ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основы метода валентных связей (электронных пар) из "Неорганическая химия" Это явилось основой метода валентных связей (ВС), который получил дальнейшее развитие в работах Д. Слейтера и Ф. Лондона (1927). [c.48] По числу одиночных электронов делаем вывод о том, что литий одновалентен — Ь1(Г), а бериллий нульвалентен — Ве(0). Только при возбуждении атома бериллия, связанного с затратой энергии (Ве+324 кДж/моль—Не ), происходит разделение его электронной пары, и бериллий становится способным проявить валентность, равную двум, — В.е (1Г). При этом у электронов, ставших одиночными, спины сохраняют свое направление. [c.49] Таким образом, если в атоме имеются вакантные орбитали, не слишком сильно отличающиеся по энергетическому уровню от орбитали, описывающей состояние электронной пары, то один из ее электронов может перейти в состояние, соответствующее такой вакантной орбитали. В результате из одного двухэлектронного облака образуются два одноэлектронных валентных облака. При этом энергия затрачивается и атом переходит в возбужденное состояние. Однако эти затраты затем с избытком компенсируются за счет образования атомом двух дополнительных химических связей. [c.49] В нормальном состоянии бор одновалентен при возбуждении (В + 531 кДж/мо 1ь— В ) образуется трехвалентный бор. Углерод, будучи в нормальном состоянии двухвалентным, становится четырехвалентным при поглощении 402 кДж/моль. [c.49] Число обобщенных электронных пар определяет ковалент-н о с т ь элемента. Ковалентные связи являются разновидностью атомныхсвязей. [c.50] Частица (атом, ион или молекула), содержащая в орбитали неспаренный электрон, стремится к установлению с партнерами атомной связи и поэтому обладает высокой реакционной способностью, проявляющейся прежде всего в реакциях присоединения (например, Н + С,1 = НС1) или замещения (например, С1 + Н2 = НС1-Ь Н). [c.50] Связь между атомами, осуществляемая общей электронной парой, может возникнуть и другим путем. Если в атомн ой орбитали одного атома О находятся два электрона, а у другого атома А имеется вакантная атомная орбиталь, то связь между ними образуется за счет пары электронов первого атома В - А. Атол( О, предоставляющий для образования связи электронную пару, называется донором, а атом А, обладающий свободной орбиталью, — акцептором. [c.50] Донорно-акцепторный механизм образования атомных связей приводит к установлению между атомами наибольшего числа возможных химических связей. [c.51] Очевидно, что частица, вступающая в химическую связь, вносит в нее вклад тем, чем обладает сама в достатке либо электронными парами, либо вакантными орбиталями. Поэтому анионы (Р , С1 , СЫ , ОН и др.) или полярные молекулы (ЫНз, Н2О, СО и т. п.) обычно выполняют функцию донора, а атомы или ионы металлов (и водорода) — акцептора. [c.51] Образование донорно-акцепторной связи протекает по механизму, отличающемуся от механизма образования ковалентной связи, но приводит к такому же результату. Поэтому в ионе аммония все четыре связи (между атомом азота с участием его одной - и трех р-орбиталей и тремя атомами и одним ионом водорода с участием их -орбиталей) равноценны. Это относится и к четырем связям в ионе [ВР4] . [c.51] Донорно-акцепторное взаимодействие часто возникает между растворяемым веществом и растворителем. Ионы металлов, как и ноны водорода (акцепторы), вступают в химическую связь с молекулами многих растворителей (донорами). [c.51] Возникновение донорно-акцепторных связей приводит к усложнению состава и структуры веществ в образовании сложных комплексных соединений. При этом одИн из атомов (обычно акцептор), располагаясь в центре, координирует вокруг себя частицы, вступающие с ним в донорно-акцепторную связь. Поэтому такая связь называется еще координативной связью. Это — вторая разновидность атомных связей. [c.52] За счет координативной связи происходит химическое насыщение атома, в результате чего внутренняя энергия системы взаимодействующих атомов понижается. Благодаря этому общая валентность атома (как сумма всех его связей) становится высокой. [c.52] На схеме показано, что дативная связь может образоваться, по крайней мере, двумя путями — перенесением пары -электронов акцептора на вакантные либо р-, либо -орбитали, локализованные на атоме донора. Первый тип связи (называемый иногда -р-взаимодействием) имеет место, когда донором является атом элемента второго периода (Ы из N0 С из СО или из СМ и т.п.). Второй тип связи ( — -взаимодействие) может возникнуть, если в роли донора выступает атом элемента третьего и последующих периодов (Р, Зит. д.), который имеет вакантные для образования связи -орбитали. [c.53] Связи дативного типа понижают вблизи центрального атома-акцептора электронную плотность, возросшую за счет образования донорно-акцепторных связей и, таким образом, способствуют упрочению последних. [c.53] На основании изложенного можно сделать вывод о том, что при установлении химической связи атом предоставляет партнеру либо свободную АО (акцептор), либо АО с одним электроном, либо АО с парой электронов (донор). Поэтому валентность элемента равна общему числу орбиталей его атома, принимающих участие в образовании химических связей. [c.53] При использовании всех своих АО, возможных для связывания с партнерами, атом химически насыщается и становится неспособным к установлению дополнительных химических связей. Этим объясняется одно из основных свойств атомной связи ее н а с ы-щаемость. [c.53] В общем случае образование каждой дополнительной связи приводит к дальнейшей стабилизации молекуль , поэтому наиболее устойчивыми молекулами являются такие, в атомах которых все стабильные атомные орбитали либо использованы для образования связей, либо заняты неподеленными парами электронов. Так, для атомов второго периода системы элементов (от лития до неона) в устойчивых соединениях должны быть использованы указанным образом все четыре орбитали ( р ) второго слоя. [c.53] Другое важное свойство атомной связи — ее направленность в пространстве. [c.53] Вернуться к основной статье