КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ

Слово "ковалентная" буквально означает "объединённая".

Химическая связь, осуществляемая за счёт одной или не­скольких электронных пар, сильно взаимодействующих с ядрами обоих соединяемых атомов, называется ковалентной связью.

Ковалентная связь образуется между атомами химических элементов, электроотрицательности которых одинаковы или различаются на небольшую величину. Например, связь в молекулах H₂, F₂, HF, СН₄, С₂Н₄, СО₂, H₂S, H₂O, SO₂, NН₃.

1.1. σ- и π - МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОРБИТАЛИ

При образовании ковалентной связи за счёт слияния атомных орбиталей (АО) взаимодействующих атомов возникает единая молекулярная орбиталь (МО). Отличие молекулярной орбитали от атомной орбитали заключается в том, что молекулярная орбиталь охватывает ядра обоих соеди­няемых атомов. Как и на атомной орбитали, на молекулярной орбитали (согласно принципу Паули) может находиться 1 электрон или 2 электрона с противоположными спи­нами (↑↓). В ковалентной свя­зи электронная плотность между ядрами соединяемых атомов значительна, что является следствием сильного взаимодействия общей электронной пары с ядрами обоих атомов.

В зависимости от характера распределения электронной плот­ности в молекуле различают σ - иπ- молекулярные орбитали

Молекулярная орбиталь, в которой максимальная электрон­ная плотность сосредоточена на прямой, соединяющей ядра атомов, называется σ -молекулярной орбиталью.

σ- Молекулярная орбиталь образуется при слия­нии двух s-АО (молекула H₂), s- и р- АО(молекула HF) или двух р-АО, которые перекрываются по оси симметрии (молекула F₂). Если ковалентная связь возникает с участием гибридных атомных орбиталей (связи С–Н и С–С в молекуле этана CH₃–CH₃), то также образуется σ-молекулярная орбиталь. Ковалентную связь, при которой дви­жение общей электронной пары осуществляется в границах σ-молекулярной орбитали, называют σ-связью. Между двумя атомами в моле­куле может образоваться только одна σ-связь.

Варианты перекрывания атомных орбиталей, приводящие к образованию σ-связи, таковы:

 

Атомные орбитали	s, s	s, p	p, p	s, d
Схема перекрывания

Рис. 2.

Молекулярная орбиталь, возникающая в результате бокового перекрывания р-орбиталей взаимодействующих атомов, так что её максимальная электронная плотность сосредоточена вне прямой, соединяющей ядра этих атомов, называется π - молекулярной орбиталью.

Ковалентную связь, при кото­рой движение общей электронной пары осуществляется в границах π-молеклярной орбитали, называют π-связью.

Варианты образования π-связей показаны на рис. 3.

 

 

Атомные орбитали	p, p	p, d	d, d
Способ перекрывания

Рис. 3.

 

Образование π-связи между дву­мя атомами происходит в том случае, если эти атомы уже соединены σ-связью.

Например, в молекуле эти­лена (рис. 4):

 

 

Рис.4. Образование π–молекулярной орбитали в молекуле этилена.

 

 

Между двумя атомами в молекуле совместно с σ-связью могут быть одна или две π-связи:

 

>С=С<, >С=О, -N=N-, -С≡С-, -C≡N, N≡N

Между σ- и π-связями имеется существенное различие. Оно заключается в том, что вокруг σ-связи возможно практически свободное осевое вращение (рис. 5а). Напротив, вращение вокруг π-связи невозможно, так как каждая π-связь имеет две области перекрывания, и осевое вращение привело бы к исчезновению перекрывания и, следовательно, π-связи (рис. 5б). Реакционная способ­ность π-связи всегда больше, чем σ-связи.

 

 

Рис. 5. Свободное вращение вокруг оси одинарной σ-связи в молекуле этана (а) и невозможность вращения вокруг оси двойной π-связи в молекуле этилена (б)

 

1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |

Поиск по сайту:

---