Основные характеристики химической связи

МЕТОД ВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ

Ковалентная химическая связь является двухэлектронной. Электроны, участвующие в образовании химической связи, имеют противоположные спины и образуют общую электронную пару.

Различают обменный и донорно-акцепторный механизмы образования химической связи:

1) Обменный – два атома предоставляют по одному электрону на образование общей электронной пары.

Например, образование молекул во­дорода и хлороводорода:

2) Донорно-акцепторный – один атом (донор) предоставляет электронную пару, а второй (акцептор) – свободную орбиталь.

Например, взаимодействие аммиака с ионом водорода с образованием катиона аммония

По способу перекрывания электронных облаков связи делят на σ-связь и π- связь:

1) σ-связь образуется за счёт перекрывания электронных облаков по прямой линии, соединяющей центры взаимодействующих атомов. Она может осуществляться между двумя s-облаками, двумя p-облаками, s- и p-облаками или между s- и d-облаками.

2) π -связь образуется за счёт перекрывания электронных облаков выше и ниже линии, соединяющей центры взаимодействующих атомов. Она образуется в основном при перекрывании р-орбиталей.

σ-связь является более прочной чем π-связь.

Энергия связи – это энергия, необходимая для разрыва химической. Энергии разрыва и образовании связи равны по величине но противоположны по знаку. Чем больше энергия химической связи, тем устойчивее молекула. Обычно энергию связи измеряют в кДж/моль.

Для многоатомных соединений с однотипными связями за энергию связи принимается среднее ее значение, рассчитанное делением энергии образования соединения из атомов на число связей. Так, на разрыв связи H–H затрачивается 432,1 кДж/∙моль, а на разрыв четырех связей в молекуле метана CH₄ – 1648 кДж/∙моль и в этом случае E_C–H = 1648: 4 = 412 кДж/моль.

Длина связи – это расстоянию между ядрами взаимодействующих атомов в молекуле. Измеряется в нм или А (ангстрем=10^{-8 см). Она зависит от размеров электронных оболочек и степени их перекрывания.}

Полярность связи – это распределение электрического заряда между атомами образовавшими химическую связь. Для определения полярности связи надо сравнить электоотрицательности атомов, участвовавших в образовании связи. Если электроотрицательности одинаковы, то связь будет неполярная, а в случае разных электроотрицательностей – полярной. Крайний случай полярной связи, когда общая электронная пара практически полностью смещена к более электроотрицательному элементу, приводит к ионной связи.

Например: Н–Н – неполярная, Н–Сl – полярная и Nа⁺–Сl^- – ионная.

Смещением электронной пары к более электроотрицательному атому приводит к образованию диполя. Диполь – система из двух равных, но противоположных по знаку зарядов, находящихся по разным сторонам связи.

Полярность молекулы – это векторная сумма дипольных моментов всех связей молекулы. Следует различать полярности отдельных связей и полярность молекулы в целом.

Например, линейная молекула CO₂ (О=С=О) неполярна, так как дипольные моменты полярных связей С=О компенсируют друг друга. Полярность молекулы воды означает, что она нелинейна, то есть дипольные моменты двух связей О—Н не компенсируют друг друга, так как расположены под углом, не равным 180°.

Пространственное строение молекул – форма и расположение в пространстве электронных облаков.

В соединениях, содержащих более двух атомов, важной характеристикой является валентный угол, образуемый химическими связями в молекуле и отражающий ее геометрию.

Порядок связи – это число химических связей между двумя атомами. Чем выше порядок связи, тем прочнее связаны между собой атомы и тем короче сама связь. Порядок связи выше трех не встречается. Например, порядок связи в молекулах H₂, O₂ и N₂ равен соответственно 1, 2 и 3, поскольку связь в этих случаях образуется за счёт перекрывания одной, двух и трех пар электронных облаков.

4. ТИПЫ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ

4.1.Ковалентная связь – это связь между двумя атомами за счет образования общей электронной пары.

Количество химических связей определяется валентностями элементов. Валентность элемента равна числу орбиталей, принимающих участие в образовании химических связей.

Ковалентная неполярная связь - эта связь, осуществляемая за счет образования электронных пар между атомами с практически равной электроотрицательностью. Например, Н₂, О₂, N₂, Cl₂ и т. д.

Ковалентная полярная связь – эта связь, осуществляемая за счет образования электронных пар между атомами с различной электроотрицательностью. Например, НCl, H₂S, PH₃ и т.д.

Ковалентная связь обладает свойствами:

1) Насыщаемости – способностью атома образовывать столько ковалентных связей, сколько у него имеется валентных орбиталей.

2) Направленности – перекрытие электронных облаков происходит в направлении обеспечивающем максимальную плотность перекрытия.

4.2.Ионная связь – это связь между противоположно заряженными ионами. Её можно рассматривать как крайний случай ковалентной связи. Как правило, она образуется между металлом и неметаллом.

Такая связь возникает при большой разнице в электроотрицательностях взаимодействующих атомов. Иoннaя связь не обладает направленностью и насыщаемостью.

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении исходя из предположения, что происходит полная ионизация связей.

Дата добавления: 2013-12-12