А. Ф. Новиков строение вещества
жүктеу/скачать 2,4 Mb. Pdf көрінісі
|
1022 3
| 2.2. Ионная связь
Вопреки названию и распространенному представлению, ионная связь только в отдельных случаях (например, в процессе кристаллизации из растворов), определяется притяжением противоположно заряженных ионов. В общем же случае, ионная связь обусловлена взаимодействием именно нейтральных атомов, обладающих различной электроотрицательностью. 32 Как уже говорилось в разделе 1.10, электроотрицательность есть количественная характеристика способности атома притягивать к себе электрон, т.е. смещать от соседнего атома в свою сторону плотность вероятности обнаружения электрона. В настоящее время принята шкала электроотрицательностей элементов, разработанная Л. Полингом (см. табл. 3). При сближении атомов, вступающих в химическую связь, происходит перераспределение электронной плотности в пользу более электроотрицательного атома, так что этот последний принимает некоторый избыточный отрицательный заряд – δ е , оставляя на другом атоме избыточный положительный заряд +δ е . Доля смещаемого электронного заряда δ всегда меньше единицы, эта величина получила название степени ионности связи. Таким образом, степенью ионности химической связи называется доля электронного заряда, сохраняющаяся на атоме после смещения электронной плотности к более электроотрицательному атому. Степень ионности δ связана с разностью относительных электроотрицательностей атомов (ΔЭО) следующей эмпирической формулой: δ = 0,160 (ΔЭО) + 0,035 (ΔЭО) 2 . Пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей (табл.3), легко подсчитать по этой формуле, что степень ионности связи в молекуле Na – Cl составляет всего около 0,52. Наибольшая разность электроотрицательностей имеет место в молекуле Cs – F , что дает максимально достижимую степень ионности – 0,89. Это означает, что ни в каком из ионных соединений электрон в целом не переходит к более электроотрицательному атому. Только после того, как произошло указанное перераспределение электронной плотности, можно описывать результат взаимодействия двух зарядов в рамках классической электростатики. В процессе притяжения зарядов разного знака происходит уменьшение потенциальной энергии системы (ветвь а на рис.19): E пр = – e 2 / r , где r есть расстояние между атомами. Заряд условно принят равным заряду электрона e . С другой стороны, предельному сближению атомов препятствует взаимное отталкивание электронных оболочек на малых расстояниях (ветвь с на рис.19): Е отт = + В / r n , здесь В – эмпирическая константа, а n – константа сжимаемости электронных оболочек, составляющая для различных пар атомов величину 8 – 12. Таким образом, энергия взаимодействия может быть описана формулой: |