28. Основные характеристики химической связи: энергия связи, кратность связи, длина связи, полярность связи.

Известно, что атомы имеют на внешнем уровне от 1 до 8 электронов. Если на внешнем уровне содержится максимальное число электронов - 8, то уровень считается завершенным и отличается большой прочностью (благородные газы). У других атомов уровни незавершенные и они в процессе химической реакции стремятся их завершить, что достигается присоединением или отдачей электронов, либо образованием общих электронных пар.

Химическая связь – такое взаимодействие атомов, которое приводит к образованию устойчивых систем (молекул, комплексов). Она возникает если в результате перекрывания электронных облаков атомов происходит уменьшение полной энергии системы, т.е. если выделяется энергия.

1. Д лина связи (l) [Å-ангстрем (1Å= м)] – равновесное межъядерное расстояние связывающихся атомов. Она зависит от размеров электронных оболочек и степени их перекрывания. С уменьшением длины связи обычно растет энергия связи и устойчивость молекул. Например, в ряду от HF до HI длина связи растет, а ее энергия уменьшается.

2. Энергия связи (Eсв) [Дж/моль, кал/моль, эВ] – минимальная энергия, которую необходимо затратить, чтобы разорвать связанные атомы и разобщить их. Энергия связи является мерой прочности связи. Чем больше выделяется энергии при образовании молекулы, тем больше энергии надо затратить на разрыв, т.е. тем молекула прочнее.

3. Кратность связи – число электронных пар, обобществленных между двумя соседними атомами молекулы в результате ковалентной химической связи.

Одинарные: Н-Н (1σ-связь)

Двойные: О=С=О (2σ, 2π)

Тройные: N≡N (1σ, 2π)

{При σ-связи электронная плотность находится в одной области, расположенной вблизи оси связи; связь прочная.

При π-связи образуются 2 области перекрывания, расположенные по обе стороны этой оси; связь менее прочная.}

4. Полярность связи

Если ковалентная связь образована одинаковыми атомами, например, Н - Н, О = О, Cl - Cl, то обобществленные электроны равномерно распределены между ними. Такая связь называется ковалентной неполярной. Если же один из атомов сильнее притягивает электроны, то электронная пара смещается в сторону этого атома и в этом случае возникает полярная ковалентная связь. Критерием способности атома притягивать электрон может служить электроотрицательность (ЭО). Чем выше ЭО у атома, тем вероятнее смещение электронной пары в сторону ядра этого атома.

Вследствие смещения электронной пары к одному из ядер повышается плотность отрицательного заряда у данного атома, и атом получает заряд, называемый эффективным зарядом атома δ‾ .У второго атома повышается плотность положительного заряда δ⁺ .Вследствие этого возникает диполь, представляющий собой нейтральную частицу с одинаковыми по величине положительными и отрицательными зарядами, находящимися на определенном расстоянии (длина диполя) l_д друг от друга. Мерой полярности связи служит электрический момент диполя μ_св, равный произведению эффективного заряда на длину диполя:

.

В случае многоатомных молекул дипольный момент – векторная сумма моментов каждой химической связи в молекуле.