3.6. Полярность и поляризуемость химической связи

Ковалентная связь, в которой обобществленная электронная плотность (обобществленные электроны, связующее электронное облако) симметрична по отношению к ядрам взаимодействующих атомов, называется неполярной ковалентной связью. Такая связь реализуется в молекулах простых веществ, состоящих из одинаковых атомов (Н-Н, О=О, Cl-Cl, N≡N и т. д.). Она может появляться между разными атомами, обладающими одинаковой относительной электроотрицательностью.

Ковалентная связь с несимметричным распределением обобществленной электронной плотности называется полярной ковалентной связью.

Если связь образована атомами разной природы и один из атомов сильнее притягивает электроны, то обобществлённая электронная пара смещается в сторону этого атома. В этом случае возникает полярная ковалентная связь. Заряды атомов в молекуле, возникающие из-за различия в электроотрицательностях, называют эффективными (δ). Эффективный заряд δ можно установить экспериментально, в молекуле HCl δCl= -0,18, δн= +0,18 абсолютного заряда электрона. Вследствие этого возникает диполь, представляющий собой электрически нейтральную систему с двумя одинаковыми по величине положительными и отрицательным зарядами, находящимися на определенном расстоянии (длина диполя) ℓ друг от друга. Мерой полярности связи служит электрический момент диполя , равный произведению эффективного заряда δ на длину диполя ℓ.

Поляризуемость характеризует способность становиться полярной (или более полярной) в результате действия на молекулу внешнего электрического поля. В результате поляризации может произойти полный разрыв связи с переходом связывающей электронной пары к одному из атомов и образованием отрицательного и положительного ионов.

12. Механизмы образования ковалентной хим.Связи

Различают два механизма образования ковалентной связи: обменный и донорно-акцепторный.

Обменный механизм образования ковалентной связи заключается в том, что каждый из соединяющихся атомов предоставляет на образование общей электронной пары (связи) по одному неспаренному электрону. Электроны взаимодействующих атомов должны при этом иметь противоположные спины(↓↑)

Спин-вектор магнитного поля. Обр-е водорода

При сближении атомов водорода происходит проникновение их электронных облаков друг в друга, которое называется перекрыванием электронных облаков (рис. 3.2), электронная плотность между ядрами возрастает. Ядра притягиваются друг к другу. Вследствие этого снижается энергия системы. При очень сильном сближении атомов возрастает отталкивание ядер.

Н ∙ + ∙ Н→Н : Н или Н ∙ + ∙ Н→Н – Н .

В общем виде для молекул АВ других веществ:

А ∙ + ∙ В = А : В .

Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи заключается в том, что одна частица – донор – представляет на образование связи электронную пару, а вторая – акцептор – свободную орбиталь:

В = А : В .А : +

донор акцептор

Рассмотрим механизмы образования химических связей в молекуле аммиака и ионе аммония.

Атом азота имеет на внешнем энергетическом уровне два спаренных и три неспаренных электрона. Атом водорода на s – подуровне имеет один неспаренный электрон.

В молекуле аммиака неспаренные 2р – электроны атома азота образуют три электронные пары с электронами 3-х атомов водорода:

В молекуле NH3 образованы 3 ковалентных связи по обменному механизму.

Образование комплексного иона – иона аммония.

NH3 + H+ = NH4+

У атома азота остается неподелённая пара электронов , т. е. два электрона с антипараллельными спинами на одной атомной орбитали.

Атом азота молекулы аммиака является донором, а ион водорода – акцептором. в ионе NH4+ все четыре связи равноценны и неразличимы, следовательно, в ионе заряд делокализован (рассредоточен) по всему комплексу.