Метод Гилеспи – Найхолма

Гибридизаци атомных орбиталей.

Свойства ковалентной связи

1. Энергия связи – энергия необходимая для разрыва связи. Или энергия выделяющаяяся при образовании химической связи. Чем больше энергия связи тем она прочнее.

2. Длина связи – расстояние между ядрами взаимодействущих атомов.

3. Насыщенность – способность атомов образовывать только строго определнное число химических связей. Принцип Паули запрещает использовать одну атомную орбиталь для образования разных химических связей. Если у атомма существует несколько атомных орбиталей с неспаренными электронами, то возможно образование нескольких химических связей.

4. Направленность – строго определенна локализаци химической свзи в трехмерном простанстве.

II. Раздел химии изучающий простанственную конфигурацию молекул называетс стереохимией. Типы химической связи. s- связь; p - связь, d - связь.

Рассматривая различные связи и их параметры в пределах одной молекулы метана ученые получили достаточно противоречивые результаты:

Метан имеет четыре s -связи, одна из которых образована путем перекрывания s-орбитали водорода и s – орбитали углерода, три остальных путем перекрывания s- -орбитали водорода и р-орбиталей углерода. Так как связи отличаются друг от друга по типу орбиталей, они должны быть различны по энергии. Экспериментальные данные показали, что энергия разрыва связей в молекуле метана одинакова для всех связей. Обосновывая это противоречие Поллинг выдвигает идею о гибридизации атомных орбиталей. Гибридизация это самопроизвольный процесс, приводящий к уравниванию энергии орбиталей внешнего энергетического уровня. В гибридизации могут принимать участие только те атомные орбитали, энергии которых достаточно близки, т.е. находящиеся в пределах одного энергетического уровня. Результат гибридизации образование связей одинаковых по энергии и длине. Данный процесс требует затрат энергии, т.е. является энергетически невыгодным. Однако затраты на него в последствии компенсируются при более полном перекрывании атомных орбиталей. Каждому типу гибридизации соответствует определенная геометрическая конфигурация молекулы (sp – линейная (ВеCl₂) 180^о, sp² – плоскостная (BCl₃) 120^о , sp³ –тетраэдрическая (CH₄) 109^о.

Это модель отталкивания электронных пар валентной оболочки. Данный метод основан на том, что реальная геометрия молекулы определяется не только гибридизацией атомных орбиталей, но и числом двухвалентных, двухцентровых связей (связывающих электронных пар) и наличием неподеленной пары электронов (Е). Тогда при одинаковой гибридизации молекула метана соответствует молекуле СН₄, аммиака – NH₃E, воды Н₂ОЕ. При этом каждая молекула представляет собой геометирчекую фигуру, вписанную в сферу. Молекула будет иметь минимум энергии, если все связывающие электронные пары будут равноудалены друг от друга на поверхности сферы. Неподеленная электронная пара занимает в сфере большую площадь, что приводит к уменьшению валентного угла тем больше, чем больше в молекуле неподеленных электронных пар Е. Т.е. геометрия молекулы существенно меняется. Молекула состава АХ₂Е будет уже не линейной, а угловой, АХ₃Е (аммиак) – имеет форму треугольной пирамиды (107^о), а А₂ХЕ₂ (вода) имеет угловую форму, причем угол будет существенно меньше тетраэдрического (105^о).

Т.е. идеальную тетраэдрическую конфигурацию лишь молекула метана.

Данная теория применяется главным образом в химии неорганических и координационных соединений. Используется она также при рассмотрении фрагментов цепных, слоистых и объемных кристаллических структур.

Дата добавления: 2014-01-06