ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Свойства химических связей — углы, частоты, длины, энергии, полярности из "Современная общая химия Часть 1" Все эти данные убеждают нас в том, что между атомамтг вещества могут возникать большие силы притяжения — химические связи. Эти связи могут быть разорваны при достаточно энергичных столкновениях. Такие столкнавения становятся все более вероятными при повышении температуры (т. е. кинетической энергии поступательного движения молекул системы), поэтому по мере ее возрастания конденсированные фазы и молекулы постепенно распадаются на более мелкие группы атомов (см. рис. 5.11). [c.405] Перейдем теперь к изучению сил притяжения, которые стремятся удержать атомы вместе начнем с системы, состоящей всего из двух взаимодействующих атомов, т. е. с газовой двухатомной молекулы. [c.405] Перечислим некоторые известные нам данные о молекулах газообразного хлористого водорода НС1. [c.405] Направление связи. Поскольку молекула НС1 содержит только два ядра, которые по определению должны находиться на прямой линии, мы говорим, что она линейна. Молекула НС1 должна содержать два ядра (одно с массой 1 и второе с массой 35, если мы рассматриваем наиболее распространенный изотоп хлора) плюс 1 электрон от атома водорода и 17 электронов от атома хлора. Всего в молекуле НС1 имеется 18 электронов. [c.405] Длина связи. Межъядерное расстояние в молекуле НС1 было измерено много раз. Три наиболее тщательных, независимых измерения дали значения 1,2746-10- , 1,2744-10- и 1,2744-10- см с наилучшим ожидаемым значением 1,274s-10 см (1,2745 А). [c.405] Энергия связи. Минимальная энергия D, необходимая для того, чтобы молекула хлористого водорода диссоциировала на атом водорода и атом хлора, равна 103,22 ккал/моль. [c.405] Исследования позволяют определить также многие другие свойства молекулы хлористого водорода, и многие из них чрезвычайно важны для понимания поведения этой молекулы. Однако для наших целей вполне достаточен приведенный выше перечень ее свойств. В самом деле, мы убедимся, что чаще всего приходится обращаться к таким свойствам молекул, как углы между связями, длины связей, энергии связей, полярность связей и форма молекул. Любая модель, с помощью которой мы хотим описать поведение молекул, должна содержать как можно более-подробные сведения в первую очередь об этих свойствах. На рис. 14.1 изображена такая модель для хлористого водорода. Обратите внимание на относительную точность, с которой указаны различные свойства. [c.407] Строение и свойства молекулы хлористого водорода. [c.407] Очевидно также, что любая теория химической связи должна включать в себя объяснение всех этих свойств с привлечением как можно меньшего числа основополагающих представлений. Прежде чем рассмотреть пекоторые из таких современных теорий, мы вкратце обсудим каждое из основных свойств молекул на ряде примеров. [c.407] ЖИТЬ наличие тесной связи между математическими представлениями о симметрии и структурами, которые реально обнаруживаются пр и экспериментальных исследованиях. Такое предположение основано на опытных фактах. Теория симметрии дает неоценимую возможность понять свойства вещества. [c.408] О числе изомеров с данной формулой, а также сведений о реак-циоиной способности молекул. Все такие способы определения структуры молекул будут обсуждаться позже, в основном в гл. 21 и 24. [c.410] В молекуле СгНе атомы Н расположены на пернферпн, а атомы С связаны между собой, что может быть пояснено формулой НзС—СНз. Все углы между связями относятся к одному типу Н--С—С и должны быть приблизительно равны 109°, поскольку у углерода КЧ = -1. [c.410] Вероятно, у СНСЬ должно обнаруживаться поглощение с частотой около 9 10 с- , которое должно обнаруживаться у ССЦ. [c.412] Длиной СВЯЗИ называется равновесное расстояние между ядрами атомов вещества. Длины связей, точно так же как углы между связями, определяют главным образом с помощью спектроскопических и дифракционных методов (обсуждаемых в гл. 8 и 21 соответственно). Подобно углам между связями и частотам колебаний связей, они остаются практически постоянными для данной пары атомов в сходных соединениях. Однако длины связей гораздо лучще коррелируют с частотами колебаний связей, чем с углами. Длина связи, точно так же как и частота ее колебания, зависит от прочности связи. Говоря о прочной связи, мы имеем в виду наличие больших сил притяжения между атомами в этом случае длина связи, как правило, короче, а частота ее колебаний выше. Слабым связям соответствуют большие длины и меньшие частоты колебаний. Таким образом, длины связей дают важную информацию об относительной прочности связей. [c.413] Сравнивая между собой ряд сходных соединений, можно убедиться, что длины одинаковых связей в них поразительно постоянны, как эго видно из табл. 14.2. Во всех случаях длина связей С—И составляет 1,10 0,02 А, а связей С—С1 1,77 0,01 А. Длины связей С—О непостоянны, но в ряде случаев группируются вокруг зиачения 1,23 А, а в другом ряде случаев— вокруг значения 1,43 А. Делать какие-либо обобщения о длинах других связей на основании столь малого числа данных, какие имеются в табл. 14.2, не представляется возможным. [c.413] Интересно отметить, что более короткие связи С—О встречаются в тех случаях, когда кислород связан только с одним атомом углерода и не связан больше с каким-либо другим атомом, в то время как более длинные связи С—О встречаются в тех случаях, когда кислород связан еще с каким-либо третьим атомом. Этот эффект находит довольно простое объяснение по-видимому, когда вся способность кислорода к образованию связей расходуется только на один атом, образующаяся связь оказывается прочнее и короче, чем в тех случаях, когда кислород одновременно связан с двумя атомами. [c.413] Межъядерное расстояние в молекуле хлора составляет 1,988 А, откуда ковалентный радиус хлора оценивается как 0,99 А. Используя значение ковалентного радиуса углерода 0,77 А (по оценке для алмаза), можно считать, что длина связи С—С должна быть равна 1,76 А. Значения, приведенные в табл. 14.2, действительно близки к 1,77 А. Такое согласие вполне удовлетворительно. Подобный подход применялся многими учеными, которые в результате получили подробные таблицы ковалентных радиусов. Примером может служить табл. 14.3 большинство приведенных в ней значений получено просто делением пополам кратчайшего межъя1дерного расстояния для чистых элементов при 25 °С. Однако, как и во многих других отношениях, водород и здесь представляет собой исключение. Наилучшее полученное таким образом среднее значение составляет 0,30 А, в то время как ковалентный радиус для молекулы Нг равен 0,37 А. [c.414] Вернуться к основной статье