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

 

 

 

 


“ема 5 х≥м≥чний звТ€зок ≥ Ѕудова молекул. —туп≥нь окисненн€




 

ѕриклад 1. ѕо€сн≥ть причину утворенн€ х≥м≥чного звТ€зку. (див. додаток ¬).

¬≥дпов≥дь:

ѕроблема виникненн€ х≥м≥чного звТ€зку Ї центральною в х≥м≥њ, поск≥льки у природ≥ ≥ практиц≥ людина маЇ справи не з окремими атомами, а з речовинами. Ќав≥ть зовс≥м прост≥ речовини, €к правило, складаютьс€ не менш €к з двох атом≥в х≥м≥чно звТ€заних м≥ж собою. Ќаприклад, в≥дносна невелика к≥льк≥сть зал≥за 56 грам м≥стить 6,02 ∙1023 атом≥в, €к≥ х≥м≥чно звТ€зан≥ м≥ж собою в кристал≥чну гратку.

’≥м≥чний звТ€зок утворюЇтьс€ п≥д час взаЇмод≥њ двох або к≥лькох атом≥в, в результат≥ €коњ утворюЇтьс€ х≥м≥чно ст≥йка дво- або багатоатомна система (наприклад, молекула або кристал). ’≥м≥чно звТ€зан≥ атоми Ц це складн≥ утворенн€, €к≥ складаютьс€ з позитивно зар€джених €дер ≥ негативно зар€джених електрон≥в, м≥ж €кими ≥снуЇ електростатична взаЇмод≥€.

ќчевидно, система буде ст≥йкою, €кщо сили прит€ганн€ б≥льш≥ в≥д сил в≥дштовхуванн€. ”творенн€ нових х≥м≥чних звТ€зк≥в супроводжуЇтьс€ п≥двищенн€м електронноњ густини м≥ж атомами, €ка прит€гуЇ €дра. ÷ей процес супроводжуЇтьс€ вид≥ленн€м енерг≥њ, внасл≥док чого енерг≥€ системи зменшуЇтьс€.

≤стор≥€ розвитку проблеми х≥м≥чного звТ€зку фактично Ї ≥стор≥Їю розвитку теоретичноњ х≥м≥њ. ≤снують р≥зн≥ методи по€сненн€ утворенн€ х≥м≥чного звТ€зку: механ≥чн≥, електростатичн≥ тощо. ќдним з поширених на сьогодн≥ метод≥в Ї метод валентних звТ€зк≥в (ћ¬«), зг≥дно €кого х≥м≥чний звТ€зок утворюЇтьс€ за рахунок перекриванн€ атомних орб≥талей.

 

ѕриклад 2. –озкрийте зм≥ст пон€тт€ Датомна орб≥тальФ.

¬≥дпов≥дь:

јтомна орб≥таль (јќ) волод≥ючи певною енерг≥Їю та в≥дпов≥дною формою Ї траЇктор≥Їю руху електрона в пол≥ €дра. якщо електрон Ц частинка корпускул€рна, то атомна орб≥таль Ї одн≥Їю з найважлив≥ших характеристик. ≈лектрон, волод≥ючи кр≥м властивостей частинки, маЇ ≥ хвильов≥ властивост≥, €к≥ не можна характеризувати орб≥таллю. “ому вводитьс€ нове пон€тт€ про атомну орб≥таль, €ке охоплюЇ корпускул€рн≥ та хвильов≥ властивост≥ електрона. ћатематично дл€ одноелектронного атома √≥дрогену це записуЇтьс€ за допомогою р≥вн€нн€ Ўред≥нгера:

де ψ (пс≥) Ц ампл≥туда електронноњ хвил≥ (хвильова функц≥€, €ка залежить в≥д просторових координат ≥ в загальному випадку в≥д часу)

ѕереважно розгл€даЇтьс€ залежн≥сть хвильовоњ функц≥њ в≥д координат;

m Ц маса електрона;

h Ц пост≥йна ѕланка;

E Ц повна енерг≥€ електрона;

U Ц потенц≥альна енерг≥€ електрона.

