6) Химическая связь. Типы и характеристики химических связей.

1. Химическая связь возникает при взаимодействии атомов, обуславливающем образование устойчивой двух- или многоатомной системы (молекулы, кристалла и др.). Основными типами химической связи являются ковалентная, ионная и металлическая.

Характеристики химической связи.

1. Энергия связи – это та энергия, которая выделяется при образовании химической связи или затрачивается на ее разрыв, выражается в кДж/моль

2. Длина связи (межъядерное расстояние) – это расстояние между ядрами атомов в молекуле, выражается в нм. Длины связей обусловлены в основном размерами реагирующих атомов.

3. Валентные углы – это углы между направлениями химических связей в многоатомных молекулах, т.е. углы между прямыми линиями, соединяющими ядра атомов в молекуле. Валентные углы зависят от пространственной структуры образуемой молекулы.

7) Метод валентных связей. Основные положения метода. Свойства ковалентной связи в рамках метода вс.

Ковалентная химическая связь

Химическая связь между атомами, осуществляемая обобществленными электронами, называется ковалентной связью. Она являются универсальным типом химической связи. Ковалентная связь возникает как между одинаковыми атомами (например, в молекулах H₂, N₂, Cl₂), так и между разными атомами (например, в молекулах H₂O, NH₃, CO₂).

Метод валентных связей

Согласно этому методу, одинарную химическую связь образуют два электрона с противоположными спинами, принадлежащие двум атомам. При этом происходит перекрывание электронных облаков взаимодействующих атомов с образованием области повышенной электронной плотности в межъядерном пространстве.

Направленность связи обусловливает молекулярное строение органических веществ и геометрическую форму их молекул. Углы между двумя связями называют валентными.

Насыщаемость – способность атомов образовывать ограниченное число ковалентных связей. Количество связей, образуемых атомом, ограничено числом его внешних атомных орбиталей.

Полярность связи обусловлена неравномерным распределением электронной плотности вследствие различий в электроотрицательностях атомов. По этому признаку ковалентные связи подразделяются на неполярные и полярные.

Поляризуемость связи выражается в смещении электронов связи под влиянием внешнего электрического поля, в том числе и другой реагирующей частицы. Поляризуемость определяется подвижностью электронов. Электроны тем подвижнее, чем дальше они находятся от ядер.

8) Сигма и пи связи. Особенности перекрытия электронных облаков при этих видах связи. Гибридизация атомных орбиталей, типы гибридизации.

По характеру перекрывания электронных облаков различают (сигма)-связи, (пи)-связи.

1. -Связь осуществляется при перекрывании электронных облаков вдоль линии соединения ядер атомов. В образовании этой связи могут участвовать все атомные орбитали.

2. -Связи реализуются за счет перекрывания электронных облаков p- и d-типов с образованием двух областей перекрывания, расположенных по разные стороны от линии соединения ядер атомов.

Гибридизация атомных орбиталей

Если у атома, вступающего в химическую связь, имеются разные АО (s-, p-, d- или f- АО), то в процессе образования химической связи происходит гибридизация (смешение) АО, т.е. из разных АО образуются одинаковые (эквивалентные) АО.

1. При смешивании одной s- и одной p-орбитали реализуется sp-гибридизация. Например, в молекуле гидрида бериллия BeH₂ атом бериллия Be 1s²2s² находится в возбужденном двухвалентном состоянии:

а неспаренные электроны располагаются на разных (s и p) орбиталях:

Рис.1.10 Схема sp- гибридизации

Таким образом, sp-гибридизация приводит к образованию двух равноценных электронных облаков, расположенных под углом 180 друг к другу, следствием чего является линейная форма молекулы гидрида бериллия

2. Смешивание одной s- и двух p-орбиталей приводит к sp²-гибридизации электронных облаков. Так, в молекуле трифторида бора атом бора (B 1s²2s²2p¹) находится в возбужденном трехвалентном состоянии

Таким образом, sp²-гибридизация приводит к образованию трех равноценных гибридных электронных облаков, расположенных под углом 120 друг ко другу. Перекрывание этих облаков с одноэлектронными орбиталями фтора 1s²2s²2p⁵

приводит к структуре молекулы BF₃ в виде правильного треугольника с углами связей FBF равными 120

3. При смешивании одной s- и трех p-орбиталей реализуется sp³-гибридизация. Например, в молекуле метана CH₄ атом углерода C 1s²2s²2p² находится в возбужденном четырехвалентном состоянии

Рис. 1.12 Схема sp³ - гибридизации

При sp³-гибридизации образуются четыре равноценные гибридные орбитали, направленные от центра к вершинам правильного тетраэдра под углом 109,5, что приводит к тетраэдрической структуре молекулы CH₄