Основные виды химической связи и их характеристики.
| Химическая связь | Связываемые атомы | Процесс в эл. оболочке | Образующиеся частицы | Кристаллическая решетка | Примеры |
| Ионная | Ме + НеМе | Переход валентных электронов | Ионы | Ионная | NaCl, NaOH |
| Ковалентная | Атомы неметаллов | Образование общих эл. пар, заполнение молек. орбиталей | Молекулы | Молекулярная | Br2, CO2 |
| - | Атомная | Алмаз | |||
| Металлическая | Атомы Ме | Отдача валентных электронов | Положительные ионы и электронный газ | Металлическая | Металлы и сплавы |
Теория валентных связей. Валентность.
Валентность - способность атома соединяться с определённым числом других атомов.
Теория валентных связей (метод валентных связей, метод валентных схем, метод локализованных электронных пар):
· Каждая пара атомов в молекуле удерживается вместе при помощи одной или нескольких электронных пар
· Одинарная ковалентная связь образуется двумя электронами с антипараллельными спинами, расположенными на валентных орбиталях связывающихся атомов
· При образовании связи происходит перекрывание волновых функций электронов, ведущих к увеличению электронной плотности между атомами и уменьшению общей энергии системы
· Связь образуется в том направлении, при котором возможно максимальное перекрывание волновых функций
· Угол между связями в молекуле соответствует углу между образующими связи электронными облаками
|
|
|
· Из двух орбиталей атома более прочная связь образует та, которая сильнее перекрываются орбиталью другого атома
В данной теории валентность, как и в теории Бутлерова, рассматривается как возможность атома образовывать химические связи с другими атомами. Валентность в определённой мере зависит от числа неспаренных электронов, которые могут находиться на внешних(валентных) орбиталях атома.
Донорно-акцепторный механизм образования химической связи.
Нередко валентность элемента превышает число неспаренных электронов в его атомах. Происходит это в случае, когда один из атомов представляют в общее пользование пару электронов, а другой - свободную орбиталь.
Первый называют донором, второй – акцептором, механизм образования такой связи донорно-акцепторным.
Донорно-акцепторный механизм образования связи отличается от обменного только происхождением общей электронной пары, во всём остальном оба эти механизма тождественны.
Единичная ковалентная связь между атомами может возникнуть не только в результате образования пары электронов из двух неспаренных электронов, принадлежащих обоим атомам. Образование обобществленной пары электронов может происходить и в том случае, когда оба атома не имеют неспаренных электронов, но один из них имеет неподеленную пару электронов (донор), а другой свободную орбиталь (акцептор). Первый атом предоставляет для образования связи свою неподеленную пару, он называется донором, а второй предоставляет свободную орбиталь, принимая (акцептируя) на нее эту неподеленную пару, он называетсяакцептором. Причем образующаяся связь не будет ничем отличаться от других ковалентных связей. Часто говорят об образованиидонорно-акцепторной(координационной) химической связи, но при этом надо помнить, что она не является особым типом химической связи, а название указывает только на механизм образования.
|
|
|
Направленность ковалентной связи
Согласно МВС(Методу Взаимных связей) наиболее прочные химические связи возникают в направлении максимального перекрывания атомных орбиталей. Поскольку атомные орбитали имеют определённую форму, их максимальное перекрывание возможно при определённой пространственной ориентации, поэтому ковалентная связь характеризуется направленностью. Иначе говоря, направленность заключается в том, что максимальное перекрывание валентных электронных облаков взаимодействующих атомов возможно при определенной их взаимной ориентации. Направленность ковалентной связи определяет пространственную конфигурацию молекул.
|
|
|
В зависимости от направления перекрывания атомных орбиталей различают ? -, ? – и ? – связи.
