Основные характеристики ковалентной связи
Основными параметрами молекул являются: 1
Энергия связи – это количество энергии, выделяющееся при образовании химической связи или затрачиваемое на ее разрыв. Энергия связи является мерой прочности связи, от нее во многом зависит реакционная способность вещества. Выражают ее в кДж/моль. Чем больше энергия связи, тем прочнее связь. Например, связь Н–С1 (432 кДж/моль) более прочная, чем связь Н–Вr (360 кДж/моль). I
Длина связи – это расстояние между ядрами атомов в молекуле. Например, длина связи в молекуле НС1 равна 0,121 нм, а в молекуле Н2 – 0,074 нм.
Валентный угол – это угол между условными линиями, проведенными через ядра химически связанных атомов.
Ковалентная связь обладает специфическими свойствами:
Насыщаемость ковалентной связи – это способность атомов образовывать определенное и ограниченное число связей. Она определяется числом валентных орбиталей. Благодаря насыщаемости ковалентных связей молекулы имеют определенный состав.
Направленность ковалентной связи. В зависимости oт того, какую форму и какое направление в пространстве имеют электронные облака, они могут перекрываться в разном направлении и образовывать соединения с различной геометрической формой молекул. В зависимости от направления перекрывания облаков различают (сигма) и – (пи) связи, –Связь возникает при перекрывании электронных облаков вдоль оси, соединяющей ядра взаимодействующих атомов. Она образуется при перекрывании двух s-; s- и р- и двух р–облаков. Все одинарные связи являются – связями, – Связь возникает при перекрывании электронных облаков по обе стороны от оси, соединяющей ядра атомов. Она образуется при перекрывании двух р–облаков.
Рисунок 2 – Образование , и -связей при перекрывании различных орбиталей
Поляризуемость связи – способность ковалентной связи изменять свою полярность под действием внешнего электрического поля. Роль внешнего электрического поля могут выполнять молекулы или заряженные ионы. При предельной поляризации общая электронная пара полностью переходит к атому с наибольшей элекгроотрицательностью и полярная ковалентная связь становится ионной.
Гибридизация атомных орбиталей
ГИБРИДИЗАЦИЯ это явление взаимодействия между собой молекулярных орбиталей, близких по энергии и имеющих общие элементы симметрии, с образованием гибридных орбиталей с более низкой энергией.
Чем полнее в пространстве перекрываются друг с другом электронные облака, участвующие в химической связи, тем меньшим запасом энергии обладают электроны, находящиеся в области перекрывания и осуществляющие связь, и тем прочнее химическая связь между этими атомами
Иногда связь между атомами прочнее, чем этого можно было ожидать на основании расчета. Предполагается, что атомная орбиталь принимает форму, позволяющую ей более полно перекрываться с орбиталью соседнего атома. Изменить свою форму атомная орбиталь может, лишь комбинируясь с другими атомными орбиталями иной симметрии этого же атома. В результате комбинации различных орбиталей (s, p, d) возникают новые атомные орбитали промежуточной формы, которые называются гибридными.
Перестройка различных атомных орбиталей в новые орбитали, усредненные по форме называется гибридизацией.
Число гибридных орбиталей равно числу исходных. Так, при комбинации s- и р-орбиталей (sp-гибридизация) возникают две гибридные орбитали, которые ориентируются под углом 180° друг к другу.
(s+p)-орбитали Две sp-орбитали Две sp-гибридные
орбитали
Рисунок 3 – sp – Гибридизация валентных орбиталей
Химическая связь, образуемая электронами гибридных орбиталей, прочнее связи с участием электронов негибридных орбиталей, так как при гибридизации перекрывание происходит в большей степени. Гибридные орбитали образуют только -связи.
Подвергаться гибридизации могут орбитали, которые имеют близкие энергии. У атомов с малым значением заряд ядра для гибридизации пригодны только s– и р –орбитали. Это наиболее характерно для элементов второго периода II – VI групп.
В группах сверху вниз с увеличением радиуса атома способность образовывать ковалентные связи ослабевавает, усиливается различие в энергиях s - и р-электронов, уменьшается возможность их гибридизации.