ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Образование молекул и химическая связь из "Повторим химию 1984" При обычных условиях водород, хлор, фтор, чсислород представляют собой газообразные вещества. Их атомы в свободном состоянии продолжительное время существовать не могут. Как известно, молекула водорода состоит из двух атомов водорода. В этом можно убедиться, взвесив измеренный объем газообразного водорода, например 1 моль газа, и применив закон Авогадро. В газовой фазе можно получить молекулы Lia, Naj, Кз. [c.19] Экспериментально установлено, что из всех элементов только инертные элементы (элементы VUI группы) в газообразном состоянии состоят из отдельных атомов. Почему же одни атомы образуют молекулы, а другие не образуют Очевидно, при сближении двух (или более) атомов между -ними образуется химическая связь только в том случае, если энергия системы при втом понижается, так как в соответствии с принципом наименьшей энергии всякая система стремится к максимально устойчивому состоянию, в котором ее энергия минимальна. [c.19] При образовании молекулы из двух атомов решающую роль играют электростатические взаимодействия между заряженными частицами, входящими в состав взаимодействующих атомов межэлектрон-ное отталкивание, межъядерное отталкивание и электро-но-ядерное притяжение. Причем понижение энергии системы осуществляется за счет того, что электроны, образующие химическую связь, в молекуле притягиваются одновременно двумя ядрами. Между ядрами соединяющихся атомов появляется повышенная плотность отрицательного заряда, которая уменьшает силу межъядерного отталкивания. [c.20] Молекула образуется, когда силы отталкивания в системе точно уравновешены силами притяжения. Это равновесное состояние характеризуется определенным межъядерным расстоянием, которое называется длиной связи, и минимальной энергией — энергией связи, а также определенными валентными углами, отвечающими тому или иному пространственному строению молекулы. [c.20] Образование химической связи между атомами осуществляется главным образом за счет электронов внешнего (или наружного) квантового слоя, иаименее прочно связанных с ядрами, так называемых валентных электронов. Поэтому строение электронной оболочки атомов является решающим фактором при определении условий образования химической связи. [c.20] Чтобы предсказать, будет ли при сближении двух атомов образовываться химическая связь, нужно лишь выяснить степень заполненности валентных атомных орбиталей рассматриваемых атомов. Химическая связь может возникнуть во всех случаях, когда атомные, орбитали соединяющихся атомов не заполнены максимально. [c.21] при сближении двух атомов гелия, у которых внешние 1з-орбитали заполнены, электроны каждого атома стремятся занять положение, в котором они были бы наиболее удалены друг от друга (т. е. по разные стороны от ядер, а не между ними, как это бывает при образовании химической связи). Это значит, что две заполненные 15-орбитали не могут заметно перекрываться между собой. Молекула любого инертного элемента одноатомна. [c.21] У атома водорода та же внешняя 15-орбиталь заполнена наполовину. Поэтому при сближении двух атомов водорода их 1з-орбитали перекрываются между собой, в результате чего образуется так называемая двухэлектронная связь, которая осуществляется за счет образования обобщенной пары электронов (орбиталь каждого атома при этом достраивается до максимально устойчивого состояния 1з ). Следует оговорить, что при этом валентные электроны должны обладать антипараллельными спинами, электроны соединяющихся атомов теперь преимущественно находятся в той области пространства, где они одновременно притягиваются обоими ядрами, т. е. между ядрами. При этом энергия системы понижается. [c.21] Лена от ядер атомов. Такая ковалентная связь называется симметричной, неполярной. Она осуществляется в молекулах типа А, Fj, I2, N2, О2. [c.22] Но если их способность притягивать электроны неодинакова, то разность между реальной энергией связи и Едв в предположении о равной способности притягивать электроны и послужит характеристикой полярности связи. Существует несколько способов вычисления ЭО. Одним из них является способ, предложенный Малликеном (С1ПА) ЭО вычисляется как полусумма энергии ионизации и сродства к электрону. Недостаток метода состоит в том, что сродство к электрону известно для небольшого числа элементов. Чаще всего используются значения относительных ЭО, вычисленных Полингом на основании термохимических данных. Следует сказать, что для характеристики свойств химических связей важны не абсолютные значения ЭО элементов, а их разность. [c.22] Чем больше разность электроотрицательностей атомов в молекуле, тем более полярна связь в этой молекуле. Если электроны, образующие связь, значительно смещены к одному из двух атомов, то они настолько приближаются к его ядру, что это ядро с электронами фактически приобретает конфигурацию отрицательного иона, а ядро другого атома (другого элемента) приобретает конфигурацию положительного иона. [c.23] которая осуществляется за счет сил электростатического притяжения ионов, называется ионной. [c.23] Примерами соединений с ионной связью являются соединения, молекулы которых образованы атомами элементов, находящихся на разных концах соответствующих периодов и резко отличающихся своей электроотрицательностью,— ВаС12, КзгО и др. (наиболее типичный пример РгР). [c.23] Вновь образованная донорно-акцепторная связь не отличается от трех остальных, существовавших ранее. Поэтому в настоящее время многие химики выступают против того, чтобы отмечать эту связь особым наименованием. Действительно, донорно-акцепторная связь по своему характеру ничем не отличается от ковалентной. [c.24] Тип симметрии в химических связях обозначают греческими буквами а, п, O и т. д. [c.24] Важнейшей особенностью ковалентной связи является ее направленность в пространстве и локализация (преимущественное расположение электронной плотности в определенном месте пространства, например между двумя ядрами). Ионная связь таким свойством не обладает (она не локализована), силы электростатического взаимодействия распространяются равномерно вокруг заряда. [c.25] Каждый атом кислорода имеет также по одной р-орбита ли, находящейся под углом 90° к образовавшейся Стр р-свя-зи. Перекрывание этих орбиталей имеет иной вид образуются две области перекрывания, которые расположены по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов. [c.25] образованная электронами, орбитали которых дают наибольшее перекрывание по обе стороны от линии, соединяющей центры атомов, называется п-связью (соответствующий ей тип симметрии носит название п-симметрии). [c.25] Вернуться к основной статье