Лекция 5. Метод валентных связей

Гибридизация атомных орбиталей

Гибридизация – выравнивание АО (близких по Е) атома по форме и энергии

s-p –гибридная орбиталь «неравномерная восьмерка»

sp –гибридизация

s - АО р - АО s-p -гибридные sp - гибридизация АО

орбитали Ð180⁰

· Гибридные АО в пространстве максимально удалены друг от друга пронстранстве

· Перекрывание гибридных АО по s-связи сильнее, чем негибридных Þ Е гибр. связей ↑ Þ устойчивость частицы максимальна

sp ² –гибридизация

s - АО р - АО s-p -гибридные sp ²- гибридизация АО

орбитали Ð120⁰

АО расположены в одной плоскости

sp ³ –гибридизация

s - АО р - АО s-p -гибридные sp ³- гибридизация АО

орбитали Ð109,4⁰

АО расположены в пространстве

от центра тетраэдра к его вершинам

Структура многоатомных молекул

1. Трехатомные молекулы (АВ₂)

А: центральный атом (ЦА) s -, d - металл с В*= 2 (валентные е ^-: s, p)

В: одновалентный атом

BeH₂, CaI₂, CdCl₂, ZnBr₂ и т.п (многие гидриды и галогениды Me)

Молекула BeH₂

Если валентные е ^- центрального атома находятся на различных подуровнях (s, p) – имеет место гибридизация АО

Н Ве в Н

sp -гибридизации

s –связи, механизм образования: обменный

ЭО(Ве) = 1,5; ЭО(Н) = 2,1; ∆ЭО ¹0 Þ m _св ¹ 0 Þ связи полярные

Полярность многоатомных молекул

- электрический момент диполя молекулы

равен векторной сумме электрических моментов диполей всех связей:

=

Если = 0 Þ молекула неполярная

Если ¹ 0 Þ молекула полярная

! Полярность молекулы зависит от ее геометрической структуры

! если гибридные АО центрального атома взаимодействуют с

АО других одинаковых атомов ( одинаковы) Þ

молекулы неполярные (СН₄, ВF₃).

! если гибридные АО взаимодействуют с АО разных атомов

( различны) Þ молекулы полярные (CH₂Br₂, ВF₂Cl)

Н Be ® Н

= = 0 молекула неполярная

2. Четырехатомные молекулы (АВ₃)

А: ЦА - элемент IIIА подгруппы с В*= 3

В: одновалентный атом

ВH₃, AlCl₃, GaI₃ и т.п. молекулы

Молекула ВCl₃

σ-связи, механизм образования: обменный

ЭО(В) = 2,0; ЭО(Cl) = 3,0, ∆ЭО ¹0

Þ m_св ¹ 0 Þ связи полярные

структура молекулы – треугольная

· Ð120⁰

= = 0 Þ молекула неполярная

!Валентные е^- бора находятся на разных подуровнях (s, p, p)

sp ² –гибридизация АО атома В

3. Пятиатомные молекулы (АВ₄)

А: ЦА - элемент IVА подгруппы с В*= 4

В: одновалентный атом

СH₄, GeCl₄, PbI₄ и т.п. молекулы

CH₄ (метан)

!Валентные е^- ЦА находятся на разных подуровнях (s, p, p, p)

sp ³ – гибридизация АО

σ- связи, механизм образования: обменный

ЭО(C) =2,5; ЭО(Н) = 2,1 ∆ЭО ¹0 Þ m _св ¹ 0 Þ

связи полярные

структура – тетраэдрическая

Ð109,3⁰

= = 0 → молекула неполярная

. Четырехатомные молекулы (ВА₃)

А: ЦА - элемент VА подгруппы с В⁰= 3

В: одновалентный атом

PCl₃, AsH₃, SbI₃ и т. п. молекулы

Молекула SbH₃

!Валентные е^- ЦА находятся на одномподуровне (p) гибридизации АО нет

σ- связи, механизм образования: обменный

· ЭО(Sb) =1,9; ЭО(Н) = 2,1 ∆ЭО ¹0 Þ m _св ¹ 0 Þ связи полярные

· структура молекулы – пирамидальная

· = ≠ 0 Þ молекула полярная

Трехатомные молекулы (В₂А, АВ₂ )

