Рост электроотрицательности
Рис. 3. Шкала электроотрицательности Полинга
Углерод, связанный с элементами, расположенными в шкале вправо от него, оказывается положительным концом диполя. Углерод, связанный с элементами, расположенными в шкале левее, оказывается отрицательным концом диполя.
Электроотрицательность характеризует способность атома притягивать электроны от связанных с ним атомов, т. е. характеризует напряженность положительного электрического поля данного атома. Наоборот, электроположительность отражает способность атома отталкивать электроны и свидетельствует о преобладании отрицательного электрического поля.
Не следует путать полярность связи с полярностью молекулы. Многие неполярные молекулы имеют полярные, отдельно взятые ковалентные связи. Например, молекула четыреххлористого углерода в целом является неполярной молекулой, несмотря на то, что каждая из отдельно взятых ковалентных связей является полярной.
3.1.3. Поляризуемость ковалентной связи
Поляризуемостью ковалентной связи называют способность ее к поляризации, т. е. смещению электронов, ее образующих, по отношению к ядрам и атомных ядер по отношению друг к другу под влиянием внешнего электрического поля. В результате такой деформации в молекуле индуцируется дипольный момент Мα, величина которого пропорциональна напряженности поля и поляризуемости молекулы, зависящей от ее структуры.
Мα = α • J,
где: Мα - наведенный дипольный момент;
J - напряженность поля;
α - коэффициент поляризуемости.
Поляризация молекулы, находящейся во внешнем электрическом поле равна сумме атомной поляризации РА и электронной поляризации РЕ. Если молекула полярна, то во внешнем электрическом поле, кроме того, происходит ее ориентация: положительным полюсом она поворачивается в сторону отрицательного заряда и, наоборот, это обусловливает так называемую ориентационную поляризацию (РМ). Таким образом, общая поляризация молекулы (Р) во внешнем электрическом поле равна сумме атомной, электронной и ориентационной поляризации: Р = РА + РЕ + РМ.
Поляризуемость отдельных молекул, атомов, ионов и т. п. обусловливается способностью электронов смещаться под влиянием электрического поля. Очевидно, что эта способность тем больше, чем больше размеры атома или иона. Поляризуемость возрастает внутри одной и той же группы периодической системы элементов по мере увеличения номера периода.
Способность ковалентной связи к поляризации в гораздо большей степени влияет на реакционную способность молекул по отношению к полярным реагентам, чем полярность связи. Так
3.2. Донорно-акцепторное взаимодействие
Двухэлектронная (ковалентная) связь может образоваться не только в том случае, если каждый из атомов-партнеров связи дает по одному электрону (см. рис. 3 а), но и тогда, когда у одного из образующих молекулу атомов имеется неподеленная электронная пара, а у другого атома не заполнена внешняя оболочка (см. рис. 3.б), например, если имеется секстет электронов вместо устойчивого октета.
Атом, отдающий свои электроны в общее владение, заряжается положительно и называется донором, а атом, принимающий пару электронов, заряжается отрицательно и называется акцептором. Такой способ образования ковалентной связи называется донорно-акцепторным взаимо-действием, а саму связь иногда называют донорно-акцепторной или координационной связью. В конечном счете, здесь образуется полярная ковалентная связь (с положительным зарядом у донора и с отрицательным - у акцептора).
Так, например, при взаимодействии триметилбора с аммиаком образуется продукт, называемый аминобораном, в котором связь между азотом и бором осуществляется электронной парой, до соединения принадлежащей азоту, при этом азот оказывается заряженным положительно, а бор отрицательно.
В основе ионной связи лежит электростатическое взаимодействие между ионами - положительно заряженными катионами и отрицательно заряженными анионами, их радиус действия 2-3 Ао, а энергия 20 ккал/моль.
При образовании ионной связи один атом отдает один или несколько внешних электронов и становится положительно заряженным ионом, при этом в большинстве случаев образовавшийся ион имеет устойчивую внешнюю оболочку атома инертного газа, ближайшего по периодической системе Менделеева. Другой атом приобретает один или несколько электронов и становится отрицательно заряженным ионом, последний обычно имеет внешнюю оболочку инертного газа. Эти разнополярные ионы притягиваются друг к другу силами электростатического взаимодействия с образованием нейтральных молекул.
Характерной особенностью молекул с ионной связью является их склонность к ассоциации, энергия которой имеет тот же порядок величины, что и энергия исходной связи. Благодаря этому соединения с ионной связью дают кристаллические решетки с высоким координационным числом (так, у NaCl координационное число равно шести).
Ионную связь называют электровалентной или гетерополярной.