Химическая связь - это различные виды взаимодействия, обуславливающие устойчивое существование двух- и многоатомных соединений.
Условие возникновения химической связи -это частичное перекрывание электронных оболочек атомов, вступивших в контакт друг с другом.
Основные черты химической связи:
А) снижение общей энергии многоатомной системы по сравнению с суммарной энергией изолированных частиц, из которых эта система образована.
Б) Перераспределение электронной плотности в области связи по сравнению с простым наложением электронных плотностей несвязанных атомов, сближенных на расстояние связи.
Ковалентная связь.
Механизм образования ковалентной связи в молекуле Н2:
Н+ Н = Н2; Н = -436 кДж/моль
Энергия связи молекулы водорода равна 436кДж/моль. Это количество энергии, которое нужно затратить на разрыв 1 моля молекул водорода.
По закону Гесса то же количество выделится при взаимодействии двух атомов водорода.
Следовательно, система, состоящая из отдельных атомов водорода, неустойчива по сравнению с системой из тех же атомов, но объединенных в молекулу.
Объединяются атомы только с противоположными спинами.
На близких расстояниях, между атомами возникают электростатические силы двух типов:
1)силы притяжения между ядром одного атома и электроном другого;
2)силы отталкивания между ядрами атомов водорода и их электронами.
Проникновение электронных облаков взаимодействующих атомов друг в друга – это
перекрывание электронных облаков.
Между центрами ядер возникает молекулярное двух электронное облако, обладающее максимальной электронной плотностью в пространстве между ядрами.
Льюис предположил: устойчивые внешние электронные конфигурации у молекул могут возникнуть в результате обобществления электронов.
Связь, образованная за счёт обобществлённой пары электронов, поставляемых по одному от каждого атома называется
ковалентной связью.
Правило октета: стремление к созданию устойчивой электронной конфигурации благородного газа (2-х или 8-и электронной) при образовании химической связи.
Энергия и длина связи
Энергия выделяющаяся при образовании молекулы из атомов - это энергия связи (Е,
кДж/моль).
Чем больше энергия химической связи, тем устойчивее молекула.
Оптимальное расстояние между ядрами, при котором система имеет минимальную энергию - это длина связи (lсв, нм), (минимум на кривой энергии).
Длина связи зависит от размеров электронных оболочек и степени их перекрывания.
С уменьшением длины связи энергия связи растёт и соответственно, устойчивость молекул увеличивается.
Связь |
Есв, |
lсв,нм |
Связь |
Есв, |
lсв,нм |
|
кДж/моль |
|
|
кДж/моль |
|
H-I |
299 |
0,162 |
C-C |
348 |
0,154 |
H-Br |
360 |
0,142 |
>C=C< |
614 |
0,134 |
H-Cl |
432 |
0,128 |
-C C- |
839 |
0,120 |
H-F |
536 |
0,092 |
C O |
1040 |
0,113 |
Метод валентных связей (ВС)
1)Химическая связь между двумя атомами возникает как результат перекрывания атомных орбиталей с образованием электронных пар.
2)Атомы, вступающие в реакцию, обмениваются между собой электронами, которые образуют связывающие пары.
3)В соответствии с принципом Паули химическая связь образуется лишь при взаимодействии электронов с антипараллельными спинами
4)Характеристики химической связи (энергия, длина, полярность и др.) определяется типом перекрывания атомных орбиталей.
При сближении атомов с антипараллельными спинами происходит уменьшение энергии системы, т.к. увеличивается электронная плотность в пространстве между ядрами взаимодействующих атомов.
При сближении атомов с параллельными спинами энергия системы возрастает, и молекула не образуется.