Одноэлектронная химическая связь

Одноэлектронная химическая связь — это простейшая химическая связь, обуславливающая существование молекулярных соединений посредством кулоновского удерживания двух атомных ядер одним электроном. Главные отличительные черты одноэлектронной химической связи — это понижение полной энергии молекулярной системы по сравнению с энергией изолированных атомов и атомных фрагментов, из которых она образована, а также существенное перераспределение электронной плотности в области одноэлектронной химической связи по сравнению с простым наложением электронной плотности атома и атомного фрагмента, сближенных на расстоянии связи.

Поведение электрона в одноэлектронной химической связи определяется законами квантовой механики и описывается уравнением Шрёдингера с учётом статистической интерпретации волновой функции М. Борна. В одноэлектронной химической связи силы отталкивания (Fотт) двух положительно заряженных ядер атомов (n+) компенсируется силой притяжения к единственной отрицательно заряженной элементарной частице — электрону (e-).

Одноэлектронная химическая связь выпадает за рамки как электронной теории химической связи Льюиса, так и теории валентных связей, так как в одноэлектронной химической связи нет ни электронной пары (дублета электронов), ни перекрытия атомных орбиталей, ни взаимодействия спинов электронов.

Механизм образования одноэлектронной химической связи описывается в рамках теории молекулярных орбиталей:

"Природа химической связи в H2+ может быть объяснена не только исходя из теоремы вириала, но и с помощью теоремы Гельмана — Фейнмана. Из распределения заряда следует, что на каждое ядро действует сила притяжения со стороны сферических симметричных зарядов, центрированных на ядрах, и заряда перекрывания, центрированного посередине между ядрами. «Собственный» сферический заряд, разумеется, не оказывает на ядро никакого влияния. Другой сферический заряд будет лишь частично экранировать своё ядро, так что между ядрами возникает сила отталкивания, которая при R = Re будет уравновешена силой притяжения каждого ядра к электронному заряду перекрывания".Таким образом, в рамках теории молекулярных орбиталей плотность заряда в молекуле H2+ состоит из плотностей сферически симметричных зарядов, окружающих каждое ядро, и эллипсоидальной плотности заряда перекрывания; последний обусловлен произведением атомных орбиталей к и велик лишь там, где они имеют достаточно большие значения и сильно перекрываются.

Источник: Википедия