Химическая связь метод валентных связей

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Вопрос о природе химической связи является центральным в теории строения вещества и химии вообще, поскольку именно природа химической связи – один из основных факторов, определяющих химические свойства веществ.

Основы современной теории химической связи были заложены В.Гейтлером и Ф.Лондоном в конце 20-х годов прошлого столетия. Теория химической связи базируется на квантовомеханической модели атома.

Метод валентных связей один из первых и основных подходов к изучению химической связи. Основные понятия характеризующие ковалентную связь сформировались именно в рамках этого метода.

Знание природы химической связи с большим успехом применяется для изучения химических процессов и необходимо студентам для следующих дисциплин: аналитической химии, биохимии, фармакологии и фармацевтической химии.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ОБЩАЯ ЦЕЛЬ:

Уметь интерпретировать механизм образования химической связи, основываясь на методе валентных связей, а также трактовать основные характеристики ковалентной связи.

КОНКРЕТНЫЕ ЦЕЛИ:

УМЕТЬ:

1. Идентифицировать основные характеристики многоатомных частиц.

2. Интерпретировать механизмы образования ковалентной связи.

3. Интерпретировать основные характеристики ковалентной связи.

4. Трактовать основные понятия химической связи с позиций метода валентных связей.

СОДЕРЖАНИЕ ОБУЧЕНИЯ

1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ВОПРОСЫ:

1. Основные характеристики многоатомных частиц:

   1. Параметры молекул: межъядерные расстояния, валентные углы, геометрия молекул.

   2. Cвободные радикалы, молекулярные ионы, комплексы.

2. Основные положения химической связи с позиций метода валентных связей (МВС):

   1. Квантово-механическая модель молекулы водорода по Гейтлеру и Лондону.

   2. Кривая полной энергии для молекулы водорода.

   3. Основные выводы квантово-механической модели химической связи с позиций МВС.

3. Ковалентная связь:

   1. Основные механизмы образования ковалентной связи: обменный, донорно-акцепторный

   2. Основные типы ковалентной связи: σ и π- связи.

   3. Некоторые характеристики ковалентной связи: насыщаемость, направленность, понятие о стереохимии молекул, гибридизация атомных орбиталей (sp-гибридизация, sp²-гибридизация sp³-гибридизация), полярность ковалентной связи.

4. Строение соединений, исходя из метода валентных связей. Магнитные свойства веществ.

2. Граф логической структуры темы.

3. ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

Основная литература.

1. Левітін Є.Я., Бризицька А.М., Клюєва Р.Г. Загальна та неорганічна хімія. Вінниця: Нова книга, 2003. – С. 61-81.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высшая школа, 2001. – С. 46-51, 77-100.

Дополнительная литература.

3. Михайличенко Н.И. Общетеоретические основы химии. Киев: Вища школа, 1979. – С. 52-66.

4. Ершов Ю.А.. и др. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М.: Высш. Шк., 2000. – С. 164-179.

5. Григор`єва та ін. Загальна хімія. Підручник. К.: Вища шк., 1991. – С. 42-85.

ОРИЕНТИРОВАННАЯ ОСНОВА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Инструкция к практическому занятию:

РЕШЕНИЕ ОБУЧАЮЩИХ ЗАДАЧ.

Задача 1.

Рассчитайте длину связи в молекуле ICl, если межъядерные расстояния в молекулах I₂ и CI₂ соответственно равны 2,67·10 ^-10 и 1,99·10^-10 м.

Эталон решения.

Для приближенной оценки длины ковалентной связи в молекуле можно применить формулу

где d _А-В – дли связи в молекуле А-В, а d _В-В – межъядерные расстояния в молекулах А₂ и В₂

Длина связи I – Cl равна:

Задача 2.

Определите какую ковалентность может проявлять бром в своих соединениях.

Эталон решения.

В атоме брома распределение электронов внешнего энергетического уровня по орбиталям следующее:

4 s 4p 4d

₂₄Br

Ковалентность брома определяется по методу валентных связей (МВС) числом неспаренных электронов, равна 1. Но бром может проявлять и большую ковалентность,а именно 3 и выше, при возбуждении. У атома брома есть свободные d- орбитали на 4-м энергетическом уровне. Если, например, один из электронов 4-го энергетического уровня перейдет с р- орбитали на d- орбиталь, то ковалентность брома будет равна 3:

4s 4p 4d

Аналогичным образом можно объяснить ковалентность 5 и 7.

Задача 3.

Определите тип гибридизации и геометрическую форму молекул ВF₃ и молекулярного иона [ВF₄]^–

Эталон решения:

В молекуле три фторида бора три σ-связи В-F, следовательно, тип гибридизации – sp², а форма молекулы – плоский треугольник.

В случае тетрафторида бора в молекуле четыре σ-связи и, следовательно, тип гибридизации – sp³ , а форма молекулы это тетраэдр.

Задача 4.

Определите парамагнитны или диамагнитны следующие соединения NO, NO₂, ClO₂. В каких случаях важно исследование магнитных свойств веществ?