ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Ковалентная связь. Метод валентных связей из "Неорганическая химия" Впервые с позиций квантовой механики природу сил в молекуле водорода объяснили в 1927 г. английские ученые Гейтлер и Лондон. На основе уравнения Шредингера они рассчитали две количественные характеристики связи — ее энергию и длину (расстояние между центрами ядер в молекуле) результаты этих расчетов с достаточным приближением совпали с опытными данными. [c.77] И силы отталкивания между ядрами и электронами разных атомов. Устойчивого состояния молекула достигает тогда, когда силы притяжения уравновесят силы отталкивания. Оно отвечает определенной длине связи Го и минимуму потенциальной энергии (энергии связи О), как это видно из рис. П. Когда атомы находятся на бесконечно большом расстоянии г, то потенциальная энергия системы из двух атомов равна нулю. Равновесное расстояние Гп, соответствующее минимуму энергии системы, является межъ-ядерным расстоянием или длиной связи. При дальнейшем уменьшении г над силами притяжения преобладают силы отталкивания, энергия системы сильно возрастает и атомы расходятся. Минимум на кривой потенциальной энергии часто называют потенциальной ямой . [c.78] Изменение потенциальной энергии сопровождается изменением плотности электронных облаков. При предельном сближении атомов происходит перекрывание их электронных облаков с образованием молекулярного облака. Оно располагается между центрами обоих ядер и имеет повышенную электронную плотность. Поэтому расстояние между ядрами в молекуле На значительно меньше суммы радиусов двух атомов водорода (рис. 12). [c.78] Так объяснялось возникновение ковалентной связи, которая осуществляется почти во всех органических веществах и в некоторых неорганических соединениях неионного типа. [c.78] Слейтер и Полинг в 30-х годах распространили изложенные идеи на многоатомные молекулы и этот метод получил название метода валентных связей (ВС). Наряду с ним успешно применяется метод молекулярных орбиталей (МО), развитый главным образом работами Милликена и Гунда. [c.78] Согласно методу ВС возникновение ковалентной связи в молекуле водорода следует представлять так. Ядро свободного атома водорода окружено сферически симметричным электронным облаком, образованным 15-электроном (см. рис. 6). При сближении атомов до определенного расстояния происходит перекрывание их электронных облаков (рис. 12). В результате между центрами обоих ядер возникает молекулярное двухэлектронное облако, обладающее максимальной электронной плотностью. Увеличение же плотности отрицательного заряда благоприятствует значительному возрастанию сил притяжения между ядрами и молекулярным облаком, сопровождающемуся уменьшением энергии системы. Если у свободных атомов водорода при максимальном сближении расстояние между ядрами составляет 1,06 А, то после перекрывания электронных облаков в рез льтате образования молекулы На это расстояние составляет 0,74 А (см. рис. 12). При этом каждый атом водорода достигает электронной конфигурации гелия (з ). [c.79] расположенная слева, подчеркивает, что молекулярный энергетический уровень ниже исходных атомных уровней, а значит, молекулярное состояние вещества более устойчиво, чем атомное. [c.79] С позиций метода ВС рассмотрим теперь механизм образования молекул хлора, кислорода и азота. [c.79] Очевидно, молекула азота прочнее молекулы кислорода или хлора, чем и обусловлена значительная инертность азота в химических реакциях. [c.80] Химическая сеть, осуществляемая электронными парами, называется атомной или ковалентной . Такая связь образуется при перекрывании одноэлектронных атомных облаков с противоположными спинами. Это двухэлектронная и двухцентровая (удерживает дв ядра) связь. [c.80] Соединения с ковалентной связью называются гомеополярными или атомными. [c.80] Как видно, каждый атом хлора имеет три неподеленные пары и один неспаренный электрон. Образование химической связи происходит за счет неспаренных электронов каждого атома. Неспаренные электроны связываются в общую пару электронов, называемую также поделенной парой. [c.81] Если между атомами возникла одна ковалентная связь (одна общая электронная пара), то она называется одинарной, если больше, то кратной, двойной (две общие электронные пары), тройной (три общие электронные пары). [c.81] Одинарную связь принято изображать одной черточкой, двойную — двумя, тройТ1ую — тремя. Черточка между двумя атомами обозначает общую пару электронов, она показывает, что пара электронов обобщена, в результате чего и образовалась химическая связь. [c.81] Вернуться к основной статье