МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ

Ковалентная связь, в зависимости от того, как возникает общая электронная пара, может образовываться по обменному или донорно-акцепторному механизму.

При обменном механизме в образова­нии общей электронной пары от каждого атома участвуют и атомная орбиталь, и неспаренный электрон, находящийся на этой орбитали.

Например, в молекуле водорода. Взаимодействующие атомы водорода, содержащие на атомных s-орбиталях одиночные электроны с противоположными спинами, образуют общую электронную пару, движение которой в молекуле Н₂ опи­сывается σ-молекулярной орбиталью, возникающей при слия­нии двух s-атомных орбиталей:

В молекуле аммиака атом азота, имея на четырёх атомных орбиталях внешнего энергетического уровня три одиночных электрона и одну электронную пару, образует электронами трёх ато­мов водорода три общие электронные пары. Эти элек­тронные пары в молекуле находятся на трёх σ-молекулярных орбиталях, каждая из которых возникает при слиянии одной из орбиталей атома азота с орбиталью одного из атомов водорода:

Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи наблюдается в тех слу­чаях, когда один атом (донор) имеет на орбитали внешнего энергетического уровня электронную пару, а другой (акцептор) — сво­бодную орбиталь. При слиянии атомных орбиталей возникает молекулярная орбиталь, на которой находится общая электронная пара, ранее принадлежавшая атому-донору:

По донорно-акцепторному механизму происходит, например, образование ковалнетной связи между молекулой аммиака и ионом водорода с возникновением иона аммония [NH₄]⁺. В молекуле ам­миака у атома азота на внешнем энергетическом уровне имеется свободная электронная пара, что позволяет этой молекуле выступать в роли донора. У иона водорода имеется свободная s-орбиталь. За счёт слияния орбиталей атома азота и иона водо­рода возникает σ-молекулярная орбиталь, а свободная пара электронов атома азота становится общей для соединяющихся атомов:

В ионе аммония [NH₄]⁺ ковалентная связь N—H, образовавшаяся по донорно-акцепторному механизму, идентична по энергии и длине трём другим ковалентным связям N—H, воз­никшим по обменному механизму.

Атом бора образует молекулу фторида бора BF₃ за счет перекрывания электронных орбиталей, занятых в возбужденном состоянии неспаренными электронами, с электронными орбиталями фтора. При этом у атома бора сохраняется одна вакантная орбиталь, за счет которой по донорно-акцепторному механизму может образоваться четвертая химическая связь.

Связь, образованную по донорно-акцепторному механизму, часто называют донорно-акцепторной, координационной или координативной. Однако это не особый вид связи, а лишь иной механизм образования ковалентной связи.

Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи характерен для комплексных соединений: роль акцептора обычно выполня­ют катионы металлов, так как ионы d-металлов могут предоставлять две, четыре или шесть свободных АО s-, p-, d-типа, что значительно расширяет их возможность образовывать ковалент­ные связи в комплексных ионах: [Ag(NH₃)₂]⁺, [Сu(CN)₄]^2- , [Fe(CN) ]^3-.

Например, Ag⁺ и Сu²⁺, которые предоставляет две и четыре свобод­ные атомные орбитали соответственно, а донором электронных пар могут быть, например, две молекулы аммиака NH₃ или четыре цианид-иона.

акцептор донор

В данных случаях между донорами и акцептором возникают ковалентные связи с образованием комплексного катиона или аниона.

Поиск по сайту: