ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Дипольные моменты связей и молекул. Направленность ковалентных связей и пространственная структура молекул из "Сборник задач и упражнений по химии Изд.3" Полярность связи обычно выражают при помощи ее дипольного момента (д,, представляющего собой произведение длины диполя I на величину заряда электрона е, выраженного в абсолютных электростатических единицах е = 4,80 10 абс. эл.-ст. ед.). Так как длина диполя I имеет порядок атомных размеров, т. е. 10 см, то дипольный момент связи (д, = /е характеризуется величиной порядка 10 и размерностью абс. эл.-ст. ед. см. [c.63] В системе СИ дипольный момент имеет размерность кулон-метр. Переход от одной размерности к другой может быть сделан исходя из следующих соображений. [c.63] Для двухатомных молекул характер связи между атомами обусловливает и свойства ч амой молекулы. Так, при образовании ковалентно-неполярных связей в молекулах, например типа Х , общее электронное облако симметрично располагается между ядрами обоих атомов, дентры тяжести положительных и отрицательных сил практически совпадают и дипольные моменты таких связей и молекул в целом равны нулю. Такие молекулы называются неполярными. [c.64] В двухатомных молекулах типа AB, например НС1, СО, N0 ИТ. п., связи имеют ковалентно-полярный характер и сами молекулы являются полярными. Для молекул подобного типа понятия полярности связи и молекулы.являются однозначными и величины их дипольных моментов численно совпадают. [c.64] При переходе от двухатомных молекул к многоатомным типа АВа, АВз, АВ4 и т. д. соотношение между полярным характером связей А—В и молекулы в целом становится более сложным. Полярный или неполярный характер таких молекул является отражением их симметричной или несимметричной пространственной конфигурации. [c.64] молекула АВа может иметь линейную структуру В—А—В или угловую. Молекула АВз может иметь структуру равностороннего треугольника, в центре которого находится А, а в углах — В, или структуру треугольной пирамиды, в вершине которой находится А. [c.64] Молекула АВ4 может иметь структуру квадрата или правильного тетраэдра с атомом А в центре. [c.64] В линейно построенных молекулах АВа, треугольных АВз, тетраэдрических и квадратно-плоскостных молекулах АВ4 дипольные моменты связей А—В взаимно компенсируют друг друга и результирующие дипольные моменты молекул равны нулю. Такие молекулы с полярными связями имеют в целом неполярный характер, что отражает их симметричную пространственную структуру. [c.64] В несимметричных молекулах АВа и АВ3, имеющих, соответственно, угловую и -пирамидальную структуру, взаимной компенсации не происходит. Для таких молекул характерно наличие разноименно заряженных, участков, а расстояние, / между центрами этих участков определяет, величину дипольного момента молекулы. [c.64] Таким образом, определяя опытным путем дипольные моменты молекул, можно судить об их структуре. [c.64] Структурная симметрия или асимметрия молекулы является следствием симметрии или асимметрии направленности валентных связей. [c.65] Для объяснения механизма образования молекул и сложных ионов типа АВд, АВд, АВ4 и др. с симметричной направленностью связей используется представление о гибридизации электронных облаков центрального атома А. [c.65] Возникновение гибридных, т. е. смешанных электронных облаков происходит в тех случаях, когда в образовании химических связей атомом А принимают участие электроны с различными, но не очень сильно отличающимися друг от друга энергетическими состояниями. Такому условию удовлетворяют 5- и р-электроны одного и того же уровня. Так, например, в процессе образования связей возбужденными атомами бериллия i2s2p), бора 5 2 2р ) и углерода 2з2р ) принимают соответственно участие один 5- и один р-электрон (Ве), один з- и два р-электрона (В) и один з-и три р-электрона (С). Так как облака 5- и р-электронов различны по форме, то предварительной стадией образования химических связей атомами этих элементов является процесс образования гибридных облаков, форма которых является результатом взаимного изменения форм облаков 8- и р-электронов, из которых они образовались. Такие гибридные облака характеризуются симметричной направленностью относительно центра атома и способностью к максимальному взаимному перекрыванию общих электронных облаков при последующем их взаимодействии с электронными облаками элемента-партнера. [c.65] Число образующихся гибридных облаков соответствует числу электронов, участвующих в гибридизации. Так, например, при гибридизации облаков одного з- и одного р-электрона атома Ве возникают два гибридных облака, расположенных под углом 180 и дающих начало образованию линейной по форме молекулы ВеХа. Такой вид гибридизации называется р-гибридизацией. [c.65] При гибридизации облаков одного з- и двух р-электронов атома В возникают три гибридных облака, расположенные в одной плоскости под углом 120°, которые, перекры-ваясь с облаками р-электронов атома галогена, образуют плоскую молекулу ЪУ з-вр -гибридизация. [c.65] Тетраэдрический остов молекул СН и СХ4 обусловлен гибридизацией облаков одного з- и трех р-электронов атома углерода с образованием четырех гибридных облаков, угол между которыми составляет 109 28 — 5р -гибридизация. [c.65] В молекуле воды электронные облака двух р-электронов атома кислорода также, казалось бы, должны быть расположены под углом 90°. В действительности НОН = = 104,5°, т. е. значительно ближе к тетраэдрическому. Очевидно, что и в этом случае некоторое искажение структуры молекулы воды связано с 5р -гибридизацией, в которой участвуют орбитали двух связывающих и двух неподеленных пар атома кислорода. [c.66] Метод валентных связей позволяет в простейших случаях определить пространственную структуру сложной молекулы или иона, руководствуясь характером валентных орбиталей центрального атома с учетом и без учета их гибридизации. Последние условно называются чистыми и обозначаются, например, р (в молекуле Нг ) или р (в молекуле АзНз).. [c.67] При определении структуры молекулы или частицы рекомендуется соблюдать такую последовательность. [c.67] Пример 1. Определить пространственную структуру молекулы СО и карбонат-иона. [c.68] Вернуться к основной статье