Типы перекрывания орбиталей

Кратность ковалентной связи

Кратностью химической связи в методе ВС называется число общих электронных пар, принадлежащих двум связанным атомам.

Например, в молекуле Н₂, F₂, HCl, H₂O и NH₃ кратность связей равна единице (одинарная связь) а в молекуле азота – трем (тройная связь). В молекулах органических соединений C₂H₆, C₂H₄ и C₂H₂ кратность химической связи между атомами углерода равна единице, двум и трём: Очевидно, что чем больше кратность химической связи, тем она прочнее, например:

Молекула
Кратность связи атомов углерода
Энергия связи, кДж/моль

При образовании химической связи атомные орбитали частично проникают одна в другую; этот процесс называется перекрыванием орбиталей. В результате перекрывания в пространстве между атомами увеличивается электронная плотность. На рис. 7 показано перекрывание орбиталей в молекулах водорода, фтора и фтороводорода.

Рис. 7. Перекрывание электронных облаков в молекулах водорода, фтора и фтороводорода

Зона повышенной отрицательно заряженной электронной плотности (на рисунках она затемнена) притягивает к себе положительно заряженные ядра атомов (они обозначены точками), обеспечивая между ними химическую связь.

На рис. 7 атомные орбитали перекрываются по линии, соединяющей ядра атомов. Такое перекрывание обозначается символом s (сигма -связь). Сигма-связь возникает при перекрывании орбиталей s–s и s–p, а также орбиталей p–p, расположенных вдоль одной оси (примеры показаны на рис. 7). Кроме этого, сигма-связь возникает при перекрывании орбиталей s–d, а также орбиталей d–d, вытянутых вдоль одной оси, но такие случаи встречаются редко.

Атомные орбитали могут перекрываться по линии, перпендикулярной линии связи; такое перекрывание обозначается символом p (пи -связь). Классическим примером такого перекрывания орбиталей является молекула азота N₂ с тройной связью, одна из которых s-связь, а две другие – p-связи (рис. 8)

Рис. 8. Схема образования сигма (σ)- и пи (π)-cвязей в молекуле азота

Энергия σ-связи всегда больше энергии π-связи. Это означает, что π-связи могут возникать только как дополнительные к s-связи при кратности связи два или три.

Дата добавления: 2014-12-16