Свойства ковалентной связи в свете МВС.

1. Насыщаемость обусловлена тем, что в образовании связи принимает участие только определённое количество электронов, как правило, единичных.

2. Направленность – свойство ковалентной связи располагаться таким образом, чтобы обеспечить максимальное перекрывание электронных облаков. Различают 3 вида ковалентной связи:

 

σ – связь – образуется по линии, соединяющей центры атомов,

π – связь – возникает в направлении перпендикулярном линии соединяющей центры атомов,

 

δ – связь образуют d-облака, находящиеся в параллельных плоскостях.

Направление связи обуславливает пространственную структуру (геометрическое строение) молекулы.

3. Поляризуемость связи. Все молекулы с разными элементами более или менее полярны. Электронная пара связи смещается к более электроотрицательному элементу. Условный заряд, возникающий на атомах при образовании связи, называется эффективным зарядом. Он устанавливается экспериментально. В молекуле НСl степень ионности составляет 18%. В молекуле NaCl ионная связь составляет 80%. Поэтому ковалентная связь подразделяется на ковалентную неполярную (частичный заряд δ ≈ 0) Н₂, О₂, F₂; ковалентную полярную (δ ≠ 0) и, как крайний случай, при δ ≈ 1 – ионная. Т.к. ионная связь имеет свои особенности, этот тип химической связи выделяют.

 

Ионная связь

Ионная связь отличается от ковалентной полярной тем, что она ненаправлена и ненасыщаема.

Ионная связь осуществляется в результате электростатического притяжения противоположно заряженных частиц. Ионная связь не обладает направленностью, т.к. электростатическое поле иона имеет сферическую симметрию. Центральный ион не компенсируется одним ионом противоположного знака, т.е. его поле действует по всем направлениям, поэтому связь ненасыщаема.

Отсутствие этих свойств обуславливает склонность ионных молекул к ассоциации, т.е. к соединению друг с другом.

 

Гибридизация атомных орбиталей

Итак, как было отмечено в начале, молекула образуется лишь в том случае, когда общая энергия молекулы меньше, чем энергия отдельных атомов.

Учёные Слейтер и Полинг предложили концепцию о гибридизации. Согласно ей в образовании ковалентной связи участвуют не «чистые», а так называемые «гибридные», усреднённые по форме и размерам, а, следовательно, и по энергии, орбитали. Число таких орбиталей равно числу исходных орбиталей.

Гибридные орбитали вследствие особой симметрии в образовании π-связей участия не принимают.

 

Водородная связь

Водородная связь – это разновидность ковалентной связи, образованной по донорно-акцепторному механизму.

Если водород в соединении взаимодействует с сильно электроотрицательным элементом (F, O, N, S, Cl), то он может образовывать дополнительную связь с этим атомом.

Энергия водородной связи невелика 8…40 кДж/моль, поэтому она легко образуется и легко разрушается.

H … F H …O H … N

40 кДж/моль 20 кДж/моль 8 кДж/моль

С уменьшение электроотрицательности атома, энергия связи также уменьшается.

Так при образовании молекулы воды, ковалентная связь О – Н сильнополяризована за счёт электроотрицательности атома кислорода. Электронное облако связи смещено к кислороду, и вследствие этого, кислород приобретает эффективный отрицательный заряд –δ, а водород +δ, т.е. водород почти лишается электронного облака. Между Н одной молекулы и О другой молекулы возникает электростатическое притяжение и, как следствие, водородная связь.

Образуется молекула состава (Н₂О)_n.

Благодаря водородным связям температура плавления и кипения в таких соединениях значительно выше, чем у аналогичных соединений без водородных связей.

Водородная связь бывает двух видов:

1. Внутримолекулярная – связь, образованная между атомами одной молекулы

 

 

2. Межмолекулярная – между атомами разных молекул. За счёт таких связей удерживаются спирали белков, нуклеиновых кислот.