
- •Лекция 12
- •Проблема химической связи – это центральная проблема химии, т.к. любой химический процесс включает
- •12.1 Химическая связь –
- •Частным случаем таких систем является молекула. Молекула – это устойчи- вая электронейтральная система,
- •Природа сил, действую- щих в многоатомных сис- темах, электрическая: притяжение разноименно заряженных частиц.
- •По характеру рас- пределения заря- женных частиц в веществе различа- ют несколько типов
- •Тип связи
- •Силы межмолекулярного взаимодействия
- •Энергия связи (Е, кДж/моль) – это
- •Чем больше энер- гия связи, тем прочнее химичес- кая связь.
- •Энергетический подход к описанию химической связи
- •Кривая потенциальной энергии молекулы Н2
- •0,074 нм – это длина связи в молекуле H2. Длина связи –
- •Ковалентная связь (КС)
- •Существует два кван- тово-механических подхода к описанию КС: метод валентных связей (ВС) и
- •Оба метода разра- ботаны в 30-е годы 20-го века и имеют свои достоинства
- •12.2.1 Основные положения метода ВС.
- •Валентность атома можно предсказать по числу неспаренных электронов в его стационарном и воз-
- •Валентные возможности атома серы
- •Валентные возможности атома серы
- •Валентные возможности атома серы
- •Общая валент- ность равна числу орбиталей атома, участвующих в об- разовании связей.
- •2. Единичную КС
- •Ковалентная связь –
- •Механизм образования КС
- •Обменный механизм – обобществление неспа- ренных электронов вза- имодействующих атомов
- •Донорно-акцептор- ный механизм – атом-
- •Кратность связи (n) равна числу общих электронных пар:
- •3. С точки зрения волновых представле- ний, образованию общей электронной пары со- ответствует
- •При этом, в межъ- ядерном пространстве возникает область повышенной элект- ронной плотности.
- •Способы перекрывания АО
- •Ось молекулы – это условная линия, соединя- ющая ядра ато- мов в молекуле
- •Способы осевого перекрывания АО
- •Способы осевого перекрывания АО
- •Способы осевого перекрывания АО
- •При осевом пере- крывании орбиталей образуется разно- видность ковалент- ной связи, называ- емая
- •Способы бокового перекрывания АО
- •При боковом пере- крывании орбиталей образуется разно- видность ковалент- ной связи, называ- емая
- •Чем сильнее пере- крываются орбита- ли, тем прочнее КС. Вот почему σ-связи
- •4. Если в молекуле три и более атомов, то орбитали ее центрального атома,
- •Центральным является атом с наибольшей валентностью.
- •Гибридизация – вы- равнивание атом- ных орбиталей по форме и энергии в процессе
- •y Гибридная AO
- •Гибридизация-
- •Тип гибридиза- ции определяет конфигурацию молекулы.
- •Конфигурация – пространствен- ное строение мо- лекулы.
- •Тип гибриди- зации
- •5.Ковалентная связь
- •Полярные КС свя- зывают атомы раз- ных химических элементов: H-Cl, H-O-H, C≡O.
- •Полярность связи обусловлена смещени- ем общей электрон- ной пары в сторону более электроотрица-
- •Полярная молекула – это диполь, характе- ризующийся величи- ной дипольного мо-
- •Моле- кула
- •12.2.2 Основные положения метода MO.
- •3. МО заполняются электронами в соот- ветствии с принципом минимальной энер- гии, принципом
- •МО есть результат сложения или вычитания волно- вых функций АО, взаимодействующих атомов.
- •При сложении АО образуется связываю- щая МО, энергия которой меньше энер- гии исходных
- •При вычитании АО образуется разрых- ляющая МО, энергия которой больше энергии исходных атомных
- •Метод МО позво- ляет определить магнитные свойства молекул
- •Парамагнитные мо- лекулы, генериру- ющие электромаг- нитное поле, содер- жат неспаренные электроны на
- •Диамагнитные молеку- лы, не генерирующие собственное электро- магнитное поле, не содержат неспаренных электронов
- •Кратность связи
- •N – число электронов на связывающих орбиталях,
- •Для описания молекул используются энергетические диаграммы
- •Энергетическая диаграмма молекулы H2
- •Молекула диамагнитна, так как не содержит неспаренных электронов на МО
- •Катион парамагнитен, так как содержит неспаренный электрон на МО
- •Анион парамагнитен, так как содержит неспаренный электрон на МО
- •Энергетическая диаграмма молекулы N2
- •Молекула диамагнитна, так как не содержит неспаренных электронов на МО
- •Энергетическая диаграмма молекулы NO
- •Молекула парамагнитна, так как содержит неспаренный электрон на МО
- •12.3 Водородная связь - это особый вид меж- и внутримолекулярного взаимо- действия, который
- •Механизм образования водородной связи состоит в том, что поля- ризованный атом водо- рода
- •Ввиду низкой проч- ности водородной связи, ее обозна- чают пунктиром или многоточием.
- •Межмолекулярная водо- родная связь приводит к ассоциации молекул и существенно влияет на физические
- •Например, температура кипе- ния родственных соединений растет с увеличением их молярной массы. Однако
- •Зависимость температуры ки- пения водородных соединений от их молярной массы.
- •ПРИМЕРЫ СОЕДИНЕНИЙ С МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЙ ВОДОРОДНОЙ СВЯЗЬЮ
- •Ажурная структура льда
- •При плавлении льда часть водородных связей раз- рывается (при 20оС их сохраняется 46%)
- •Плотность льда меньше плотности жидкой воды(1,0 и 0,92 г/мл). Вследствие этого в зимнее
- •Жидкая вода содержит как ассоциаты (кластеры), так и молекулы, не связанные водородными связями.
- •Ассоциацию молекул воды в жидкой фазе можно представить схемой:
- •2) Фтороводородная кислота
- •Значение внутримолеку- лярных водородных связей заключается в том, что они участвуют в формировании
- •Вторичная структура белков
- •Благодарим

Лекция 12
Химическая
связь

Проблема химической связи – это центральная проблема химии, т.к. любой химический процесс включает в себя разрыв старых и образование новых связей между атомами.

ПЛ А Н
12.1Химическая связь и ее типы.
12.2Ковалентная связь.
12.3Водородная связь.

12.1 Химическая связь –
результат взаимодействия двух или более атомов, приводящий к образованию устойчивой многоатомной системы.

Частным случаем таких систем является молекула. Молекула – это устойчи- вая электронейтральная система, состоящая из вза- имодействующих электро- нов и ядер.

Природа сил, действую- щих в многоатомных сис- темах, электрическая: притяжение разноименно заряженных частиц. Носи- телями зарядов в ве- ществе являются ядра и электроны.

По характеру рас- пределения заря- женных частиц в веществе различа- ют несколько типов химической связи.

Тип связи
Ковалент- ная
Ионная
Металличес- кая
Примеры Энергия
связи,
кДж/моль
Н - Н |
200 - |
800 |
Н - Сl |
|
|
Na+ Cl- |
40 - |
400 |
Fe Fe
Al Al

Силы межмолекулярного взаимодействия
Водородная
связь
Ион – дипольное взаимодействие
Диполь – дипольное взаимодействие
Дисперсионные
силы
...Н О ... Н О ... |
4 -40 |
|
|
|
|
Н Н
Na+(H2O)n 4 - 40 SO2…SO2 0,4 - 4
Не … Не 4 - 40

Энергия связи (Е, кДж/моль) – это
энергия, необходимая для разрыва химической связи в одном моль вещества, находящегося в газообразном состоянии.