ЛЕКЦИЯ 4. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

Химическая связь – совокупность сил, действующих между частицами и обусловливающих образование устойчивых структуры: молекул, ионов, кристаллов и других систем.

! при образовании химической связи всегда выделяется Е

Основные типы химической связи

1. ионная

2. ковалентная

3. металлическая

Основные параметры химической связи

Энергия связи Е _св, кДж/моль - количество энергии, выделяющееся при образовании химической связи в расчете на 1 моль вещества.

Длина связи l _св, нм -расстояние между ядрами химически связанных атомов.Зависит от размеров е^-- оболочек и степени их перекрывания

КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ

Химическая связь, образованная путем обобществления пары е^- двумя атомами называется ковалентной.

Сопровождается образованием:

- общей пары е^-,

- повышенной е^- - плотности между атомами;

Образуется:

- только при взаимодействии е^- с антипараллельными спинами (принцип Паули);

Зависимость энергии систем из 2-х атомов водорода с антипараллельным (1) и параллельными (2) спинами от расстояния между ядрами.

Е – энергия связи, l – длина связи

При сближении двух атомов Н с параллельными спинами е^- (↑↑) с ↓расстояния между ними, Е системы возрастает → связь не образуется

Если спины е^- противоположно направлены (↑↓), на определенном расстоянии Е системы из двух атомов минимальна (Е _min) → образуется молекула

Н Н Н₂

Е _св = Е _{образования молекулы} n _связей

N + 3H = NH₃

Е _{образования молекулы} =1170 кДж/моль, Е _{св N-H} =1170/3 = 390 кДж/моль

ВЫВОДЫ:

! Чем ↑ Е _св, тем она прочнее

! Чем ↓ l _св, тем ↑ Е _св и устойчивее молекула

Механизмы образования ковалентной связи

1. обменный

2. донорно-акцепторный

Обменный механизм - каждый из двух связываемых атомов выделяет для обобществленной пары по одному неспаренному е ^-

Донорно-акцепторный механизм - из двух связываемых атомов один (донор) выделяет неподеленную пару е^-, а другой (акцептор) – свободную орбиталь

ОбменныйДонорно-акцепторный

А –акцептор, D – донор

Ион аммония:

Механизмы образования связей:

три связи - по обменному механизму,

одна связь - по донорно-акцепторному: ‘N’-донор,‘H^+’-акцептор

Схема образования молекулы оксида углерода (II) СО

Механизмы образования связей:

две связи по обменному механизму,

одна связь по донорно-акцепторному: ‘O’-донор,‘C’-акцептор.

! Валентности ‘C’ и ‘O’ в молекуле СО равны 3

В _атома = В_обм + В _д-а

Частный случай д-а взаимодействия: дативные связи – образуются, когда АО одного атома, могут выступать одновременно в роли и донора и акцептора неподеленных пар е^-.

Схема образования молекулы Cl₂

! Е _св(Сl₂) = 243 кДж/моль и ↑, чем Е _св(F₂) = 159 кДж/моль,

несмотря на то, что l_св (Сl₂) > l_св (F₂)

СВОЙСТВА КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ

1.Насыщаемость

В образовании связи могут участвовать только валентные е ^-

! Атом образует не любое, а ограниченное число связей

2.Направленность

· АО пространственно ориентированы

· Перекрывание орбиталей происходит в определенных направлениях Þ молекулы имеют определенную пространственную структуру

Типы ковалентной связи

σ – связь π – связь δ - связь

s - связь образуется при перекрывании АО по линии, соединяющей ядра взаимодействующих атомов

Молекула Cl₂ Cl …3 s ²3 p ⁵

Cl …3 s ²3 p ⁵

р-р – перекрывание, σ- связь, механизм образования - обменный

структура молекулы - линейная

Молекула Н₂

H …1 s ¹

H …1 s ¹ s-s – перекрывание σ- связь

механизм образования - обменный

структура молекулы -линейная

! Любая одинарная связь в молекуле - s - связь

угол между s - связями – валентный угол (Ð)

π – связь – образуется при боковом перекрывании двух р – облаков, расположенных перпендикулярно линии, соединяющей ядра взаимодействующих атомов

Если у взаимодействующих атомов имеются дополнительные неспаренные е, наряду с s - связью м.б. образованы дополнительные π – связи.

(=), (≡) - кратные связи

Кратность связи - число хим. св. между двумя взаимодействующими частицами

О₂N₂

О = О N ≡ N

Кратность связи = 2 Кратность связи = 3

3 связи: σ- и две π – связи, механизм образования - обменный

структура молекулы -линейная

δ – связь - образуется при перекрывании двух d- облаков, расположенных в параллельных плоскостях 4-мя лепестками

3. Полярность

неполярная связь образована атомами с одинаковой ЭО (DЭО = 0): Н₂, О₂ и т.д.

полярная связь образована атомами с различной ЭО

Молекула НCl

H …1 s ¹

Cl …3 s ²3 p ⁵

Механизм образования связи — обменный

Ð = 180°, структура - линейная

ЭО(Cl) = 3,0, ЭО(Н) = 2,1

Þ H^{+ q} Cl^{- q}

(- q) – эффективный заряд атома Cl

(+ q) – эффективный заряд атома Н

Количественная мера полярности связи - электрический момент диполя связи

= q × l _д. (Кл×м)

q – эффективный заряд атома

l _Д – длина диполя - расстояние между центрами тяжести

эффективных зарядов (+ q и – q)

Молекула	DЭО		Вывод
Н2			Чем ↑ DЭО, тем ↑ m св, ð связь более полярная
НСl	0,90	1,03
НBr	0,74	0,78
HI	0,40	0,38

Поиск по сайту: