Ћекции.ќрг


ѕоиск:




 атегории:

јстрономи€
Ѕиологи€
√еографи€
ƒругие €зыки
»нтернет
»нформатика
»стори€
 ультура
Ћитература
Ћогика
ћатематика
ћедицина
ћеханика
ќхрана труда
ѕедагогика
ѕолитика
ѕраво
ѕсихологи€
–елиги€
–иторика
—оциологи€
—порт
—троительство
“ехнологи€
“ранспорт
‘изика
‘илософи€
‘инансы
’ими€
Ёкологи€
Ёкономика
Ёлектроника

 

 

 

 


–екомендации к изучению теоретического материала. ќписание химической св€зи между атомами в соединении есть по су-ществу описание распределени€ электронной плотности




ќписание химической св€зи между атомами в соединении есть по су-ществу описание распределени€ электронной плотности. ѕо характеру этого распределени€ химические св€зи традиционно подраздел€ют на ковалентные, ионные и металлические. ƒополнительно рассматривают водородную св€зь и силы межмолекул€рного взаимодействи€.

’имическа€ св€зь Ц это повышение электронной плотности между €драми атомов, сопровождаемое повышением энергии. ѕричина образовани€ св€зи Ц выделивша€с€ энерги€ (ее в первом приближении называют энергией св€зи). ќбщие электроны располагаютс€ на молекул€рной орбитали, образу-ющейс€ в результате перекрывани€ исходных атомных орбиталей при сближении атомов по двум механизмам: обменному Ц в результате спари-вани€ двух непарных электронов разных атомов; донорно-акцепторному Ц за счет электронной пары одного атома (донор) и свободной орбитали другого атома (акцептор). ѕри максимальной передаче электронной пары одному из атомов образуютс€ ионы (катион и анион), между которыми осуществл€етс€ электростатическое прит€жение и реализуетс€ ионна€ св€зь. ≈сли пара в равной степени принадлежит двум атомам, то между ними реализуетс€ кова-лентна€ непол€рна€ св€зь, а если пара несколько сдвинута в сторону наи-более электроотрицательного атома Ц то ковалентна€ пол€рна€.

¬ зависимости от характера перекрывани€ орбиталей возможно образо-вание s- и p-св€зей: s-св€зь при перекрывании симметричных относительно линии св€зи атомных орбиталей; p-св€зь Ц при перекрывании по обе стороны от линии, св€зывающей €дра.

ƒлина св€зи Ц рассто€ние между €драми двух атомов, если св€зь кова-лентна€, или ионных радиусов, если св€зь ионна€.  овалентные радиусы завис€т от кратности св€зи - число s- и p-св€зей между атомами. »онные радиусы завис€т от координационного числа Ц число s-св€зей центрального атома.

¬алентность Ц общее число св€зей атома с другими атомами в моле-куле.  овалентность Ц число св€зей, образованных по обменному механизму.

»онна€ св€зь Ц результат электростатического взаимодействи€ проти-воположно зар€женных ионов, обладающих обособленными друг от друга электронными оболочками. »онна€ св€зь образуетс€ между атомами, заметно отличающимис€ по электроотрицательности (Dc ³ 1,9 э¬). ќтносительна€ электроотрицательность ( c ) Ц способность атома данного элемента прит€гивать к себе электроны, осуществл€ющие св€зь. „ем больше c атома, тем сильнее прит€гивает он обобществленные электроны. Ќаиболее электроотрицательный - атом фтора, дл€ него значение c условно прин€то равным 4,0.

„исто ионна€ св€зь представл€ет собой лишь предельный случай. ¬ подавл€ющем большинстве молекул химические св€зи имеют характер промежуточный между чисто ковалентными и чисто ионными св€з€ми. Ёто пол€рные ковалентные св€зи, которые осуществл€ютс€ общей дл€ двух ато-мов парой электронов, смещенной к €дру одного из атомов Ц партнеров. ≈сли такое смещение невелико, то св€зь по своему характеру приближаетс€ к чисто ковалентной; чем это смещение больше, тем ближе св€зь к чисто ионной. — электроотрицательностью св€зано такое пон€тие как степеньионности Ц величина, оценивающа€ вклад ионной св€зи в соединени€х: где Dc - разница в электроотрицательност€х двух атомов. ≈сли Dc = 0,8, то степень ионности Ц 15%, при Dc = 3,2 степень ионности Ц 92 %.

»онный тип св€зи характеризуетс€ максимальной пол€рностью, нена-правленностью и ненасыщаемостью. ѕоследние две характеристики обуслов-лены тем, что электростатически взаимодействующие ионы следует рассмат-ривать как сферы, несущие либо положительный, либо отрицательный зар€д.

 овалентный тип св€зи характеризуетс€ пол€рностью или непол€р-ностью, направленностью и насыщаемостью. ѕол€рность св€зи определ€етс€ наличием на атомах частичного положительного и отрицательного зар€дов (образование дипол€) и характеризуетс€ дипольным моментом m = l×d, где l Ц длина св€зи, d - эффективный зар€д дипол€. ƒипольный момент Ц вектор-на€ величина и направлен от плюса к минусу. ѕол€рность молекулы определ€етс€ как сумма векторов дипольных моментов всех св€зей в моле-куле. ѕо величине |d| можно оценить тип св€зи: если |d| = 0 Ц непол€рна€ ковалентна€, |d| £ 0,5 Ц пол€рна€ ковалентна€, 0,5 < |d| < 1 Ц ионна€.

Ќасыщаемость ковалентной св€зи определ€етс€ числом валентных орбиталей, принимающих участие в ее образовании. ѕоэтому теоретически возможна€ валентность определ€етс€ номером периода: во втором периоде Ц 4, в третьем Ц 9 и т.д. ќднако следует учитывать, что не все орбитали по симметрии могут участвовать в образовании св€зи.

ƒл€ квантово-механического описани€ ковалентной св€зи и строени€ частиц (молекул и ионов с ковалентной св€зью) ныне используютс€ два подхода: метод валентных св€зей и метод молекул€рных орбиталей.

¬ основе метода валентных св€зей (¬—) лежат следующие положени€:

- ковалентна€ химическа€ св€зь образуетс€ двум€ электронами, облада-ющими противоположно направленными спинами и принадлежащими двум атомам (по обменному и донорно-акцепторному механизмам образовани€ св€зи);

- ковалентна€ св€зь тем прочнее, чем в большей степени перекрываютс€ взаимодействующие электронные облака; поэтому ковалентна€ св€зь образуетс€ в таком направлении, при котором это перекрывание максимально.

ƒл€ объ€снени€ направленности ковалентных св€зей в методе ¬— используют представление о гибридизации атомных орбиталей центрального атома. —огласно этому представлению, образованию химических св€зей может предшествовать изменение валентных орбиталей атома: исходные неравноценные атомные орбитали, как бы Ђперемешива€сьї, образуют энергетически равноценные орбитали. ѕри этом происходит перераспределение электронной плотности, которое требует затраты энергии и в изолированных атомах не реализуетс€. Ќо в результате гибридизации электронное облако выт€гиваетс€ по направлению к взаимодействующему атому, благодар€ чему увеличиваетс€ его перекрывание с электронными облаками периферийных атомов, что приводит к образованию более прочных св€зей и выделению энергии, котора€ компенсирует св€занные с гибридизацией энергетические затраты. “аким образом, гибридизаци€ Ц это выравнивание по форме и энергии валентных орбиталей центрального атома. ѕространственна€ структура частиц с ковалентным типом св€зи определ€етс€ видом гибридизации валентных орбиталей центрального атома и числом неподеленных электронных пар, содержащихс€ в его валентном электронном слое.

ƒл€ нахождени€ пространственной конфигурации частицы необходи-мо выполнить следующие операции:

- рассчитать количество возможных св€зей у центрального и периферийных атомов с учетом двух механизмов св€зи; в случае ионов добавить дополнительные электроны (учесть зар€д иона);

- возбудить центральный атом (промотирование), а если невозможно Ц то спариваем электроны у периферийных атомов так, чтобы число св€зей по обменному механизму центрального и периферийных атомов было одинако-вым; если уровн€ть нельз€, то лишний электрон оставить у центрального атома;

- рассчитать общее число св€зей и разделить их на s- и p- (число s-св€зей равно сумме атомов в частице минус единица);

- установить тип гибридизации (участвуют все орбитали с электронами,

кроме тех, что идут на образование p-св€зей);

- изобразить структурную формулу и с учетом неподеленных электронов определить конфигурацию; если число p- св€зей меньше, чем s-, то p-св€зи делокализованы;

- дл€ определени€ пол€рна или непол€рна молекула необходимо найти

сумму векторов всех св€зей в молекуле (вектор направлен от плюса к минусу).

