7. Химическая связь. Виды химической связи. Основные характеристики химической связи.

Химическая связь – это взаимодействие двух или более атомов, приводящее к образованию устойчивой многоатомной системы. Условием образования хим связи является понижение потенц эн-и системы взаимодейств атомов в составе молекулы иона или свободного радикала по сравнению с суммой потенц эн-й изолированных атомов. Химическая связь образуется, если электроны взаимодействующих атомов получают возможность двигаться одновременно вблизи положительных зарядов нескольких ядер. Важнейшими видами хим связи являются: ковалентная (полярная, неполярная, обменная и донорно-акцепторная), ионная, водородная, металлическая.

Основные характеристики химической связи: кратность связи, длина, прочность, насыщаемость, направленность, полярность.

Энергия связи (ЕСВ ) – минимальная энергия, необходимая для разрушения связи.

Измеряется в электронвольтах (эВ) для одной связи или в кДж/моль для одного моля связей. Энергия связи является характеристикой прочности связи – чем выше энергия связи, тем прочнее связь.

Длина связи (LСВ )– расстояние между ядрами связанных атомов. Измеряется в нанометрах (нм) или в ангстремах (А). Чем короче связь, тем она, как правило, прочнее.

Насыщаемость связи – способность атомов участвовать в образовании ограниченного числа ковалентных связей

Число связей между атомами в методе валентных связей называется кратностью связи. 

Прочность - кол-во эн-и необходимое для её разрыва

Направленность связи – если в пространстве существуют определенные направления, вдоль которых распространяется действие связи, то связь направлена, если таких направлений нет – то ненаправлена. Валентные углы к-е образуются между хим связями при образовании молекул

Полярность – дипольный момент молекулы

Энергия и длина связи характерны для любой химической связи, насыщаемость и направленность зависят от вида связи.

8. Ковалентная связь. Метод валентных связей. Механизмы образования ковалентной связи. Свойства ковалентной связи.

Ковалентная связь – это химическая связь между двумя атомами, осуществляемая общей для этих атомов парой электронов (H2, Cl2). Существует два подхода квантового механического описания ковалентной связи: метод валентной связи и метод молекулярных орбиталей.

В основе метода валентных связей лежат следующие положения:

- ковалентная химическая связь образуется двумя электронами, обладающими противоположно направленными спинами, причем эта электронная пара принадлежит двум атомам.

- ковалентная связь тем прочнее, чем в большей степени перекрываются взаимодействующим электронным облаком.

МВС позволяет различать два механизма образования ковалентной связи: 1)обменный(за счёт образования общей е пары) и 2)донорно-акцепторный (связь образуется за счет неподеленной электронной пары одного атома-донора и свободной орбитали другого атома).

Свойства ковалентной связи: 1) полярность (ковалентные связи бывают полярные(образ из 2 и более различных атомов. е пара сдвинута в сторону более электроиотриц атома(HCl, NH3, SO2, H2SO4) и неполярные(молекула образована из 2 одинак атомов)), 2) направленность (свойство направлять, а)по характеру перекрывающей связи(хим связь, образ перекрыванием атомных орбиталей вдоль прямой линии, проведенных через ядра взаимод атомов, называется сигма-связью между 2 атомами- 1 сигма-связь, они наход под опрде углом др к др; при перекрывании атомных орбиталей расположенных перпендикулярно и параллельно образуются пи-связи)),б)по распределению в пространстве(молекула может иметь линейную, угловую, треугол, Т-образ, пирамидальную и др структуры) в)гибридизация -модификация атомных орбиталей( при обр хим св происходит изм валентных орбиталей атома. Исходные ат орбит при перемешивании образуют более энергетич выгодные орбитали. Происходит перераспред-е электр плотности. В рез-те электр облако вытягиваетсяк взаимод атому, увелич его перекрыв-е с эл облаком последнего. Число гибридных атом орбит = числу участв в гибридизации исход ат орбит))

9. Ионная связь. Процесс образования ионной связи. Свойства ионной связи.

Ионная связь – это химическая связь, возникающая между ионами в результате действия электростатических сил.

Процесс образования иона состоит из двух этапов:

1) образование иона из двух взаимодействующих атомов

K 0 – e = K + ;Na 0 – e = Na +

A0 + e = A ; Cl 0 + e = Cl -

2) образование молекулы за счет электростатического притяжения образовавшихся ионов

K+ + A-=KA

Na 0 – e = Na + Na+Cl=NaCl

Cl 0 + e = Cl-

Ионы могут быть простыми и сложными. Ионная связ ненаправлена и ненасыщенна.

Свойства ионной связи:

1)склонность к ассоциации (соединение друг с другом, либо с другими молекулами);

2)все ионные соединения обладают кристаллической решеткой;

3)кристалл ионного соединения можно рассматривать как единую молекулу, поскольку все связи между ионами могут быть равноценными;

4)поляризуемость иона (способность иона деформироваться под действием внешнего электрического поля).особенности поляризуемости ионов: а) при одинаковом абсолютном значении заряда и равных радиусах ионов поляризуемость анионо больше чем у катионов. б) поляриз ионов с аналогичным электронным строением увелич с ростом ионного радиуса

F-<Cl-<Br-<I- ; Li+<Na+<K+<Rb+<Cs+

5) поляриз действие ионов – способность иона деформировать(поляриз) др ион. Чем больше заряд иона, тем сильнее создаваемое им элекр поле, тем больше поляриз способность его взаимодействовать на др ионы. Na+<< Al +3

10. Водородная связь.

Водородная связь характерна для атома водорода, связанного непосредственно с наиболее электроотрицательным элементом.

Например, в молекуле воды е связь сильно смещена к атому О, к-й понижает характер-ся высокой электроотриц.в рез-те чего О преобр частично отриц зарад, а Н частично положитю Между атомами Н и О соединения молекулы возникает электростатич притяжение, что приводит к образ-ю водородной связи.

Водородная связь может быть двух типов:

1)межмолекулярная водородная связь

2)внутримолекулярная водородная связь (характеристика для белков, кислот, эфиров).

В результате появления водородной связи может происходить ассоциация молекул и связывания их димеры, триммеры и т.д., что приводит к некоторому изменению физических свойств веществ.

11. Металлическая связь.

Металлическая связь – это химическая связь, которая проявляется при воздействии атомов электронов, имеющих избыток свободных валентных орбиталей по отношению к числу валентных электронов. При сближении таких атомов валентные электроны приобретают способность свободно перемещаться между ядрами в объеме кристалла. Характерна для металлов, сплавов.

Свойства металлической связи: проводимость (незаполненные энергетические уровни), теплопроводность (свободное перемещение электронов), пластичность, непрозрачность, металлический блеск( в рез-те испускания света при возвращении возбужд светом е на более низкие эн-е уровни.

В соот­ветствии с положением в периодической системе атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов. Эти электроны достаточно слабо связаны со своими ядрами и могут легко отры­ваться от них. В результате в кристаллической решетке металла появляются положительно заряженные ионы и свободные элек­троны. Поэтому в кристаллической решетке металлов существует большая свобода перемещения электронов: одни из атомов будут терять свои электроны, а образующиеся ионы могут принимать эти электроны из «электронного газа». Как следствие, металл представляет собой ряд положительных ионов, локализованных в определенных положениях кристаллической решетки, и большое количество электронов, сравнительно свободно перемещающихся в поле положительных центров. В этом состоит важное отличие металлических связей от ковалентных, которые имеют строгую направленность в пространстве.