3 Связи: σ- и две π – связи, механизм образования - обменный

структура молекулы -линейная

δ – связь - образуется при перекрывании двух d-облаков, расположенных в параллельных плоскостях 4-мя лепестками

молекула	связь	Есв, кДж /моль	lсв, нм	Вывод
О2	О = О	498,7	0,120	Кратность связи ↑ Есв ↑
N2	N º N	945,6	0,109

3. Полярность

неполярная связь образована атомами с одинаковой ЭО (DЭО = 0): Н₂, О₂ и т.д.

полярная связь образована атомами с различной ЭО

Молекула НCl

H …1s¹

Cl …3s²3p⁵

Механизм образования связи — обменный

Ð = 180°, структура - линейная

ЭО(Cl) = 3,0, ЭО(Н) = 2,1

Þ H^+qCl^-q

(-q) – эффективный заряд атома Cl

(+q) – эффективный заряд атома Н

Количественная мера полярности связи - электрический момент диполя связи

= q×l_д. (Кл×м)

q – эффективный заряд атома

l_Д – длина диполя - расстояние между центрами тяжести

эффективных зарядов (+q и –q)

Молекула	DЭО		Вывод
Н2	0	0	Чем ↑ DЭО, тем ↑ mсв, ð связь более полярная
НСl	0,90	1,03
НBr	0,74	0,78
HI	0,40	0,38

Лекция 5. Метод валентных связей

Гибридизация атомных орбиталей

Гибридизация – выравнивание АО (близких по Е) атома по форме и энергии

s-p –гибридная орбиталь «неравномерная восьмерка»

sp –гибридизация

s- АО р- АО s-p -гибридные sp- гибридизация АО

орбитали Ð180⁰

• Гибридные АО в пространстве максимально удалены друг от друга пронстранстве

• Перекрывание гибридных АО по s-связи сильнее, чем негибридных Þ Е гибр. связей ↑ Þ устойчивость частицы максимальна

s p² –гибридизация

s- АО р- АО s-p -гибридные sp²- гибридизация АО

орбитали Ð120⁰

АО расположены в одной плоскости

sp³ –гибридизация

s- АО р- АО s-p -гибридные sp³- гибридизация АО

орбитали Ð109,4⁰

АО расположены в пространстве

от центра тетраэдра к его вершинам

Структура многоатомных молекул

1.Трехатомные молекулы (АВ₂)

А: центральный атом (ЦА) s-, d- металл с В*= 2 (валентные е^- : s, p)

В: одновалентный атом

BeH₂, CaI₂, CdCl₂, ZnBr₂ и т.п (многие гидриды и галогениды Me)

Молекула BeH₂

Если валентные е^- центрального атома находятся на различных подуровнях (s, p) – имеет место гибридизация АО

Н Ве в Н

sp-гибридизации

s – связи, механизм образования: обменный

ЭО(Ве) = 1,5; ЭО(Н) = 2,1; ∆ЭО ¹0 Þ m_св ¹ 0 Þ связи полярные

Полярность многоатомных молекул

- электрический момент диполя молекулы

равен векторной сумме электрических моментов диполей всех связей:

=

Если = 0 Þ молекула неполярная

Если ¹ 0 Þ молекула полярная

! Полярность молекулы зависит от ее геометрической структуры

! если гибридные АО центрального атома взаимодействуют с

АО других одинаковых атомов ( одинаковы) Þ

молекулы неполярные (СН₄, ВF₃).

! если гибридные АО взаимодействуют с АО разных атомов

( различны) Þ молекулы полярные (CH₂Br₂, ВF₂Cl)

Н ¬ Be ® Н

= = 0 молекула неполярная

2. Четырехатомные молекулы (АВ₃)

А: ЦА - элемент IIIА подгруппы с В*= 3

В: одновалентный атом

ВH₃, AlCl₃, GaI₃ и т.п. молекулы

Молекула ВCl₃

σ- связи, механизм образования: обменный

ЭО(В) = 2,0; ЭО(Cl) = 3,0, ∆ЭО ¹0

Þ m_св ¹ 0 Þ связи полярные

структура молекулы – треугольная

• Ð120⁰

= = 0 Þ молекула неполярная

!Валентные е^- бора находятся на разных подуровнях (s, p, p)

sp ² –гибридизация АО атома В

3. Пятиатомные молекулы (АВ₄)

А: ЦА - элемент IVА подгруппы с В*= 4

В: одновалентный атом

СH₄, GeCl₄, PbI₄ и т.п. молекулы

CH₄ (метан)

!Валентные е^- ЦА находятся на разных подуровнях (s, p, p, p)

sp ³ – гибридизация АО

σ- связи, механизм образования: обменный

ЭО(C) =2,5; ЭО(Н) = 2,1 ∆ЭО ¹0 Þm_св ¹ 0 Þ

связи полярные

структура – тетраэдрическая

Ð109,3⁰

= = 0 → молекула неполярная

. Четырехатомные молекулы (ВА₃)

