6. Химическая связь: природа, основные виды и свойства.

Химическая связь – совокупность электростатических сил притяжения и отталкивания, создающих динамически устойчивую систему из двух и более числа атомов.

Минимум энергии: основное условие образования связи

Атомы большинства химических элементов вступают во взаимодействия и образуют химические связи, стремясь приобрести устойчивую электронную конфигурацию инертных газов путем:

• отдачи и присоединения е^- (ионная)

• образование общих е^- пар (ковалентная)

• обобществления валентных е^- (металлическая)

Основные виды (Основные типы химической связи):

Ковалентная связь – связь атомов за счет образования общей электронной пары с антипараллельными спинами между атомами неметаллов.

Ковалентная неполярная  χ= χ(B)- χ(A)= от 0 до 0.4

Ковалентная полярная  χ= χ(B)- χ(A)= 0,4 – 2

Ионная связь – это связь за счет электростатического взаимодействия противоположно заряженных ионов: катионов (+) и анионов (-).  χ >2 Предельный случай ковалентной. ЭО > 2,2. Образуется два завершённых внеш. уровня.

Водородная связь – связь, обусловленная положительно поляризованным водородом в молекуле и электроотрицательным атомом другой или той же молекулы.

Металлическая связь – связь, обусловленная электростатическим взаимодействием между электронами и положительно заряженными катионами в узлах кристаллической решетки. В узлах решётки — атомы/ионы, между ними — электронный газ.

Свойства (Основные характеристики химической связи):

1. Энергия связи.

Доля энергии расщепления молекулы на свободные газообразные атомы, приходящаяся на одну связь.

Энергия химической связи (E_cв, кДж/моль) – это энергия, которая выделяется при образовании химической связи между 2^мя свободными изолированными атомами. Определяет прочность связи. - энергия разрушения 1 моля газообразного в-ва, отнесенная к 1 молю хим связи.

E_cв = 1/n * ∆H_{атомизации} , ∆H_{атомизации} > 0

E_cв = 10 – 1000 кДж/моль

NH3 N+ 3H(г) Δ Н 0атомизации= -3 Ехимической связи

2. Длина. Равновесное расстояние между атомами в молекуле. E  1/l. l ДБ < 0,5 нм.

Длина химической связи (L_xc, нм) – средне-равновесное расстояние между ядрами химически связанных атомов.

• l_св = 0,1 – 0,3 нм.

• Межмолекулярная = 0,3 – 0,5 нм.

• l_св > 0,5 нм - нет взаимодействия.

• Чем Е_св ↑, тем l_св ↓

3. Валентный угол.

Валентный угол – угол между воображаемыми направлениями химических связей.

4. Полярность.

Полярность (из лекц) – образов. Эффективных зарядов на хим связанных атомах в малекуле за счет смещение электронной плотности из – за разной электроотрицательности. H + Cl = HCl; H=+0,018е Cl= -0,018е

Полярность хим связи – смещение электронной плотности к одному из атомов в результате разной электроотрицательности. Полярные молекулы являются диполями.

5. Дипольный момент.

- мера полярности зим связи.

- произведение эффективного электрического заряда на длину химической связи.

• µ = |q|* l_св , где q – заряд, l_св – длина хим связи.

• µ = 0 – 10 Д. 1

• Д = 3,3*10^-30 Кулон*метр.

CO₂ : О=С=О µ_со=2,7 Д µ_со2 = 0 - молекула неполярна, слабые межмолекулярные взаимод, газообразный состав в-ва.

H₂O : µ_H-O= 1, 58 Д µ_H2O = 1,7 Д молекула полярна, сильные межмолек взаимод, жидкое состояние.