Связь, образованная перекрыванием АО(Атомной орбитали) по линии, соединяющей ядра взаимодействующих атомов, называется ? – связью. Сигма-связь может возникать при перекрывании s – орбиталей, s – и p – орбиталелей, р – орбиталей, d – орбиталей, а также d – и s – орбиталей, и f – орбиталей с друг другом и другими орбиталями(Тип ff, dd, ds,ps,pp и т.д.). Сигма – связь обычно охватывает два атома и не простирается за их пределы, поэтому является локализованной двухцентровой связью.
Связь, образованная перекрыванием АО по обе стороны линии, соединяющей ядра атомов (боковые перекрывания), называется ?-связью. Пи-связь может образовываться при перекрывании р – р-орбиталей (рис. 3.6, a), p – d-орбиталей (рис. 3.6,б), d – d-орбиталей (рис. 3.6,в), а также f – p-, f – d- и f – f-орбиталей.
Связь, образованная перекрыванием d-орбиталей всеми четырьмя «лепестками» называется ?-связью
Соответственно, s-элементы могут образовывать только ?-связи, р-элементы – ?- и ?-связи, d-элементы – ?-, ?- и ?-связи, а f-элементы – ?-, ?-, ?- и еще более сложные связи. В связи с меньшим перекрыванием АО прочность у ?- и ?-связей ниже, чем у ?-связей.
|
|
|
Резонансные структуры
РЕЗОНАНСА ТЕОРИЯ, теория электронного строения химических соединений, в основе которой лежит представление о том, что электронное распределение, геометрия и все другие физизические и химические свойства молекул должны быть описаны не одной возможной структурной формулой, а сочетанием (резонансом) всех альтернативных структур. Идея такого способа описания электронного строения принадлежит Л. Полингу (1928). Резонанса теория является развитием классической теории химического строения для молекул, ионов, радикалов, строение которых можно представить в виде нескольких различных структурных формул, отличающихся способом распределения электронных пар между атомными ядрами. Согласно резонанса теории, строение таких соединений является промежуточным между отдельными возможными классическими структурами, причем вклад каждой отдельной структуры можно учесть при помощи различных модификаций квантовомеханического метода валентных связей.
Резонанс структур ведет к стабилизации основного состояния молекулы, иона или радикала. Мерой этой стабилизации служит энергия резонанса, которая тем больше, чем больше число возможных резонансных структур и чем больше число резонирующих низкоэнергетических эквивалентных структур. Энергию резонанса можно рассчитать при помощи метода валентных связей или метода молекулярных орбиталей как разность энергий основного состояния молекулы и ее изолированных связей или основного состояния молекулы и структуры, моделирующей одну из устойчивых резонансных форм.
P.S.: ВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ МЕТОД (метод валентных схем), метод приближенного решения электронного ур-нияШрёдингера для многоэлектронных молекулярных систем. Основан на представлениях о двухцентровых хим. связях между атомами в молекуле, образуемых двумя электронами. Эти представления являются обобщением на многоатомные молекулы приближения Гайтлера - Лондона, позволившего впервые с помощью квантовомех. методов объяснить хим. связь в молекуле Н2.
Осн. физ. идея валентных связей метода состоит в том, что волновая ф-ция молекулы выражается через волновые ф-ции составляющих ее атомов. Образование хим. связи рассматривается как результат спаривания спинов своб. электронов атомов. Тем самым валентных связей метод дает обоснование одному из осн. положений теории валентности: валентность нейтрального атома равна числу своб. электронов в его валентной оболочке. Каждому валентному штриху, соединяющему атомы А и В в структурной ф-ле молекулы, отвечает двухэлектронная ф-ция валентной связи ХАВ(1,2), к-рая представляется в виде произведения двух волновых ф-ций: пространственной Ф(1,2), симметричной относительно перестановки координат электронов, и спиновой1067-16.jpg(1,2), антисимметричной относительно такой перестановки и описывающей систему двух электронов с противоположными спинами; цифры 1 и 2 в этих обозначениях указывают пространств.координаты или спиновые переменные первого и второго электронов либо те и другие одновременно.
Дата добавления: 2018-06-27; просмотров: 372; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!