Типы связи: σ-, π- и -

С точки зрения метода валентных связей перекрывание орбиталей возможно, как на прямой соединяющей ядра атомов (линии связи), так и вне ее. Если область повышенной электронной плотности расположена на линии связи, такой тип связи называют σ -связью. Электронные орбитали p и d, могут участвовать в перекрывании вне линии связи, образуя связи π-типа, а d-орбитали еще и -связи (табл.4). Связи π и  обладают меньшей энергией, чем σ из-за небольшой области перекрывания.

Таблица 4. Типы перекрывания атомных орбиталей в методе ВС

	s-орбиталь	p-орбиталь	d-орбиталь
σ -связь
π-связь
-связь

Число связей между атомами в методе валентных связей называется кратностью связи. Чем больше кратность связи, тем больше энергия связи и тем меньше длина связи.

Гибридизация электронных орбиталей

Метод валентных связей позволяет наглядно объяснить пространственные характеристики многих молекул. Однако, привычного представления о формах орбиталей не достаточно для ответа на вопрос, почему при наличии у центрального атома разных – s, p, d – валентных орбиталей, образованные им связи в молекулах с одинаковыми заместителями оказываются эквивалентными по своим энергетическим и пространственным характеристикам. В двадцатые годы XIX века Лайнусом Полингом была предложена концепция гибридизации электронных орбиталей. Под гибридизацией понимают абстрактную модель выравнивания атомных орбиталей по форме и энергии.

Примеры формы гибридных орбиталей представлены в таблице 5.

Таблица 5. Гибридные sp, sp² , sp³ орбитали

Тип гибидизации	Преобразование	Геометрия молекул	Примеры
sp		линейная	BeH2, CO2 , ацетилен, карбин.
sp2		треугольник	BCl3, NO3– , этилен, графит
sp3		тетраэдр	SiH4, H2O, этан. алмаз

Концепцию гибридизации удобно использовать при объяснении геометрической формы молекул и величины валентных углов (примеры заданий 2– 5).

Алгоритм определения геометрии молекул методом ВС:

а. Определить центральный атом и количество σ-связей с концевыми атомами.

б. Составить электронные конфигурации всех атомов, входящих в состав молекулы и графические изображения внешних электронных уровней.

в. Согласно принципам метода ВС на образование каждой связи нужна пара электронов, в общем случае, по одному от каждого атома. Если неспаренных электронов центральному атому недостаточно, следует предположить возбуждение атома с переходом одного из пары электронов на более высокий энергетический уровень.

г. Предположить необходимость и тип гибридизации с учетом всех связей и, для элементов первого периода, неспаренных электронов.

д. Опираясь на вышеизложенные умозаключения изобразить электронные орбитали (гибридные или нет) всех атомов в молекуле и их перекрывание. Сделать вывод о геометрии молекулы и приблизительной величине валентных углов.

е. Определить степень полярности связи исходя из значений электроотрицательностей атомов (табл.6) Определить наличие дипольного момента исходя из расположения центров тяжести положительного и отрицательного зарядов и/или симметрии молекулы.

Таблица 6. Значения электроотрицательности некоторых элементов по Полингу

Элемент	H	Be	Al	B	C	Cd	Cl	F	Ga
	2,1	1,5	1,5	2,0	2,5	1,7	3,0	4,0	1,6
Элемент	О	Te	Hg	N	P	Pb	Si	Sn	Zn
	3,5	2,1	1,9	3,0	2,1	1,9	1.8	1,8	1.6