А: ЦА - элемент VIА, IVA подгруппы с В⁰= 2

В: одновалентный атом

! Валентные е^- ЦА (S) на одномподуровне (p)

гибридизации АО нет

2 σ- связи, механизм образования: обменный

ЭО(S) = 2,5; ЭО(Н) = 2,1 ∆ЭО ¹0 Þ m _св ¹ 0 Þ

связи полярные

структура – угловая

= ≠ 0 Þ молекула полярная

Молекулы NН₃ и Н₂О

Молекула	Валентный угол, ^0	↑ R ат р - элемента, ↑ l св ↓ эффект отталкивания и орбиталями связей   валентный угол↓	Молекула	Валентный угол, ^0
H2O	104,5	NH3	107,3
H2S	92,1	PH3	93,6
H2Se	90,9	AsH3	92,1
H2Te	90,2	SbH3	91,7

! Метод ВС не объясняет сильно отличающуюся от 90⁰ величину углов в молекулах NН₃ и Н₂О, определенную методом рентгеноструктурного анализа.

Предполагают:

sp ³ – гибридизацию АО азота «N» и кислорода «О».

N…2 s ²2 p ³ O…2 s ²2 p ⁴

sp ³ sp ³

H 1 s ¹ H 1 s ¹ H1 s ¹ Н 1 s ¹ Н 1 s ¹

ИОННАЯ СВЯЗЬ

● связь, образованная в результате электростатического

взаимодействия ионов

● предельный случай полярной ковалентной связи

● образуется при взаимодействии элементов значительно

различающихся по электротрицательности (∆ЭО ≥ 1,7)

(элементы IA, IIA + VIA, VII подгрупп)

cильное смещение е ^- - плотности приводит к образованию ионов:

Na - ē → Na ⁺ (катион) Cl + ē →Cl^- (анион)

ЭО (Na) = 0,9 ЭО (Cl) = 3,0

● чисто ионной связи не существует

● долю ионного характера связи называют степенью ионности

● степень ионности связи ↑ c ↑∆ЭО, образующих ее атомов

Ионная связь не обладает

● насыщаемостью

●направленностью

●повышенной е ^- -плотностью в области связывания

! Понятие валентности к ионной связи неприменимо

Ионные кристаллы - гигантские полимерные молекулы

Формулы (NаСl, СаF₂) - отражают лишь состав

● Каждый ион окружен сферическим электрическим полем, действующим на любой другой ион

● Сила взаимодействия ионов определяются величиной их заряда и расстоянием между ними по закону Кулона

● Ионные связи - прочные

● Кристаллические вещества ионного типа

- тугоплавкие (↑ Т пл),

- высокопрочные, но хрупкие

- растворяются в полярных растворителях (в Н₂О)

ионную структуру имеют в основном соединения щелочных и щелочноземельных металлов (солей, оксидов).

KF, KBr, KI, RbCl, MgO, CaO, BaO, NaNO₃, KNO₃, KCl, LiCl, LiNO₃ и др.

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

● реализуется в Ме, которые имеют кристаллическое строение

● При образовании кристалла Ме:

- АО сближающихся атомов перекрываются

- валентные ē всех атомов свободно перемещаются по

валентным АО, испытывая притяжение всех ядер

●Совокупность делокализованных, обобществленных, подвижных ē образует электронный газ

Металлическая связь

– притяжение между ионами в узлах Ме - кристалла и обобществленными делокализованными ē

- не обладает свойствами насыщаемости и направленности

- Е _{Ме-связи} < Е _{ков. связи}

Металл – плотноупакованная кристаллическая структура, в которой ионы атомов Ме, находящиеся в узлах металлической решетки связаны друг с другом электронным газом

Природа металлической связи обеспечивает свойства, характерные для всех металлов:

● характерный блеск

● высокая отражательная способность поверхности

● высокая тепло- и электропроводность

(вследствие наличия свободных электронов)

● ковкость и пластичность

(вследствие относительной подвижности ионов металлов в узлах решетки)

Дата добавления: 2014-10-31