5. Химическая связь

Химическая связь – совокупность сил, действующих между атомами и обуславливающих устойчивость данной системы. Решающую роль в образовании химической связи играют не спаренные (валентные) электроны предвнешнего или внешнего энергетических уровней. Спаренные электроны при возбуждении способны распариваться, обеспечивая возможность образования большего числа химических связей. Валентность, обусловленная общим числом, имеющихся в атоме не спаренных электронов, называется спинвалентностью. Реакционная способность химической связи определяется ее количественными характеристиками, к числу которых относятся: длина, валентный угол и энергия.

Теория химической связи дает возможность описать распределение электронной плотности в молекуле. Химическая связь имеет место там, где электронная плотность между атомами наибольшая.

Для приближенной оценки электронной плотности между атомами существует два метода: метод молекулярных орбиталей (МО) и метод валентных связей (ВС). Различают следующие основные типы химической связи: ковалентную, осуществляемую общей парой электронов; ионную, как результат электростатического взаимодействия разных по заряду ионов (ионы образуются за счет полного перехода некоторых внешних электронов одного атома к другому, более электроотрицательному), и металлическую. Донорно-акцепторная и водородная связи рассматриваются как разновидности ковалентной связи.

Пример. Пользуясь электронной структурой атома кремния в возбужденном состоянии (см. пример 2 в разделе 3), объясните механизм образования молекулы и иона .

Решение. Атом фтора имеет электронную структуру

Ч

F

F

етыре не спаренных электрона возбужденного атома кремния участвуют в образовании четырех ковалентных связей с четырьмя атомами фтора, имеющими по одному не спаренному электрону:

F

F

Si

-ионы имеют электронную структуру – все валентные электроны в нём спарены:

Связь осуществляется за счет того, что два -иона дают свою пару электронов кремнию и занимают при этом его две вакантные -орбитали. Всего у атома кремния на внешней оболочке содержится 8 электронов.

Контрольные задания

81. Укажите тип химической связи в молекулах Приведите схему перекрывания электронных облаков. Какие типы химической связи реализуются в -ионе?

82. Опишите с позиций метода валентных связей (ВС) электронное строение молекулы и иона .

83. Установите пространственную структуру следующих молекул:

84. Сделайте выбор между плоскостной и пирамидальной моделью при определении пространственной структуры молекул Дайте объяснение.

85. Какую химическую связь называют водородной? Между молекулами каких веществ она образуется? Почему имея меньшую молекулярную массу, плавятся и кипят при более высоких температурах, чем их аналоги?

86. Сравните способы образования ковалентных связей в молекулах и ионе

87. Как метод валентных связей (ВС) объясняет линейное строение молекулы ВеС1₂ и тетраэдрическое строение молекулы ?

88. Сколько не спаренных электронов имеет атом хлора в нормальном и возбужденном состояниях? Чему равна валентность хлора в нормальном и возбужденном состояниях? Почему фтор не проявляет валентность, равную семи, хотя является электронным аналогом хлора?

89. Что такое -связь и -связь? Дайте объяснение на примере молекул

90. Определите тип гибридизации и геометрическую форму молекул Что такое энергия химической связи и длина связи?

91. Распределите электроны ионов по квантовым ячейкам. Какую валентность проявляют эти ионы в соединениях? Как метод ВС рассматривает строение молекулы

92. Приведите энергетическую схему строения гомоядерной молекулы в методе МО. Какая форма записи отражает строение этой молекулы? Как метод МО объясняет парамагнетизм кислорода?

93. Какая форма записи отражает строение гомоядерной молекулы азота в методе МО? Нарисуйте энергетическую схему строения этой молекулы. Как метод МО объясняет большую энергию диссоциации азота?

94. Приведите энергетическую схему строения гомоядерной молекулы в методе МО. Какая форма записи отражает строение этой молекулы?

95. Нарисуйте энергетическую схему строения гетероядерной молекулы в методе МО. Какая форма записи отражает строение этой молекулы? Чему равен порядок (кратность) связи в этой молекуле?

96. Какая форма записи отражает строение гетероядерной молекулы в методе МО? Приведите энергетическую схему строения этой молекулы. Чему равен порядок (кратность) связи в этой молекуле?

97. Как метод МО объясняет, почему молекулярный ион Не₂⁺ энергетически устойчив, тогда как молекула Не₂ не существует? Какая форма записи отражает в методе МО строение Не₂⁺? Обладает ли ион Не₂⁺ парамагнитными свойствами? Почему?

98. Как метод МО объясняет то, что в молекулярном ионе энергии связи (318 кДж/моль) больше, чем в молекуле (159 кДж/моль)? Какая форма записи отражает в методе МО строение и ?

99. Как метод МО объясняет то, что в молекулярном ионе энергия связи (644,3 кДж/моль) больше, чем в молекуле (497,9 кДж/моль)? Какая форма записи отражает в методе МО строение и ?

100. Какая форма записи отражает строение гомоядерной молекулы N₂ и гетероядерной молекулы в методе МО? Как метод МО объясняет значительное сходство в свойствах и ?