4.5.3. Электронные конфигурации молекул
Образование химической связи можно записать через электронные конфигурации атомов и молекул. Электронные конфигурации молекул записываются через обозначения МО. Например, образование химической связи в двухатомной молекуле лития может быть представлено через электронные конфигурации атомов и молекулы лития:
2 Li [1s2 2s1] Li2 [(σ 1s ) 2 (σ* 1s) 2 (σ 2s) 2].
Так как энергии σ 1s и σ* 1s взаимно компенсируют друг друга, то они не участвуют в образовании химической связи и называются внутренними несвязывающими МО, поэтому в сокращенной записи могут либо не записываться, либо иметь условное обозначение, например К. Соответственно сокращенная электронная конфигурация молекулы Li2 имеет формулу Li2 [К1 (σ 2s) 2 ] , молекулы Na2 – Na2 [К2 (σ 3s) 2 ] , молекулы Br2 – Br2 [К1 (σ 2s ) 2 (σ* 2s) 2 (π 2pУ) 2], молекулы N2 – N 2 [К1 (σ 2s ) 2 (σ* 2s) 2 (π 2pУ) 2 (π 2pZ) 2 (σ 2pX) 2 ] .
Образование химической связи в молекуле водорода можно представить электронными конфигурациями:
2 Н [1s1] Н2 [(σ 1s ) 2].
В
соответствии с энергетической диаграммой
(рис. 4.14) при образовании связи два 1s-
электрона окажутся на σ 1s-молекулярной
орбитали, а σ* 1s-орбиталь
будет незаполненной. Соответствующий
порядок связи равен
.
Молекулярный водород диамагнитен.
|
Рис. 4.13. Энергетическая диаграмма АО атомов водорода и МО молекул водорода.
При
взаимодействии атома и положительно
заряженного иона водорода образуется
молекулярный ион Н2+:
Н [1s1]
+ Н+
[1s0]
Н2+
[(σ 1s)1].
Порядок
связи МО равен
,
длина связи у молекулы Н2
меньше, а энергия связи больше, чем у
молекулярного иона Н2+
.
Метод МО указывает на возможность образования отрицательно заряженного молекулярного иона Н2–: Н [1s1] + Н– [1s 2] Н2– [(σ 1s ) 2 (σ* 1s ) 1].
Методы ВС и МО не исключают, а взаимно дополняют друг друга. Метод ВС позволяет объяснить химические связи и свойства многих соединений. Метод МО обеспечивает общий подход ко всем типам химических соединений.
4.6. Металлическая связь
Атомы большинства металлов на внешнем энергетическом уровне содержат один, два и реже три электрона. Из-за низкой энергии ионизации электроны в металле могут, отрываясь от атома переходить в межатомное пространство, становясь общими.
4.7. Межмолекулярное взаимодействие
4.7.1. Ван-дер-Ваальсовы силы
Межмолекулярное взаимодействие обусловлено Ван-дер-Ваальсовыми силами (электростатическими). Оно является значительно более слабым, чем химическая связь. Полярные молекулы (диполи) взаимодействуют противоположными полюсами, образуя ассоциаты. Диполи могут воздействовать на неполярные молекулы, превращая их в индуцированные (наведенные) диполи. Флуктуации электрической плотности в молекулах, ведут к появлению мгновенных диполей, которые, в свою очередь, индуцируют мгновенные диполи у соседних молекул. В результате взаимодействия мгновенных диполей энергия системы понижается.
Рис. 4.14. Ван-дер-Ваальсовы взаимодействия молекул: а – диполь-дипольное (ориентационное); б – дисперсионное; в – индукционное взаимодействие
Сжижение газов происходит благодаря возрастанию сил межмолекулярного взаимодействия при повышении давления и понижении температуры.