Электив по Общей химии в осеннем семестре по теме: «Химическая связь. Метод валентных связей».

Развитие представлений о природе химической связи.

Причина соединения элементов и составляющих их атомов занимала ученых на протяжении всей истории развития хими­ческой науки. Остановимся на более поздних теориях.

Согласно теории И. Я. Берцелиуса (1810) атомы всех элементов имеют два полюса, несущих противоположные по знаку электрические заряды. Взаимодей­ствие противоположных по знаку полюсов различных атомов и приводит к воз­никновению химической связи. Однако с позиций этой теории невозможно было объяснить взаимодействие атомов одного и того же элемента (например: Н + Н = Н₂, С1 + С1 = С1₂), она оказалась бессильной объяснить образование многих органических соединений, в частности замещение в этих соединениях электроположительного, по определению Берцелиуса, водорода на электроотри­цательный хлор.

Стремясь удержаться на позициях своей электрохимической теории хими­ческой связи, Берцелиус (1827) выдвинул не совместимую с материалистиче­скими воззрениями виталистическую теорию органических соединений (от лат. vitalis — жизненный), согласно которой органические вещества могут возникать только в результате жизнедеятельности организмов при посредстве таинственной «жизненной силы» и не могут быть получены непосредственно из минеральных веществ. Приготовление Ф. Велером (1828) типично органического вещества — мочевины СО(NH₂)₂ — из неорганических веществ цианата серебра и хлорида аммония и последующие синтезы органических веществ из минеральных нанесли решительный удар виталистическим взглядам. И сейчас реакционной философией предпринимаются отдельные попытки возродить виталистическую теорию. На фоне успехов современной органической химии, синтезирующей даже такие слож­ные органические вещества, как белки, ферменты и гормоны, эти потуги к воз­рождению витализма представляются смехотворными.

Выдающийся русский химик А. М. Бутлеров (1861) изложил основы разра­ботанной им теории химического строения. По Бутлерову, химическая связь, или химическое сродство, обладает свойством насыщаемости. Соединение атомов в молекулы происходит в соответствии с их валентностью, обозначаемой опреде­ленным числом черточек. Свободных валентностей у атомов в соединениях нет, каждый из них проявляет неизменную валентность, например углерод — IV, кислород — II, водород — I и т. д.

Бутлеров впервые указал на то, что атомы, образуя молекулы сложных хими­ческих соединений, оказывают друг на друга столь значительное влияние, что свойства их в составе простых веществ и сложных соединений могут быть весьма различными. Его теория, оказав положительное влияние на развитие органиче­ской химии, все же страдала известным формализмом и не позволяла вскрыть природу химической связи, объяснить ее специфичность, насыщенность и направ­ленный характер. В противоречии с постепенно накапливающимися химической наукой фактами находились и представления Бутлерова о постоянной валент­ности атомов.

Объяснение природы сил, обусловливающих химическую связь атомов в молекулах, стало возможным лишь после уста­новления электронного строения атомов. Все современные теории химической связи при всем их различии сходятся в одном: обра­зование химической связи всегда сопровождается существенной перестройкой электронных оболочек связывающихся атомов. При этом важно, что эта перестройка электронных оболочек затраги­вает в основном наиболее подвижные валентные или связевые электроны внешнего, а в некоторых случаях предвнешнего и второго извне уровней.

Химическая связь – взаимодействие отдельных атомов или честиц, приводящих к образованию устойчивых агрегатов или молекул, сопровождающееся перестройкой электронных слоев.

Сигма-связь – связь, образованная по линии, соединяющей ядра атомов.

Пи-связь – связь, образованная боковым перекрыванием негибридных p, d, f – орбиталей.

Химическая связь образуется только в том случает, если при сближении атомв полная энергия системы (сумма кинетической и потенциальной энергий) понижается.

Химическая связь большей частью осуществляется образованием электронной пары. В зависимости от соотношения электроотрицательностей элементов электронная пара может или полностью находиться у одного из них (ионная связь), или принадлежать им в одинаковой степени (типично или чисто ковалентная связь), или находиться в промежуточном состоянии (полярная связь).