А: ЦА - элемент VА подгруппы с В⁰= 3

В: одновалентный атом

PCl₃, AsH₃, SbI₃ и т. п. молекулы

Молекула SbH₃

!Валентные е^- ЦА находятся на одном подуровне (p) гибридизации АО нет

σ- связи, механизм образования: обменный

• ЭО(Sb) =1,9; ЭО(Н) = 2,1 ∆ЭО ¹0 Þm_св ¹ 0 Þ связи полярные

• структура молекулы – пирамидальная

• = ≠ 0 Þ молекула полярная

Трехатомные молекулы (В₂А, АВ₂ )

А: ЦА - элемент VIА, IVA подгруппы с В⁰= 2

В: одновалентный атом

! Валентные е^- ЦА (S) на одном подуровне (p)

гибридизации АО нет

2. σ - связи, механизм образования: обменный

ЭО(S) = 2,5; ЭО(Н) = 2,1 ∆ЭО ¹0 Þm_св ¹ 0 Þ

связи полярные

структура – угловая

= ≠ 0 Þ молекула полярная

Молекулы NН₃ и Н₂О

Молекула	Валентный угол, 0	↑ R ат р- элемента, ↑ l св ↓ эффект отталкивания и орбиталями связей валентный угол↓	Молекула	Валентный угол, 0
H2O	104,5		NH3	107,3
H2S	92,1		PH3	93,6
H2Se	90,9		AsH3	92,1
H2Te	90,2		SbH3	91,7

! Метод ВС не объясняет сильно отличающуюся от 90⁰ величину углов в молекулах NН₃ и Н₂О, определенную методом рентгеноструктурного анализа.

Предполагают:

sp³ – гибридизацию АО азота «N» и кислорода «О».

N…2s²2p³ O…2s²2p⁴

sp³ sp³

H 1s¹ H 1s¹ H1s¹ Н 1s¹ Н 1s¹

ИОННАЯ СВЯЗЬ

● связь, образованная в результате электростатического

взаимодействия ионов

● предельный случай полярной ковалентной связи

● образуется при взаимодействии элементов значительно

различающихся по электротрицательности (∆ЭО ≥ 1,7)

(элементы IA, IIA + VIA, VII подгрупп)

cильное смещение е^- - плотности приводит к образованию ионов:

Na - ē→ Na ⁺ (катион) Cl + ē→Cl^- (анион)

ЭО (Na) = 0,9 ЭО (Cl) = 3,0

● чисто ионной связи не существует

● долю ионного характера связи называют степенью ионности

● степень ионности связи ↑ c ↑∆ЭО, образующих ее атомов

Ионная связь не обладает

● насыщаемостью

●направленностью

●повышенной е^- -плотностью в области связывания

! Понятие валентности к ионной связи неприменимо

Ионные кристаллы - гигантские полимерные молекулы

Формулы (NаСl, СаF₂ ) - отражают лишь состав

● Каждый ион окружен сферическим электрическим полем, действующим на любой другой ион

● Сила взаимодействия ионов определяются величиной их заряда и расстоянием между ними по закону Кулона

● Ионные связи - прочные

● Кристаллические вещества ионного типа

- тугоплавкие (↑ Т пл),

- высокопрочные, но хрупкие

- растворяются в полярных растворителях (в Н₂О)

ионную структуру имеют в основном соединения щелочных и щелочноземельных металлов (солей, оксидов).

KF, KBr, KI, RbCl, MgO, CaO, BaO, NaNO₃, KNO₃, KCl, LiCl, LiNO₃ и др.

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

● реализуется в Ме, которые имеют кристаллическое строение

● При образовании кристалла Ме:

- АО сближающихся атомов перекрываются

- валентные ē всех атомов свободно перемещаются по

валентным АО, испытывая притяжение всех ядер

● Совокупность делокализованных, обобществленных, подвижных ē образует электронный газ

Металлическая связь

– притяжение между ионами в узлах Ме - кристалла и обобществленными делокализованными ē

- не обладает свойствами насыщаемости и направленности

- Е_{Ме-связи} < Е _{ков. связи}

Металл – плотноупакованная кристаллическая структура, в которой ионы атомов Ме, находящиеся в узлах металлической решетки связаны друг с другом электронным газом

Природа металлической связи обеспечивает свойства, характерные для всех металлов:

● характерный блеск

● высокая отражательная способность поверхности

● высокая тепло- и электропроводность

(вследствие наличия свободных электронов)

● ковкость и пластичность

(вследствие относительной подвижности ионов металлов в узлах решетки)