Меню сайта
Погода в Ногинске
Живой календарь
Мини-чат
Новости
|
Химическая связь.3.1. Классификация химических связей. 3.2. Электроотрицательность элементов. 3.3. Типы химической связи. 3.4. Геометрические формы молекул. 3.5. Упражнения. Глава 3. Химическая связь Одним из наиболее важных вопросов химии является вопрос химической связи, требующий объяснения причин и выявления закономерностей образования связей между атомами, ионами, молекулами на основе теории строения атома и периодического закона Д.И.Менделеева, а также характеристики этих связей посредством интерпретации физических и химических свойств веществ. В настоящее время для изучения химической связи в основном используют два метода: 3.2. Электроотрицательность элементов Характеристику связи между атомами можно давать на основе электроотрицательности. Таблица 3.1 Относительные электроотрицательности атомов в виде Существуют и другие подходы к определению электроотрицательности. Так, первой и наиболее известной является шкала Л.Полинга, полученная из термохимических данных и предложенная в 1932 г. За начало отсчета в этой шкале произвольно принята величина электроотрицательности наиболее электроотрицательного элемента фтора, (F) = 4,0 (табл. 3.2). Таблица 3.2 Электроотрицательности атомов в стабильных степенях окисления по Полингу Электроотрицательность элементов периодической системы, как правило, последовательно возрастает слева направо в каждом периоде. В пределах каждой группы, за несколькими исключениями, электроотрицательность последовательно убывает сверху вниз. С помощью электроотрицательностей можно охарактеризовать химическую связь. Чем больше разница электроотрицательностей атомов, образующих химическую связь, тем больше степень ионности этой связи. Связи при разности электроотрицательностей атомов больше 2,1 могут считаться чисто ионными (по данным других научных источников, 50%-й ионности связи соответствует разность электроотрицательностей атомов, равная 1,7). Связи с меньшей разностью электроотрицательностей атомов относят к полярным ковалентным связям. Чем меньше разность электроотрицательностей атомов, образующих химическую связь, тем меньше степень ионности этой связи. Нулевая разность электроотрицательностей атомов указывает на отсутствие ионного характера у образованной ими связи, т. е. на ее сугубую ковалентность. Электроотрицательность атома, по-видимому, зависит и от степени его окисления. Так, для трех оксидов хрома:, , – наблюдается изменение их характера от основного (CrO) через амфотерный (Сr2O3) до кислотного (СrO3). Один и тот же элемент – хром – в СrO ведет себя как типичный металл, в Сr2O3 – как амфотерный металл, а в СrO3 – как типичный неметалл. При составлении химических формул соединений следует учитывать, что более электроотрицательные элементы помещаются правее, например, H2S, OF2, SCl2O, Br3N, SiBr2F2. 3.3. Типы химической связи Метод валентных связей основывается на постулате, согласно которому все атомы стремятся обрести законченную электронную оболочку, но достигают этого разными способами. Атомы металлов обычно отдают электроны, приобретая при этом электронную конфигурацию атома предшествующего инертного газа. Атомы d- и f-элементов, проявляющие переменную валентность, могут иметь и другие устойчивые электронные конфигурации. Атомы неметаллов часто достраивают свой внешний электронный слой. Если в соединении присутствует более электроотрицательный элемент, неметалл может отдавать электроны до обретения устойчивой степени окисления (например, для Cl – это +1, +3, +5, +7). Когда атом металла образует связь с атомом неметалла, первый отдает электроны, а второй принимает. В случае взаимодействия типичного металла с типичным неметаллом между их атомами образуется ионная связь: 2Na + Cl2 = 2NaCl. При реакции неметалла с неметаллом возникает ковалентная связь. Для атомов одного вида такая связь будет неполярной: О + О = О2. Связь между атомами разных неметаллов является ковалентной полярной: S + O2 = O=S=O. Атомы металла в простом веществе достигают октета за счет образования валентными электронами единой системы (электронного газа), что называется металлической связью и обусловливает высокую электро- и теплопроводность металла, а также его пластичность. Для образования простой ковалентной связи каждый из атомов предоставляет по одному электрону: А•|•Б. При возникновении донорно-акцепторной связи один атом – донор – предоставляет два электрона, а другой атом – акцептор – выделяет для этого вакантную электронную орбиталь: А : | Б. В случае дативной связи оба атома либо обе частицы одновременно выступают в роли и донора, и акцептора электронов. Например, в димере Al2Cl6: «акцепторные» атомы хлора отдают свои неподеленные электронные пары, которыми заселяются вакантные d-орбитали «донорных» атомов алюминия. Межмолекулярные связи (взаимодействия) носят как электростатический, так и донорно-акцепторный характер (орбитальное связывание). Среди межмолекулярных взаимодействий можно выделить диполь-дипольное. Очевидно, что два диполя будут ориентироваться относительно друг друга противоположными полюсами (рис. 3.1). Рис. 3.1. Схема диполь-дипольного взаимодействия Наиболее ярким примером диполь-дипольного взаимодействия является водородная связь: Н2О…Н–О–Н. Другой тип межмолекулярного взаимодействия – индукционное. Любой диполь, безусловно, оказывает электростатическое воздействие на рядом находящиеся неполярные молекулы, вызывая их поляризацию (рис. 3.2). Рис. 3.2. Схема индукционного взаимодействия Например, неполярная молекула брома, подходя к -облаку молекулы этилена, поляризуется так, что атакующим центром оказывается атом брома с частично положительным зарядом на нем. Об этом свидетельствует образование промежуточного бромониевого катиона: Возможно межмолекулярное взаимодействие и между совершенно неполярными молекулами. Мы привыкли рассматривать электронную плотность как нечто неизменное во времени. Однако электронная плотность, как и атмосфера Земли, подвержена колебаниям (флуктуациям). Смещение электронной плотности у одного атома (образование мгновенного диполя) вызовет соответствующее смещение и у другого (рис. 3.3). Рис. 3.3.
Схема дисперсионного взаимодействия |
Новости сайта
Поздравляем победителей и лауреатов Всероссийских дистанционных олимпиад по химии и биологии Наш опрос
Полезные ссылки
Друзья сайта
Архив записей
|
|