Вопрос 6. Ковалентная связь. Свойства ковалентной связи: прочность, полярность, насыщаемость, направленность, гибридизация, кратность.

Химическая связь между атомами, осуще­ствляемая обобществленными электронами, называется ковалентной связью. Ковалентная связь является универсальным типом химической связи.

Ковалентная связь существует между атомами как в молеку­лах, так и в кристаллах. Она возникает как между одинаковыми атомами, так и между разными атомами. Характерными особенностями ковалентной связи явля­ются её насыщаемость и направленность. Насыщаемость ковалентных связей обусловлена тем, что в химическом взаимодействии участвуют электроны только внешних энергетических уровней, т. е. ограниченное число электронов.

Электронные облака атомов имеют определенную простран­ственную ориентацию. Соответственно и область перекрывания электронных облаков находится в определенном направлении по отношению к взаимодействующим атомам. Поэтому ковалентная связь обладает направленностью. Характер распределения электронной плотности при образовании связи зависит от вида взаимодействующих атомов.

Особенности КС:

1. Прочность КС – это свойства характер длинной связи (межъядерное пространство) и энергии энергией связи.

2. Полярность КС. В молекулах, содержащих ядра атомов одного и того же элемента, одна или несколько пар электронов в равной мере принадлежат обоим атомам, каждое ядро атома с одинаковой силой притяги­вает пару связывающих электронов. Такая связь называется неполярной ковалентной связью.

Если пара электронов, образующих химическую связь, смещена к од­ному из ядер атомов, то связь называют полярной кова­лентной связью.

3. Насыщаемость КС – это способность атома участвовать только в определенном числе КС, насыщаемость характеризует валентностью атома. Количественные меры валентности явл. число не спаренных электронов у атома в основном и в возбужденном состоянии.

4. Направленность КС. Наиболее прочные КС образуются в направлении максимального перекрывания атомных орбиталей, т.е. мерой направленности служит валентный угол.

5. Гибридизация КС – при гибридизации происходит смещение атомных орбиталей, т.е. происходит выравнивание по энергии и по форме. Существует sp, sp², sp³ –гибридизация. sp – форма молекулы линейная (угол 180⁰), sp² – форма молекулы плоская треугольная (угол 120⁰), sp³ - форма тетраэдрическая (угол 109⁰28).

6. Кратность КС или делоколизация связи – Число связей, образующихся между атомами, называется кратностью (порядком) связи. С увеличением кратности (порядка) связи изменяется длина связи и ее энергия.

Вопрос 7. Обменный и донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи.

Механизм возникновения ковалентных связей путем обобществления неспаренных электронов двух атомов получил название обменного механизма. Образование ковалентной связи может происходить также при взаимодействии одного атома или иона с заполненной атомной орбиталью с другим атомом или ионом, имеющим вакантную (свободную) атомную орбиталь. Такой механизм образования ковалентной связи называется донорно-акцепторным. Атом или ион, поставляющий пару электронов, называют донором, а атом или ион, к которому эта пара электронов пере­мещается, — акцептором. Согласно методу ВС, ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму возникает при перекрывании вакантной орбитали акцептора с заполненными орбиталями донора или донорной группы. Поэтому донорная группа должна содержать по меньшей мере одну неподеленную пару электронов

Пример:

А + В → А В – механизм обмена.

НСl

₁H 1s¹ H· + _*H → H·H

₁₇Cl … 3s²3p⁵ H· + ·Cl: → H:Cl

А: + В → А В – донорно-акцепторный механизм.