Основные параметры химических связей

Химическая связь. Строение молекулы

Молекула представляет собой сложное образование, включающее в себя несколько ядер и распределенную между ними электронную плотность. В 1925г. В.Коссель и Г.Льюис предложили теорию химической связи, согласно которой при образовании химической связи атомы стремятся приобрести устойчивую электронную конфигурацию благородных газов ns² np⁶, что соответствует минимуму энергии системы.

В зависимости от характера распределения электронной плотности различают ковалентную, ионную, металлическую связь.

Химическая связь характеризуется энергией, длиной и валентным углом (линиями, соединяющими ядра атомов).

Энергия связи – энергия, которая выделяется при образовании молекулы из одиночных атомов. Энергия является мерой прочности химической связи. Чем больше энергия связи, тем прочнее связь.

Длина связи – расстояние между центрами ядер атомов в молекуле. Чем меньше длина связи, тем прочнее связь.

При образовании молекул будут действовать силы двух типов: силы отталкивания между ядрами и силы притяжения между электронами и ядрами. Химическая связь образуется только в том случае, если при сближении атомов полная энергия системы понижается. В 1927 году Гейтлер и Лондон провели квантово-механический расчет строения молекулы водорода.

Оказалось, что при совпадающем направлении спинов сближение атомов приводит к непрерывному возрастанию энергии системы, что требует затраты энергии. Такой процесс оказывается энергетически невыгодным, и химическая связь между ними не возникает (рис.1,кривая 2).

При противоположно направленных спинах сближение атомов до некоторого расстояния ℓ сопровождается уменьшением энергии системы (рис.1, кривая 1). При ℓ = Е система обладает наименьшей потенциальной энергией, то есть находится в наиболее устойчивом положении. Это означает, что при сближении двух атомов водорода с антипараллельными спинами возможно образование молекулы водорода.

Рис 1. Зависимость энергии систем двух

атомов водорода с антипараллельными(1)

и параллельными(2) спинами от расстояния

между ядрами

Известно, что радиус атома водорода r(H) = 0,53 А^о, тогда радиус молекулы водорода должен быть равен r(H₂) =1,06 А^о. В действительности же длина связи равна 0,74 А^о (участок перекрывания соответствует максимальной электронной плотности).

Рис.2 Перекрывание электронных облаков

при образовании молекулы водорода

Следовательно, можно сделать вывод о том, что химическая связь образуется за счет перекрывания электронных облаков с антипараллельными спинами.

Один из методов, дающий представление о механизме образования химической связи - метод валентных связей.

Дата добавления: 2014-10-15