4.2. Ковалентные -связи между p-орбиталями

Атомные p-орбитали, подобно s-АО, при сближении соответствующих атомов могут перекрываться вдоль своей оси и комбинироваться в молекулярные орбитали (рис. 4) СЛ.7.

Рис. 4. Образование ковалентной связи при перекрывание атомных p-АО.

Знаки плюс и минус внутри граничной поверхности p-орбиталей (рис. 4) не относятся к электрическим зарядам (электроны всегда заряжены отрицательно), а обозначают перекрывающиеся половины каждой p-АО. Комбинирование двух p-АО приводит к образованию двух ,вращательно-симметричных молекулярных орбиталей. одной связывающей -МО и одной разрыхляющей *-МО. Образующаяся связь является _р-p-связью.

На рис. 5 СЛ. 8 (0) показано образование _р-p-связи из двух p-АО фтора.

Рис. 5. Энергетическая диаграмма образования -связи в молекуле F₂

В образовании -связи участвуют по одной орбитали с p-подуровня каждого атома фтора, остальные p-АО (указанные отдельно) формируют -МО, Электроны заполняют связывающую -МО, которая по энергии ниже, чем исходные p-АО. Оба атома фтора связываются в молекулу F₂: СЛ. 8 (1).

4.3. Ковалентные -связи между s- и p-орбиталями

Атомные s- и p-орбитали также могут перекрываться и комбинироваться в молекулярные орбитали рис. 6 СЛ. 9.

Рис. 6. Образование ковалентной связи при перекрывание атомных s и p-АО.

Перекрывающаяся половина p-АО по знаку совпадает со сферически симметричной s-АО. В результате комбинирования s- и p-АО формируются две вращательно-симметричные молекулярные орбитали: одна связывающая -МО и одна разрыхляющая *-МО. Образующаяся ковалентная связь называется _s-p-связью.

На рис. 7 СЛ. 10 представлена энергетическая диаграмма образования _s-p-связи между атомом водорода Н и атомом хлора С1.

Рис. 7. Энергетическая диаграмма образования -связи в молекуле HCl

В образовании связи принимают участие 1s-АО водорода и одна p-АО хлора, содержащая неспаренный электрон, (не участвующие в связи остальные р-АО хлора, содержащие электронные пары, на рис. 7 указаны отдельно; s-АО хлора также не участвует в формировании связи и на рис. 7 не показана). Хлор — более электроотрицательный элемент, чем водород, поэтому p-подуровень атома хлора располагают на энергетической диаграмме ниже, чем s-подуровень атома водорода. Два электрона заполняют связывающую -МО, которая по энергии ниже исходных 1s- и 3p-АО. Оба атома объединяются в молекулу хлороводорода: H+ClHCl.

В соответствии с атомной моделью Бора при образовании ковалентной связи Н—С1 создается октет валентных электронов вокруг атома хлора, но лишь дублет электронов вокруг атома водорода.

4.4. Ковалентные -связи между p-орбиталями

Образование химической связи возможно и между двумя атомами, содержащими валентные p-подуровни. При сближении атомов вдоль оси в первую очередь происходит перекрывание между двумя p_x-АО, которые и образуют _p-p -связь. Однако это не исключает последующего взаимодействия р_у- и р_z-АО обоих атомов. Комбинирование двух р_z-АО или двух р_y-АО (хотя и не настолько энергетически выгодное, как при образовании -связи) приводит к формированию молекулярных орбиталей иного |чем -МО) вида. Эти орбитали не являются вращательно-симметричными (какими были _s-p -МО), но лежат симметрично относительно плоскости, включающей оси х обоих атомов (рис. 8 СЛ. 11 (0)).

Рис. 8. Образование _p-p-связей из двух р_z-орбиталей (а) и из двух р_у-орбиталей (б)

Такие молекулярные орбитали называются связывающими -МО, а образующиеся связи — соответственно _p-p-связями.

Молекулярные орбитали -типа комбинируются из p-орбиталей одинаковой пространственной ориентации (либо из двух р_y-АО, либо из двух р_z,-АО).

Комбинирование различных по ориентаций орбиталей, например р_y- и р_z-АО, как показано на рис. 9 СЛ. 11 (1), пространственно невозможно из-за различия знаков.

Рис. 9. Схема, иллюстрирующая отсутствие перекрывания и невозможность образования связи между различными по ориентации p-орбиталями

В предельном случае, т. е. при перекрывании p-орбиталей всех трех ориентаций, образуются одна -связь. Химическая -связь — это результат прямого перекрывания p-орбиталей, а -связи— результат бокового перекрывания p-орбиталей рис. 10 СЛ. 12.

Рис. 10. Перекрывание орбиталей с образованием  и -связей: (а) прямое перекрывание по х, боковое по у и (б) прямое по у и боковое по х.

Поскольку -связь может образовываться и без сопутствующего формирования -связи, а -связь, наоборот, образуется, когда первая пара p-АО уже вступила в прямое перекрывание и образовала -связь, то различают -составляющую и -составляющую единой ковалентной связи.