Геометрия молекул

Метод ВС позволяет изображать схемы перекрывания орбиталей при образовании связей в молекулах и предсказывать валентные углы, т. е. геометрию молекул, поскольку электронные орбитали конкретно ориентированы в пространстве. Например, образование химической связи в молекулах галогеноводородов представляется перекрыванием по s–типу 1s-орбитали атома водорода и np-орбитали атома галогена:

Образование связей в молекулах водородных соединений халькогенов представляется перекрыванием двух взаимно перпендикулярных р-орбиталей с двумя 1s-орбиталями:

Следовательно, можно ожидать, что валентный угол Н–Э–Н в этих соединениях составляет 90^o. В случае молекул H₂S, H₂Sе, H₂Те угол действительно близок к этой величине, а вот для молекулы воды он составляет (экспериментальная величина) 104,5^o!

Сходным образом для молекул водородных соединений N, P, As, Sb образование связей – это перекрывание трёх np-орбиталей с тремя 1s-орбиталями атомов Н:

Валентные углы Н–Э–Н должны составлять 90^o. Для молекул РH₃, AsH₃, SbH₃ они близки к этой величине, в молекуле же аммиака валентные углы H–N–H составляют 107^o.

Из эксперимента известно, что молекула метана симметрична, имеет форму тетраэдра и углы H–С–H составляют 109^o28¢. В то же время классический вариант метода ВС не способен объяснить такое устройство молекулы метана. Ведь четырёхвалентный углерод должен давать три связи с углами 90^o, а четвертая связь, за счет s-электрона, вообще безразлична к направлению.

Метод ВС не способен объяснить четыре одинаковые связи атома углерода, наблюдающиеся в огромном числе соединений. Напрашивается выход из создавшейся ситуации – нужно произвести выравнивание различных орбиталей, сделать их одинаковыми. Это и есть существо гибридных представлений.

Дата добавления: 2014-01-04