Вопрос №7. Природа химической связи. Энергетические эффекты в процессе образования химической связи.

Химическая связь возникает благодаря взаимодействию электрических полей, создаваемых электронами и ядрами атомов, участвующих в образовании молекулы или кристалла. Независимо от типа химической связи причина ее образования одна. Химическая связь образуется, если электроны взаимодействующих атомов получают возможность двигаться одновременно вблизи положительных зарядов нескольких ядер. Из методов квантовой химии наиболее известны 2 подхода к расчету молекулярных систем: метод ВС и метод МО. Метод ВС основан на предположении, что химическая связь обеспечивается двумя электронами, движущимися в ограниченном участке электростатического поля двух ядер. Метод МО представляет собой естественное распространение модели атома, как системы из ядра и электронных оболочек, на случай молекулы. В атоме электроны двигаются в центральном поле единственного положительно заряженного ядра. В молекуле же электроны двигаются в многоцентровом поле положительно заряженных ядер. Хотя в предельном случае по мере усовершенствования методы ВС и МО дают одинаковые результаты, применение метода ВС сопровождается большими математическими и вычислительными трудностями. В более простых своих вариантах, удобных для повседневного применения, метод ВС иногда дает даже качественно неверные результаты. Метод МО точнее и правильнее описывает свойства многих систем, для которых метод ВС оказывается неприемлемым.

Образование химической связи сопровождается понижением энергии системы, причем избыток энергии выделяется в виде теплоты. Чем прочнее химическая связь, тем больше энергии нужно затратить для ее разрыва, поэтому энергия разрыва связи служит мерой ее прочности. Энергия разрыва связи всегда положительна: в противном случае химическая связь самопроизвольно разрывалась бы с выделением тепла. При образовании химической связи энергия всегда выделяется за счет уменьшения потенциальной энергии системы взаимодействующих электронов и ядер.

Вопрос №8. Насыщаемость ковалентной связи. Понятие валентности.

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

Вопрос №8. Полярность ковалентной связи. Теория гибридизации. Виды гибридизации. Примеры.

Ковалентная полярная связь – связь между атомами с различной

электроотрицательностью и несимметричным распределением общей электронной пары. Электронная плотность такой связи смещена в сторону более электроотрицательного атома, что приводит к появлению на нем частичного отрицательного заряда, а на менее электроотрицательном – частичного положительного заряда.

Теория гибридизации: если в образовании связей принимают участие электроны разных подуровней (разные по форме), то происходит их объединение (гибридизация) и из разных по форме электронных облаков образуется точно такое же количество, но одинаковых по форме.

Представления о гибридизации занимают центральное место в методе ВС. Сама гибридизация не является реальным физическим процессом, а только удобной моделью, позволяющей объяснить электронное строение молекул, в частности, выравнивание длин химических связей и валентных углов в молекуле.

s+p=sp (BeH₂) – две орбитали, расположенные линейно под углом 180 градусов и направленные в разные стороны от ядра центрального атома.

s+2p=sp² (BH₃) – три орбитали с осями, расположенными в одной плоскости и направленными к вершинам треугольника под углом 120 градусов.

s+3p=sp³ (CH₄) – 4 орбитали, оси которых направлены к вершинам правильного тетраэдра. Угол между любыми двумя осями равен 109 гр 28 мин, что соответствует наименьшей энергии отталкивания электронов. sp³d (PF₅) – гексаэдр. sp³d² (SF₆) – октаэдр.