Основные виды химической связи

Определение и характеристики химической связи

Химической связью называют различные виды взаимодействий, обуславливающие устойчивое существование двух- и многоатомных соединений: молекул, ионов, кристаллов и других веществ. При образовании химической связи происходит: а) снижение общей энергии двух- и многоатомной системы по сравнению с суммой энергий изолированных частиц, из которых эта система состоит; б) перераспределение электронной плотности в области химической связи по сравнению с простым наложением электронных плотностей несвязанных атомов, сближенных на расстояние длины связи.

Энергией химической связи Есв. называют количество энергии, выделяющееся при образовании связи (кДж/моль). Чем больше энергия связи, тем устойчивее молекула, тем прочнее связь. Например, молекула HF устойчивее молекулы НВг: Е св. (НF) =536 кДж/моль; Е св. (НВг) = 360 кДж/моль. Важной характеристикой связи является длина связи 1св, равная расстоянию между ядрами атомов в соединении. Она зависит от размеров электронных оболочек и степени их перекрывания. Связь обозначается черточкой, например: Н-J, О=О, Н-С=С-Н.

Правило октета. В результате образования химической связи атомы стремятся приобрести такую же электронную конфигурацию, как у благородных газов ns2nр6, то есть восемь электронов на внешней оболочке. Например, N 1s22р3 + 3 Н 1s1 = NH3.

Ковалентной связью называется химическая связь, образованная путем обобществления пары электронов двумя атомами. При этом снижается энергия системы. Зависимость энергии системы из двух атомов водорода с параллельными (1) и антипараллельными (2) спинами от расстояния между ядрами r выражается графически: где Е - энергия связи.

Е

r

Причина соединения атомов в молекулу – электрическое взаимодействие между ядрами и движущимися электронами. Валентные связи между атомами осуществляются неспаренными электронами. Если для распаривания электронов требуется энергии меньше, чем та которая выделяется при образовании хим. связи, то это энергетически выгодно Изучением строения и физико-химические свойства молекул, комплексов, кристаллов и так далее занимается квантовая химия, используя представления современных квантовых теорий, в частности, квантовой механики, наибольшее распространение получили два квантово-механических способа приближенного расчета систем из ядер и электронов - метод валентных связей (МВС).

1. Химическая связь между двумя атомами возникает в результате перекрывания атомных орбиталей (АО) с образованием электронных пар.

2. Атомы, вступающие в химическую связь, обмениваются между собой электронами, которые образуют связывающие пары.

3. В соответствии с принципом Паули химическая связь образуется лишь при взаимодействии электронов с антипараллельными спинами.

4. Характеристики химической связи (энергия, длина, полярность и др.) определяются типом перекрывания АО. Согласно теории валентных связей, ковалентная связь направлена в сторону максимального перекрывания АО реагирующих атомов.

По методу валентных связей химическая связь образуется по двум механизмам:

Обменный механизм - при образовании химической связи учитывают только неспаренные электроны.

Донорно-акцепторный механизм – учитывают свободные орбитали одного атома и электронную пару другого.

Обменный механизм – это когда в образовании электронной пары участвуют по одному электрону от каждого атома. Особенность обменного механизма – понятия насыщаемости и направленности хим. связи.

Донорно-акцепторный механизм (NH4+). Донор – атом, отдающий электронную пару (N).

Акцептор – атом, предоставляющий вакантную орбиталь (Н).

За счет Д-А механизма увеличиваются валентные возможности атомов (В (N) = 4).

Хим. связь осуществляемая электронными парами называется ковалентной

Дата добавления: 2013-12-13