≈сли в гибридизации участвуют одна s- и одна p- орбитали (sp- гибри-дизаци€), то образуютс€ две равноценные sp- орбитали; из одной s- и двух p- орбиталей (sp2- гибридизаци€) образуютс€ три sp2- орбитали) и т.д. √ибрид-ные облака, соответствующие данному типу гибридизации, располагаютс€ в атоме так, чтобы взаимодействие между электронами было минимальным, т.е. как можно дальше друг от друга. ѕоэтому при sp- гибридизации элек-тронные облака ориентируютс€ в противоположных направлени€х, при sp2- гибридизации Ц направлени€х, лежащих в одной плоскости и составл€ющих друг с другом углы в 120о (т.е. в направлени€х к вершинам правильного треугольника), при sp3- гибридизации Ц к вершинам тетраэдра (угол между этими направлени€ми составл€ет 109о28¢), при sp3d2- гибридизации Ц к вершинам октаэдра (т.е. по взаимно перпендикул€рным направлени€м).

 
 

 


 

 

sp sp2 sp3 sp3d2

 

5.2 ѕримеры решени€ типовых задач

 

«адача 1. »зобразите структурную формулу молекулы —ќ2.

–ешение. ƒл€ изображени€ структурной формулы воспользуемс€ методом валентных св€зей (¬—).

 
 

1. »зображаем энергетические диаграммы исходных атомов, образую-щих молекулу. ” периферийных атомов р-элементов можно не изображать s-орбиталь.

2. ќпредел€ем количество св€зей, которое может дать центральный атом и периферийные атомы по отдельности по двум механизмам.

3. ≈сли количество св€зей, образуемых по обменному механизму (спаривание) различаетс€, возбуждаем атом. ¬ первую очередь провер€ем возможность увеличени€ количества неспаренных электронов у централь-ного атома. ≈сли это невозможно, то уменьшаем количество неспаренных электронов у периферийных атомов.

4. –ассчитываем общее количество св€зей, образованных по двум механизмам, и устанавливаем их принадлежность к s- или p. „исло s-св€зей равно сумме атомов в молекуле минус единица.

5. ќпредел€ем тип гибридизации центрального атома. ¬ гибридизации участвуют все орбитали с электронами, кроме тех, которые идут на образо-вание p-св€зей. ”глерод в молекуле —ќ2 находитс€ в sp-гибридизации. ћоле-кула имеет линейную структуру.

6. »зображаем гибридную энергетическую диаграмму центрального атома.

 

5.3 «адани€ дл€ самосто€тельного решени€

1.  ак измен€етс€ характер химической св€зи в р€ду NaCl Ц MgCl2 Ц AlCl3 Ц SiCl4 Ц PCl5 и как это отражаетс€ на химических свойствах хлори-дов?

2. „ему равны валентность и степень окислени€ азота в ионе NO3-?

3. ќбъ€сните, почему молекула а) BF3 Ц плоска€, а NF3 Ц объемна€; б) Ќ2ќ Ц углова€, а ¬еЌ2 Ц линейна€?

4. ѕользу€сь таблицей относительных электроотрицательностей, вы-числить их разность дл€ св€зей K Ц Cl, Ca Ц Cl, Fe Ц Cl, Ge Ц Cl.  ака€ из св€-зей характеризуетс€ наибольшей степенью ионности?

5. »зменитс€ ли конфигураци€ частиц при переходе от NO2 к NO2-?

6.  акие типы гибридизации атомных орбиталей углерода соответст-вуют образованию молекул —Ќ4, —2Ќ6, —2Ќ4,—2Ќ2?

7. ¬ молекулах SO2 и SO3 атом серы находитс€ в sp2-гибридизации. ѕо-л€рны ли эти молекулы?  акова их пространственна€ структура?

8. BaCl2 в водных растворах диссоциирует полностью, а HgCl2 почти не диссоциирует. ќбъ€сните это различие в свойствах солей.

9.  акой вид взаимодействи€ между частицами приводит в конденси-рованное состо€ние Nе, N2, HJ, Cl2, BF3, H2O?





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2016-11-23; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 618 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

Ћогика может привести ¬ас от пункта ј к пункту Ѕ, а воображение Ч куда угодно © јльберт Ёйнштейн
==> читать все изречени€...

514 - | 525 -


© 2015-2023 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.018 с.