4.4. Свойства ковалентной связи

К ним относятся насыщаемость, направленность и поляризуемость.

Насыщаемость – это способность атома использовать все свои валентные возможности.

Валентность – это свойство атома элемента присоединять или замещать определенное число атомов другого элемента. Количественно она определяется номером группы в периодической системе Д.И. Менделеева, т.е. от единицы до восьми.

Мерой валентности может служить число химических связей, образуемых данным атомом с другими атомами. В представлении метода валентных связей числовое значение валентности равно числу ковалентной связей, которые образует атом.

Направленность. Атомные орбитали направлены в пространстве, следовательно, и химические связи, возникающие при перекрывании атомных орбиталей, имеют также определенную направленность.

Направленность и валентный угол обусловливают геометрию молекулы. При изучении геометрии молекул было обнаружено два противоречия:

1. отклонение реальных валентных углов от теоретически ожидаемых;

2. равноценность связей, образованных энергетически неравноценными орбиталями. Для объяснения этих противоречий в химию была ведена концепция гибридизации.

Гибридизация АО

Гибридизация АО – это смешивание и выравнивание АО, образующих -связи, по форме и энергии. Другими словами, это состояние центрального атома, когда из n неравноценных орбиталей образуется столько же равноценных, но гибридных орбиталей.

Гибридная орбиталь имеет форму искаженной гантели . Различают несколько типов гибридизации:

Возможны и другие типы гибридизации, например, sp³d².

4.5. Геометрия молекул

По типу гибридизации центрального атома можно прогнозировать геометрию несложных молекул. Однако, гибридные орбитали, имеющие пару электронов, не всегда участвуют в образовании связей. Электронная пара, не образующая связь, называется неподеленной. Поэтому одному типу гибридизации может соответствовать несколько видов молекул.

Таблица

Геометрические формы молекул

4.6. Поляризуемость

Поляризуемость – это способность электронов в молекуле и атоме смещаться под действием внешнего электрического поля и зависящая от объема частицы. Молекула или атом могут поляризоваться также под действием других молекул, например партнера по реакции.

Графически поляризуемость изображается прямой или изогнутой стрелкой, направленной к более электроотрицательному атому:

δ+ δ− δ+ δ−

Н → Сl C = O

Полярная связь – это ковалентная связь между атомами с различной электроотрицательностью. При образовании полярной связи область перекрывания электронных облаков смещается в сторону атома с большей ЭО. Например, в молекуле хлороводорда

Чем больше разность величин ЭО связанных атомов, тем больше полярность связи.

Полярность молекулы определяется полярностью связей в этой молекуле и их взаимным расположением. Например в молекуле HCl существует только одна полярная связь. Эта молекула является полярной. В ней есть центр положительного заряда (на атоме Н) и центр отрицательного заряда (на атоме Cl). Полярные молекулы являются диполями. Схематично диполь изображается так:

+ −

← l →

Количественной характеристикой полярности связи (молекулы) является дипольный момент (µ), равный µ = δ · l, где δ – величина заряда, l – длина диполя.

При значительной поляризации возможен даже разрыв связи по гетеролитическому или гомолитическому и механизму: