Образование ковалентной связи при участии неподеленных электронных пар

Рис. 16

Такая геометрическая форма вызывает разделение в пространстве «центров тяжести» отрицательного и положительного зарядов и образование диполя молекулы воды (рис. 17 СЛ 23).

Рис. 17. Электрический диполь в молекуле воды: а — проекция на плоскости; б — условное изображение

Образование ковалентной связи можно описать с помощью двух механизмов — равноценного и донорно-акцепторного. Равноценный механизм предполагает, что общая электронная пара (в методе валентных связей) образуется из неспаренных электронов обоих атомов-партнеров по связи. Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи предполагает, что один из атомов предоставляет для образования связи неподеленную (собственную) пару электронов, а другой атом – вакантную (без электронов) атомную орбиталь. Атом, поставляющий пару электронов в область связывания, — это ее донор, атом, приобретающий часть электронной плотности донорной пары, — акцептор.При образовании ковалентной связи участвующие атомы могут быть, с одной стороны, как нейтральными, так и заряженными, с другой стороны — как свободными, так и уже связанными (т. е. входящими в состав молекул).

После образования связи по донорно-акцепторному механизму уже нельзя указать, какой атом был донором, а какой — акцептором электронной пары.

Пример: Молекула Н₂ со связью Н—Н может образоваться (в рамках метода валентных связей) из двух атомов водорода при обобществлении двух неспаренных электронов (равноценный механизм). Однако тот же результат достигается, если исходными являются заряженные атомы Н^-1 и Н⁺¹. Атом Н^-1 предоставляет для образования связи Н—Н свою неподеленную пару электронов 1s², а атом Н⁺— вакантную 1s-АО (рис. 18 СЛ. 24).

Рис. 18. Энергетическая диаграмма образования связи в молекуле Н₂, исходя из атомов Н^- и Н⁺

Молекула аммиака NН₃ содержит неподеленную пару электронов у атома азота, молекула воды Н₂О также имеет неподеленные пары у атома кислорода. Вместе с активным акцептором — ионом водорода Н⁺ по донорно-акцепторному механизму образуются катионы аммония NН₄⁺, и оксония Н₃О⁺ СЛ. 25:

Форма молекулы NН₃ (незавершенный тетраэдр) становится полностью симметричной в катионе NН₄ (правильный тетраэдр); симметричность катиона Н₃О⁺ также выше, чем у молекулы Н₂О. В ионах Н₃О⁺ и NН₄⁺ все атомы водорода неразличимы, т, е. уже нельзя указать тот атом водорода, который был до образования связи в виде Н⁺ и служил акцептором электронной пары. Тип гибридизации центральных атомов О (в Н₃О⁺) и N (в NН₄⁺) остается тем же, что был в молекулах Н₂О и NН₃ (sр³-гибридизация).

Кроме того, для образовавшейся по донорно-акцепторному механизму ковалентной связи были приняты названия в простых соединениях — семиполярная, а в комплексных соединениях — донорно-акцепторная, или координационная. Поскольку ковалентные связи, образующиеся по обоим механизмам, по свойствам не различаются, указанные названия применять нецелесообразно.

Дата добавления: 2013-12-13