Справочники / Врублевский А.И. Химия. Теоретический курс для подготовки к ЕГЭ

беспредельна, а ограничена вполне определенным максималь­ ным числом. Например, атом водорода может образовать толь­ ко одну ковалентную связь, а атом углерода — максимально четыре ковалентные связи.

Насыщаемость ковалентной связи обусловлена ограничен­ ным числом валентных электронов (точнее, ограниченными валентными возможностями, если учесть образование связей по донорно-акцепторному механизму) для данного атома (в атоме водорода такой электрон один, а в атоме углерода — четыре).

Направленность ковалентных связей означает, что каждая

молекула имеет определенное пространственное строение (геометрию, стереохимию). Геометрия молекулы определяется величинами валентных углов связей, т. е. углов между вооб­ ражаемыми прямыми, проходящими через ядра атомов. Каждая молекула имеет свое строение, так как взаимодействие АО, имеющих определенную форму и взаимную ориентацию, осу­ ществляется не произвольно, а в направлении их максималь­ ного перекрывания. С учетом сказанного легко объяснить угловую форму молекулы H2Se (s-AO атома Н перекрываются с

направленными под углом 90° относительно друг друга 4/9-АО атома Se) и пирамидальное строение молекулы фосфина РН3 (5-АО атома Н перекрываются с Зр-АО атома Р, расположен­

ными по осям X, у, Z)'.

В табл. 4.1 приведены структурные характеристики (про­ странственная конфигурация, тип связей, полярность) некото­ рых молекул и ионов, а также веществ. Более детально фак­ торы, влияющие на геометрию молекулы, обсуждаются после примера 4.4.

Строение молекул надежно устанавливается эксперименталь-

||но с использованием различных физических методов. Для объяс­ нения причин формирования той или иной структуры, предска­ зания геометрии молекул разработаны различные теоретические модели. Наиболее простые для понимания — модель отталки­ вания валентных электронных пар (модель ОВЭП) и модель гибридизации валентных атомных орбиталей (модель ГВАО).

Основой всех (в том числе и двух упомянутых) теоретических моделей, объясняющих строение молекул, является следующее положение: устойчивому состоянию молекулы (иона) отвечает такое пространственное расположение ядер атомов, при котором взаимное отталкивание электронов валентного слоя будет мини­ мальным.

При этом учитывается отталкивание электронов как участвую­

щих в образовании химической связи (электроны связи), так и

Iне участвующих (неподеленные пары электронов). Принимается во внимание, что орбиталь связывающей электронной пары ком-

Iпактно сосредоточена между двумя атомами и поэтому занима­ ет меньшее пространство, чем орбиталь неподеленной пары электронов. По этой причине отталкивающее действие несвязы­ вающей (неподеленной) пары электронов и ее влияние на валент­

ные углы выражены сильнее, чем связывающей.

Модель ОВЭП. Эта теория исходит из следующих основных | положений (излагается упрощенно):

•геометрию молекулы определяют только ст-связи (но не л-);

•углы между связями зависят от числа неподеленных пар электронов центрального атома.

Данные положения следует рассматривать совместно, по-

\скольку и электроны химической связи, и неподеленные пары

электронов отталкиваются друг от друга, что в итоге приводит

Iк формированию такой структуры молекулы, при которой это отталкивание будет минимальным.

Рассмотрим с позиций метода ОВЭП геометрию некоторых

молекул и ионов; электроны о-связи будем обозначать двумя \ точками (:), неподеленные пары электронов — условным сим- I волом «3D или <j^)) или черточкой.

Начнем с пятиатомной молекулы метана СН4. В этом случае I центральный атом (этом углерода) полностью исчерпал свои