Основные виды и важнейшие характеристики химической связи. Химическая связь, комплементарность, строение и свойства молекул.
Механизм образования химической связи может быть смоделирован различными способами.
Метод валентных связей
Простейшим является метод валентных связей (ВС), предложенный в 1916 г. американским физико-химиком Льюисом.
Метод валентных связей рассматривает химическую связь как результат притяжения ядер двух атомов к одной или нескольким общим для них электронным парам. Такая двухэлектронная и двухцентровая связь, локализованная между двумя атомами, называется ковалентной.
Принципиально возможны два механизма образования ковалентной связи:
1. Спаривание электронов двух атомов при условии противоположной ориентации их спинов;
2. Донорно-акцепторное взаимодействие, при котором общей становится готовая электронная пара одного из атомов (донора) при наличии энергетически выгодной свободной орбитали другого атома (акцептора).
Причиной образования любого типа химической связи является понижение энергии системы, которое сопровождает этот процесс. Разность энергии начального (до образования связей) и конечного (после образования связей) состояния системы называется энергией связи (Есв). Энергия ковалентных химических связей составляет 125-1050 кДж/моль.
Расстояние между ядрами двух связанных атомов называется длиной связи. Длина и энергия связи зависят от её кратности, которая определяется числом электронных пар, связывающих два взаимодействующих атома. Чем кратность связи выше, тем больше энергия связи и меньше длина.
Ковалентную связь характеризуют насыщаемость, направленность и полярность.
Насыщаемость ковалентной связи обусловлена ограниченными валентными возможностями атомов, т.е. их способностью к образованию определённого числа связей.
Общее число валентных орбиталей в атоме определяет максимально возможную ковалентность элемента. Число уже использованных для этого орбиталей определяет ковалентность элемента в данном соединении.
Если атом образует все связи только за счёт спаривания электронов, то обычно говорят просто о его валентности, которая определяется числом неспаренных электронов в основном или возбуждённом состояниях.
Если атом образует связи по обменному и донорно-акцепторному механизмам, то говорят о ковалентности.
Например, ковалентность бора в молекуле BF3 равна трём, а в комплексном ионе BF4 четырем.
Направленность ковалентной связи определяется стремления атомов к образованию связей с возможно большей электронной плотностью между ядрами взаимодействующих атомов.
Перекрывание орбиталей может осуществляться различным образом. При образовании s- связи область перекрывания орбиталей симметрична относительно линии, соединяющей ядра. После образования между двумя атомами s- связи для остальных электронных орбиталей той же формы и с тем же главным квантовым числом остаётся только возможность бокового перекрывания по разные стороны от линии связи, перпендикулярно которой в этом случае проходит узловая плоскость. В результате образуются p- или d- связи. В первом случае возникают две, во втором – четыре области перекрывания.
Ваша оценка?
