Основные характеристики атомов элементов

• Радиус атома. - в пикометр (пм): 1 пм == 10-12 м. В каждом периоде наибольшим радиусом обладает атом элемента, стоящий в начале периода, в периоде - уменьшаются вследствие увеличения сил взаимодействия электронов с ядром.

• Относительной электроотрицательностью (ОЭО) атома элемента называют величину, характеризующую относительную способность атома элемента притягивать к себе общие электроны в молекуле.

• Энергия ионизации (Еи) - это энергия отрыва электрона от атома элемента с образованием катиона:

• Э - е- ®Э+ (Еи, кДж/моль).

• Еи, достигающее максимума для атомов благородных газов, обладающих энергетически выгодной конфигурацией ns2np6.

• Химическая связь - это совокупность сил, связывающих атомы или молекулы друг с другом в новые устойчивые структуры.

•. Энергия связи - энергия, выделяющаяся в процессе образования связи и характеризующая прочность этой связи (Есв, кДж/моль).

• Химическая связь, осуществляемая за счет одной или нескольких электронных пар, сильно взаимодействующих с ядрами обоих соединяемых атомов, называется ковалентной связью (КС).

• Для ковалентной связи характерно:

• 1) взаимодействие между двумя атомами, несильно отличающихся по электроотрицательности;

• 2) атомы обобществляют свои валентные электроны, путем образования общих электронных пар;

• 3) одна общая электронная пара между двумя атомами соответствует одной ковалентной связи;

• 4) при взаимодействии атомов, одинаковых по электроотрицательности, образуется неполярная ковалентная связь;

• 5) при взаимодействии атомов, различающихся по электроотрицательности, образуется полярная ковалентная связь;

• К.с. может образоваться

• по обменному механизму (каждый из атомов на одну связь предоставляет по одному электрону)

• или

• по донорно-акцепторному механизму (донор предоставляет электронную пару, а акцептор - пустую валентную орбиталь).

• Для к.с. Характерны:

•: кратность, насыщаемость, направленность, сопряжение, полярность и поляризуемость.

• Кратность ковалентной связи характеризуется числом общих электронных пар между соединяемыми атомами.

• Насыщаемост ь - к аждый атом в соединении способен обра­зовывать определенное число ковалентных связей.

• Направленность обусловлена тем, что атомные орбитали, участвующие в образо­вании молекулярных орбиталей, имеют различную форму и раз­ную ориентацию в пространстве и стремятся к максимальному перекрыванию.

• Молекулярная орбиталъ, в которой максимальная электрон­ная плотность сосредоточена на прямой, соединяющей ядра атомов, называется δ-молекулярной орбиталью.

• Молекулярная орбиталь, возникающая в результате бокового перекрывания р-орбиталей взаимодействующих атомов,, называется π -молекулярной орбиталью.

• Л. Полинг предложил идею о гибридизации атомных орбиталей.

• Гибридизацией называется гипотетический процесс смешения различного типа, но близких по энергии атомных орбиталей данного атома с возникновением того же числа новых (гибридных) орбиталей, одинаковых по энергии и форме.

Ø Химическая связь, для которой характерно сильное взаимодействие общей электронной пары с ядром только одного из соединяемых атомов, что приводит к образованию противоположно заряженных ионов, электростатически притягивающихся друг к другу, называется ионной связью.

Ø И. с. не обладает насыщаемостью, т.к. один катион может притягивать все соседние анионы.

Ø И с. ненаправленна, электрическое поле зарядов имеет сферическую симметрию.

• Металлическая связь.

• Металлы имеют особую кристаллическую решетку, в узлах которой находятся как атомы, так и катионы металла, а между ними свободно перемещаются обобществленные электроны ("электронный газ"). Металлический тип взаимодействия является случаем предельной делокализации химической связи.

• Особые свойства металлической связи (ненаправленность,

• ненасыщаемость,

• многоэлектронность

• и многоцентровость) определяют ряд специфических физических свойств металлов и их сплавов: очень высокие значения тепло- и элекропроводности, большую пластичность, особые оптические свойства и т.д.

• Водородная связь

• может возникать между положительно поляризованным атомом водорода и отрицательно поляризованным атомом очень сильного неметалла (фтор, кислород, азот).

• То, что подобное взаимодействие не обнаруживается у других атомов, обусловлено уникальными свойствами поляризованного атома водорода (малый размер, отсутствие внутренних электронных слоев).

• Водородная связь (обозначена точками) может быть: а) межмолекулярной

• Н ¾ О×××Н ¾ О×××, H — F...... H — F

•

• Н Н

• б) внутримолекулярной (между отдельными фрагментами молекулярной структуры).

• Ряд важных физико-химических свойств молекулярных веществ определяется наличием в них водородных связей (температуры плавления и кипения, вязкость, плотность, растворимость).

Ø Квантово-механическое описание химической связи.

Ø Наибольшее распространение получили два способа - метод валентных связей (МВС) и метод молекулярных орбиталей (ММО).

Ø Основные положения метода валентных связей (МВС):

Ø 1) в ходе химического взаимодействия атомы сохраняют свою физическую и химическую индивидуальность;

Ø 2) химическая связь рассматривается как возмущение, приводящее к понижению общей энергии взаимодействующих атомов при их сближении;

Ø 3) связь возникает при попарном перекрывании атомных орбиталей двух атомов;

Ø 4) связь обеспечивается наличием на перекрывшихся орбиталях пары электронов с антипараллельными спинами

Ø 5) атом может образовывать химические связи как в основном, так и в возбужденном валентном состоянии;

Ø 6) в возбужденное валентное состояние атом может перейти путем промотирования (переброса) валентных электронов с одних орбиталей на другие, если при этом:

Ø а) увеличивается количество неспаренных электронов в атоме,

Ø б) энергия, выделившаяся при образовании дополнительных связей

Ø компенсирует энергию, затраченную на промотирование;

Ø 7) валентные орбитали при перекрывании могут подвергаться гибридизации,

• Метод молекулярных орбиталей (ММО) предполагает, что при образовании химической связи:

• а) атомы полностью утрачивают свою химическую индивидуальность.

• б) электроны распределены по молекулярным орбиталям. Число МО на диаграмме равно числу исходных АО. МО могут быть 2 типов:

• 1) связывающие МО (СМО) характеризуются тем, что удаление с них электронов приводит к ослаблению химической связи в частице;

• 2) разрыхляющие МО (РМО) - удаление с них электронов приводит к увеличению энергии химической связи;

• Электроны заполняют МО по тем же законам, что и АО в атомах:

• а) принцип наименьшей энергии,

• б) принцип Паули,

• в) правило Хунда.

• Критерием возможности существования химической частицы является порядок связи ( ПС):

• ПС = (Nсв - Nразр)/n,

• Если ПС > 0, то данная частица может существовать. Если ПС = 0 или ПС < 0, то такая частица существовать не может

Активные формы кислорода

• O2 обладает парамагнитными свойствами (из-за неспаренных эл-ов)

ПС = (Nсв - Nразр)/n=8-4/2=2

• 1. Синглетный кислород – происходит спаривание 2 е на разрыхляющей МО у одного атома

2. Супероксидный кислород - О2 +е→О2.

• Неустойчив, активен,активирует ПОЛ – разрушает клеточные мембраны

Дата добавления: 2014-01-13