Характеристики ковалентной связи

МЕТОДЫ ОПИСАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ

Метод МО ЛКАО (Хюккель)

ψ = С₁ψ₁ + С₂ ψ₂ + С₃ψ₃ +... + С_nψ_n

ψ – молекулярная орбиталь

ψ_n – атомные орбитали

Этот метод применяется для расчетов энергетических параметров молекул и δ-зарядов на атомах.

Метод валентных схем

Применяется для описания структур, которые не могут быть однозначно описаны одной структурой. В основе метода лежит концепция мезомерии (К.Ингольд, 1922 г.) и теория резонанса валентных структур (Л.Полинг,1928 г.).

Примеры:

Донорно-акцепторная (координационная) связь – это ковалентная связь, образованная за счет пары электронов одного атома:

Координационные связи в комплексных соединениях:

комплексообразователь – лиганд

Донорами могут быть соединения с развитой системой π-электронов:

Длина связи – расстояние (в нм) между центрами связанных атомов,

определяется методом рентгено-структурного анализа (РСА).

Ковалентный радиус атома – равен ½ длины ковалентной связи между одинаковыми атомами.

Ван-дер-ваальсов радиус – равен ½ расстояния между максимально сближенными атомами. Всегда больше ковалентного радиуса.

Валентные углы – углы между осями орбиталей (см. геометрическую конфигурацию атомных орбиталей С-атома с различной гибридизацией).

Энергия связи (кДж/моль) – энергия, которую нужно затратить для разрыва связи. Равна энергии образования связи. Является мерой прочности связи.

Может быть косвенно определена по энергии сгорания вещества.

Энергия связи уменьшается с увеличением её длины.

Кратные связи короче и прочнее ординарных, но не пропорционально; т.е.

σ-связь прочнее π-связи.

Энергия связи между одними и теми же атомами зависит от структурных особенностей, например, она уменьшается в ряду:

Полярность связи – смещение пары электронов, образующих связь, в сторону более электроотрицательного атома.

Электроотрицательность – способность атома притягивать электроны.

Электроотрицательность атомов (по Полингу):

F	O	N	Cl	Br	I	C	S	H	Mg	Li	Na
4,0	3,5	3,0	3,0	2,8	2,6	2,5	2,5	2,1	1,2	1,0	0,9

Электроотрицательность углерода:

sp^3	sp^2	sp
2,5	2,8	3,1

Дипольный момент – мера полярности связи:

μ = q·l

q – заряды на атомах (абсолютная величина)

l – длина связи

Для многоатомных молекул μ определяется как векторная сумма дипольных моментов всех связей.

Молекулы, содержащие высокополярные связи могут быть в целом неполярны: СО₂, CCl₄.

Поляризуемость связи – способность к динамическому смещению электронов под действием электромагнитного поля (воздействие приближающейся активной частицы или молекул растворителя). Определяет реакционную способность связи в значительной степени.

Поляризуемость увеличивается с увеличением длины связи, например:

С-O (1) C—S (2)

у (1) стационарный диполь больше, чем у (2), но в динамических условиях реакции легко поляризуемая (2) более реакционноспособна.

Поляризуемость π-связи значительно больше, чем σ-связи.

Дата добавления: 2013-12-13