Обменный механизм образования ковалентной связи. Свойства ковалентной связи. Валентность

Энергия и длина связи

Энергия и длина связи. Обменный механизм образования ковалентной связи. Свойства ковалентной связи. Валентность. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи

Химическая связь

ЛЕКЦИЯ 3

Химическая связь возникает при взаимодействии атомов, приводящем к образованию химически устойчивой двух- или многоатомной системы (молекулы, кристалла). Рассмотрим образование химической связи на примере взаимодействия атомов Н. При сближении двух атомов водорода их сферические электронные облака перекрываются. Такое перекрывание возможно, если электроны ионов имеют антипараллельные спины. Электронная плотность в области перекрывания облаков повышается, следовательно, увеличивается сила притяжения между атомами. Возникает система, в которой два ядра взаимодействуют с двумя электронами, что приводит к выделению энергии, поэтому общая энергия системы уменьшается и система становится более устойчивой.

Система имеет минимум энергии при определенном расстоянии между ядрами атомов; при дальнейшем сближении атомов энергия начинает увеличиваться вследствие возрастания сил отталкивания между ядрами.

Химическая связь возникает только в том случае, если полная энергия взаимодействующих атомов уменьшается. Следовательно, при образовании химической связи энергия всегда выделяется.

Характеристиками химической связи является энергия и длина связи.

Энергией химической связи называют то количество энергии, которое выделяется при образовании химической связи. Эта величина является характеристикой прочности связи; ее выражают в кДж на 1 моль образовавшегося вещества.

Чем больше энергия связи, тем прочнее связь. Энергию химической связи оценивают, сравнивая с состоянием, предшествующим образованию химической связи (для двухатомных молекул). Для трех- и многоатомных молекул с одинаковым типом связи рассчитывают среднюю энергию связи.

Средняя энергия связи в молекуле определяется делением энергии образования молекулы на число связей.

Длиной химической связи называют расстояние между ядрами атомов в молекуле.

Длина связи обусловлена размерами реагирующих атомов и степенью перекрывания их электронных облаков.

Ковалентная связь - химическая связь между атомами, осуществляемая обобществленными электронами и являющаяся универсальным типом химической связи.

Идея об образовании химической связи с помощью пары электронов, принадлежащих обоим соединяющимся атомам, была высказана в 1916г. американским ученым Дж. Льюисом.

Предполагается, что химическая связь образуется двумя неспаренными электронами с антипараллельными спинами; при этом происходит обобществление электронов, т. е. образуется общая электронная пара, принадлежащая одновременно двум атомам. Подобный механизм образования ковалентной связи получил название обменного.

Ковалентная связь может возникать как между одинаковыми атомами (в молекулах Н₂, Сl₂, в кристалле алмаза С), так и между различными (в молекулах НС1, NН₃, в кристалле карбида кремния SiC).

Основными свойствами ковалентной связи являются ее насыщаемость и направленность.

Насыщаемость ковалентной связи обусловлена тем, что в химическом взаимодействии участвуют электроны только внешних уровней,

т. е. ограниченное количество электронов.

Ковалентная связь обладает свойством направленности, т.к. электронные облака атомов имеют определенную направленность, а значит и область перекрывания электронных облаков находится в определенном направлении по отношению к взаимодействующим атомам.

Ковалентная связь называется неполярной, если одна или несколько общих электронных пар в равной мере принадлежат обоим атомам, т. е. смещения электронных пар не происходит.

Если два взаимодействующих атома имеют различную электроотрицательность, то электронная пара смещается к ядру более электроотрицательного атома. Если электронная пара, образующая химическую связь, смещается к одному из ядер атомов, то такая связь называется полярной ковалентной связью.

Вследствие того, что электронная пара смещается от одного атома к другому, атомы приобретают эффективный заряд.

Количественной мерой полярности связи является электрический момент диполя связи.

Электрический момент диполя связи m_св численно равен произведению эффективного заряда d на расстояние между центрами тяжести положительного и отрицательного зарядов в молекуле ℓ:

m_св =d·ℓ. (4)

Валентность - это способность атома к образованию химической связи.

Количественной мерой валентности атома принято считать число связей, которые образует он в молекуле.

Согласно обменному механизму метода валентных схем, валентность атома элемента определяется числом содержащихся в атоме неспаренных электронов. Спаренные электроны при возбуждении атома могут разъединяться при наличии свободных орбиталей на том же энергетическом уровне.

Дата добавления: 2014-01-06