4. Напрямленість ковалентного зв’язку

Властивості ковалентного зв'язку: напрямленість, насиченість, поляризованість

Метод валентних зв'язків теоретично обґрунтовує таку властивість ковалентного зв'язку, як його просторова напрямленість. Зв'язок утворюється у напрямку одноелектронної орбіталі, оскільки саме там може виникнути найбільше перекривання орбіталей. Якщо ж атом утворює з іншими атомами декілька о-зв'язків, то останні розміщуються у просторі під певними кутами. Іншою властивістю ковалентного зв'язку є його насиченість. Число зв'язків, що їх може утворювати певний атом, за механізмом спарювання електронів відповідає наявному числу його одноелектронних орбіталей у нормальному чи збудженому стан.

Важливо визначити, як розташована спільна електронна пара у просторі між сполученими атомами. У двохатомних молекулах простих сполук спільні електронні пари зв'язку локалізуються симетрично відносно ядер і однаковою мірою належать кожному ядру. Такий зв'язок називають неполярним. Якщо ж сполучаються атоми з різними електронегативностями, спільні електронні пари зв'язків зміщуються у бік ядра більш електронегативного атома. Зв язок стає полярним. Атом, у бік якого змістилась електронна пара, одержує надлишок негативного заряду, а на атомі іншого учасника зв'язку виникає деякий позитивний заряд. Ступінь полярності зв'язку можна виразити кількісно, якщо прийняти полярність цілком неполярного зв'язку за нуль, а іонного, утвореного однозарядними іонами, — за одиницю. Під дією зовнішнього електромагнітного поля спільна електронна пара зміщується у бік одного з атомів, внаслідок чого зростає полярність зв'язку. Цю зміну полярності називають поляризованістю. Поляризованість зв'язку залежить від напруги електромагнітного поля і від здатності атомів, які утворюють зв'язок, до поляризації, тобто деформування їхніх електронних оболонок. Здатність атомів до поляризації зростає в міру збільшення їхніх розмірів і зменшення електронегативності. Під дією зовнішнього поля спільна електронна пара може повністю перейти до більш електронегативного атома, що зумовить виникнення позитивно і негативно заряджених іонів: Такий процес відбувається, наприклад, під час дисоціації деяких полярних молекул у водних розчинах.

5. Гібридизація атомних електронних орбіталей

Гібридизація. Просторову будову багатьох молекул з утворенням певних кутів між зв'язками важко пояснити з погляду використання атомами тільки атомних орбіталей. Здавалося б, що ці кути можуть бути тільки близькими до прямих, однак відомо багато експериментальних даних, які свідчать про те, що існують лінійні молекули з розгорненим кутом 180° (ВеСІ2), частинки з кутом між зв'язками, близьким до 120° (SO2, C2H4, BF3.) або близьким до 109° (СН4.).

 

У табл. 5.5 наведено дані щодо будови деяких молекул та молекулярних іонів з погляду викладених вище уявлень про природу хімічного зв'язку.