Квантово-механическая теория химической связи

Описание химической связи – это описание распределения электронной плотности в молекуле.

Существуют 2 способа описания химической связи:

– метод валентных связей,

– метод молекулярных орбиталей.

Представления о механизме образования химической связи, развитые на примере молекулы водорода, были распространены и на более сложные молекулы. Разработанная на этой основе теория химических связей получила название метода валентных связей (метод ВС).

В основе метода валентных связей лежит положение о том, что любая ковалентная химическая связь возникает в результате взаимодействия двух электронов с противоположно направленными спинами, причём изначально эти электроны принадлежат различным атомам, а образующаяся общая электронная пара – обоим атомам. Такой механизм образования ковалентной связи называется обменным механизмом. Именно по обменному механизму образованы химические связи в молекулах водорода и хлороводорода:

Согласно методу ВС ковалентная связь тем прочнее, чем в большей степени перекрываются взаимодействующие электронные облака.

При образовании химической связи происходит уменьшение общей энергии системы:

А + В → АВ

Е₁ Е₂ Е₃

Е₁ + Е₂ > Е₃

Введем понятие валентность.

Валентность – это способность атомов образовывать химические связи.

Например: водород Н – валентность 1, гелий Не – 0.

Валентность атомов может совпадать с числом неспаренных электронов в основном состоянии (состоянии покоя)

Валентность может и не совпадать с числом неспаренных электронов в основном состоянии:

₄Ве 1S²2S²2p⁰

Такому состоянию соответствует нулевая валентность, но если подвести энергию Е=250 кДж/моль, то валентность будет равна 2.

Данный переход возможен благодаря тому, что при образовании у Ве 2-х химических связей выделилась энергии больше, чем ушло на возбуждение атомов.

Например, у ₂Не 1S² данный переход не выгоден.

Данный переход не выгодный, поэтому что гелий (Не) сохраняет нулевую валентность.

Бор: ₅В 1S²2S²2p¹, валентность равна 3.

Углерод: ₆С 1S²2S²2p², в основном состоянии углерод имеет валентность 2, а в возбужденном состоянии – 4, т.е.

Хлор: ₁₇Cl, 3S²3p⁵, в основном состоянии углерод имеет валентность 1, а в возбужденном состоянии – 3, 5, 7.

Переходы электронов при возбуждении атомов возможны только в пределах энергетического уровня, без изменения главного квантового числа.

Дата добавления: 2013-12-13