Лекция. Химическая связь. План лекции: Ковалентная связь. Метод молекулярных орбиталей. Ионная связь. Типы кристаллических решеток
жүктеу/скачать 20,36 Kb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Ключевые слова
- Ковалентная связь.
|
5-лекция. Химическая связь. План лекции: 1. Ковалентная связь. 2. Метод молекулярных орбиталей. 3. Ионная связь. 4. Типы кристаллических решеток. Ключевые слова: связь, энергия, длина, гибридизация, водородная связь, ионная связь, ковалентная связь, кристаллическая решетка. Содержание. Химические элементы встречаются в природе главным образом не в виде отдельных атомов, а в виде сложных или простых веществ. Лишь благородные газы — гелий, неон, аргон, криптон и ксенон — находятся в природе в атомном состоянии, что объясняется устойчивостью электронных оболочек атомов благородных газов. Во всех других простых и сложных веществах атомы связаны химическими силами. Существует несколько типов химической связи, важнейшие из них — ковалентная, ионная и металлическая. В общем случае химическая связь образуется, если полная энергия системы, состоящей из взаимодействующих атомов, при сближении атомов понижается. Ковалентная связь. Простейший пример ковалентной связи — образование молекулы водорода Н2. Атомы водорода имеют следующую электронную оболочку: 1s1. Внешний (первый) энергетический уровень является незавершенным: до завершения не хватает одного электрона. При сближении двух атомов водорода происходит взаимодействие электронов с антипараллельными спинами с формированием общей (поделенной) электронной пары: Объяснение механизма образования химической связи за счет общих электронных пар лежит в основе метода валентных связей. Схему образования ковалентной связи можно также показать, обозначив неспаренный электрон внешнего энергетического уровня атома одной точкой, а общую электронную пару — двумя точками: Общую электронную пару или ковалентную связь часто обозначают черточкой, например Н—Н. Общая электронная пара образуется в результате перекрывания s-орбиталей атомов водорода, на которых находятся электроны с противоположными спиновыми квантовыми числами. При этом в области перекрывания орбиталей создается повышенная электронная плотность. Таким образом, ковалентной называется связь, осуществляемая одной или несколькими общими электронными парами. Важнейшие характеристики ковалентной связи. Характеристиками химической связи, в том числе ковалентной, являются ее полярность, энергия и длина. Особое свойство ковалентной связи — ее направленность. Если общая электронная пара симметрична относительно атомов, то ковалентная связь называется неполярной. Неполярная ковалентная связь образуется при взаимодействии атомов с одинаковой электроотрицательностью (обычно при взаимодействии атомов одного вида). В рассмотренных выше примерах — молекулах Н2, F2 и N2 существует неполярная связь. Если взаимодействующие атомы имеют различную электроотрицательность (атомы разных элементов), та общая электронная пара смещена к атому с большей электроотрицательностью. В этом случае возникает полярная ковалентная связь. Например, полярной является связь в молекуле фтороводорода HF. При образовании молекулы происходит перекрывание s-opбитали атома водорода и р-орбитали атома фтора. Общая электронная пара расположена несимметрично относительно центров взаимодействующих атомов. Схему образования связи Н—F, можно представить так: Полярность связи в молекуле можно показать стрелкой, направленной в сторону атома с большей электроотрицательностью (стрелка показывает направление смещения электронной пары): H F. В результате смещения электронной пары в молекуле HF возникает диполь. Диполь — это система из двух зарядов, равных по абсолютной величине, но противоположных по знаку. Принимают, что атом, к которому смещена общая электронная пара, приобретает некоторый отрицательный заряд, а другой атом — положительный заряд: Многие молекулы, в которых возникают диполи, являются полярными. Вместе с тем существуют молекулы, которые не являются полярными, несмотря на полярный характер химических связей в них. К таким молекулам относится, например, молекула оксида углерода(IV), имеющая линейное строение: Прочность химической связи характеризуется энергией связи, т. е. энергией, необходимой для разрыва связи. Значения энергии разрыва химических связей обычно приводятся в расчете на 1 моль вещества. Так, для молекулы Н2 энергия связи равна 432,1 кДж/моль, F2 —155 кДж/моль, HF — 565,7 кДж/моль. Длина связи — расстояние между ядрами атомов, образующих связь. Например, длина связи в молекуле Н2 равна 0,074 нм, F2 —0,142 нм, HF —0,092 нм. Кратные связи короче простых, что можно проиллюстрировать примером связей углерод — углерод: длина одинарной связи С—С 0,154 нм, двойной С=С 0,134 нм, тройной С = С 0,120 нм. жүктеу/скачать 20,36 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|