasavvur qilish mumkin. bahor (4-rasm, c) .

Atomlardan molekulalar hosil bo'lishining ikkinchi usuli shundaki, ikki yoki undan ortiq atomlar birlashganda, bu atomlarning tashqi orbitalaridagi elektronlar ikki yoki undan ko'p atomlar bilan bog'langan holda qayta joylashadi. Ichki orbitalarda joylashgan elektronlar faqat shu atom bilan bog'lanishda davom etadi.

Bu holda, yana sakkiz elektronning eng barqaror orbitalarini shakllantirish tendentsiyasi mavjud.

Keling, bunday molekulalarga bir nechta misollar keltiraylik.

Keling, uglerod atomi va ikkita kislorod atomidan iborat karbonat angidrid molekulasini olaylik. Ushbu molekula hosil bo'lganda, bu atomlarning tashqi orbitalarida elektronlarning quyidagi qayta joylashishi sodir bo'ladi (5-rasm).

Uglerod atomi ichki orbitada o'z yadrosi bilan bog'langan ikkita elektronni qoldiradi va uning tashqi orbitasida joylashgan to'rtta elektron har bir kislorod atomiga ikkitadan elektron taqsimlanadi, bu esa o'z navbatida uglerod atomining umumiy bog'lanishi uchun har biri ikkitadan elektronni beradi.

Shunday qilib, har bir uglerod-kislorod aloqasida ikki juft elektron o'zaro ishtirok etadi, buning natijasida bunday molekulaning uchta atomining har biri sakkiz elektron aylanadigan barqaror tashqi orbitaga ega.

Ma'lumki, nafaqat turli elementlardan, balki bir xil atomlardan ham hosil bo'lgan molekulalar mavjud.

Bunday molekulalarning paydo bo'lishi, shuningdek, tashqi orbitadagi elektronlarning eng barqaror sakkizinchi soniga intilish bilan izohlanadi.

Masalan, ichki orbitada ikkita elektron va tashqi orbitada oltita elektron bo'lgan kislorod atomida sakkiz martalik muhit hosil qilish uchun ikkita elektron yetishmaydi.

Shuning uchun bu atomlar ikkitadan birlashib, kislorod molekulasi O 2 ni hosil qiladi, unda har bir atomdan ikkita elektron umumlashtiriladi, shundan so'ng sakkizta elektron ular atrofida tashqi orbitada aylanadi.

Ikkinchi usul bo'yicha molekulalar hosil bo'lganda, atomlar o'rtasida elektron almashganda, atomlarning markazlari birinchi usulga qaraganda bir-biriga yaqinlashishi kerak, bunda faqat qarama-qarshi zaryadlangan ionlarning o'zaro tortishishi sodir bo'ladi.

Shuning uchun, agar birinchi usulda bunday molekulani o'zining o'lchami va shaklini o'zgartirmaydigan ikkita teginish shar-ionlari (4-rasm, v) shaklida tasavvur qilish mumkin bo'lsa, ikkinchi usulda sferik atomlar ko'rinadi. tekislangan.

Moddalarning tuzilishini o'rganishning zamonaviy usullari nafaqat turli molekulalar qanday atomlardan iboratligini, balki atomlarning molekulalarda qanday joylashganligini, ya'ni bu molekulalarning tuzilishini yadrolari orasidagi masofalargacha bilish imkonini beradi. molekulalarni tashkil etuvchi atomlar.

Shaklda. 6-rasmda kislorod va karbonat angidrid molekulalarining tuzilmalari, shuningdek, angstromlardagi yadrolararo masofalarni ko'rsatuvchi bu molekulalardagi atom yadrolarining joylashuvi ko'rsatilgan.

Ikki atomdan tashkil topgan kislorod molekulasi atom yadrolari orasidagi masofa 1,20 A bo'lgan ikkita siqilgan shar shakliga ega. Uch atomdan iborat karbonat angidrid molekulasi to'g'ri chiziqli shaklga ega bo'lib, o'rtada uglerod atomi va uning ikki tomonida yadrolararo masofalari 1,15 A bo'lgan to'g'ri chiziqda ikkita kislorod atomi joylashgan.

Guruch. 6. Molekulalarning tuzilmalari: a - atomlarning joylashishi; b - atom yadrolarining joylashishi; 1 - kislorod molekulasi O 2; 2 - karbonat angidrid CO 2 molekulasi.