 

“аким чином в р≥вн€нн€ Ўред≥нгера входить дв≥ частини: перша Ц це сума пох≥дних хвильовоњ функц≥њ по координатах ≥ друга частина р≥вн€нн€ м≥стить р≥зницю ≈ЦU, €ка дор≥внюЇ к≥нетичн≥й енерг≥њ електрона.

–≥вн€нн€ Ўред≥нгера складне, точне його р≥шенн€ потребуЇ сучасноњ обчислювальноњ техн≥ки.

як модель стану електрону в атом≥ у квантов≥й механ≥ц≥ прийн€то у€вленн€ про електронну хмару, густина в≥дпов≥дних д≥л€нок €коњ пропорц≥йна ймов≥рност≥ перебуванн€ там електрона. ≈лектрон н≥би Дрозмазаний Ф навколо €дра по сфер≥, в≥ддален≥й в≥д €дра на певну в≥дстань. ќдну з можливих форм електронноњ хмари атома можна зобразити так (рис. 5.1):

–исунок 5.1 - ≈лектронна хмара з нер≥вном≥рною густиною

 

ћаксимальна електронна густина в≥дпов≥даЇ найб≥льш≥й ймов≥рност≥ перебуванн€ електрона. ќчевидно чим м≥цн≥ший звТ€зок електрона з €дром, тим електронна хмара менша за розм≥ром ≥ компактн≥ша за розпод≥лом зар€ду.

ѕрост≥р навколо €дра, в €кому най≥мов≥рн≥ше перебуванн€ електрона, називаЇтьс€ атомною орб≥таллю.

ѕон€тт€ атомноњ орб≥тал≥ можна розгл€дати, €к математичне пон€тт€. …ого можна у€вл€ти соб≥ €к поверхню з максимальною електронною ≥мов≥рн≥стю. ÷€ поверхн€ може бути сферою Ц так≥ орб≥тал≥ в≥дпов≥дають s -п≥др≥вню ≥ називаютьс€ s- орб≥таллю. ўо стосуЇтьс€ р-орб≥талей, то ц€ поверхн€ маЇ форму гантел≥, d- i f -орб≥тал≥ Ц складн≥шоњ форми.

ѕ≥д Дформою орб≥тал≥Ф треба розум≥ти таку просторову геометричну модель, в межах €коњ перебуванн€ електрона най≥мов≥рн≥ше. ‘орми граничних поверхонь s-, p- i
d- орб≥талей можна зобразити наступним чином (рис. 5.2):

–исунок 5.2 - ‘орми граничних поверхонь s-, p- i
d- орб≥талей

ѕриклад 3. ѕо€сн≥ть утворенн€ σ- ≥ π-звТ€зк≥в.

¬≥дпов≥дь:

—пос≥б утворенн€ х≥м≥чних звТ€зк≥в област≥ перекриванн€ атомних орб≥талей (јќ) розм≥щених на л≥н≥€х, що зТЇднують центри (€дра) взаЇмод≥ючих атом≥в називаЇтьс€ σ-звТ€зком. ¬≥н зд≥йснюЇтьс€ одн≥Їю сп≥льною електронною парою. ÷≥ звТ€зки виникають внасл≥док перекриванн€ двох s-орб≥талей (молекула Ќ2), s-
р -орб≥талей (молекули HF, H2S), перекриванн€ г≥бридних орб≥талей з нег≥бридними s- або р -орб≥тал€ми (молекули —Ќ4, NH3, H2O, BCl3, BeCl3 тощо).

—хематично σ-звТ€зки можна зобразити наступним чином (рис.5.3):

–исунок 5.3 - —хематичне зображенн€σ-звТ€зк≥в

’≥м≥чн≥ звТ€зки, €к≥ утворюютьс€ в результат≥ перекриванн€ орб≥талей вздовж л≥н≥й, перпендикул€рних до л≥н≥њ, що звТ€зуЇ центри взаЇмод≥ючих атом≥в, називаютьс€
π-звТ€зками. ¬они можуть утворюватись €к р-, так ≥
d- електронами.

—хематично π-звТзки можна зобразити наступним чином (5.4):

 

 

–исунок 5.4 - —хематичне зображенн€π-звТ€зк≥в

ѕерекритт€ јќ в≥дбуваЇтьс€ за рахунок одн≥Їњ або двох областей перекритт€. якщо одна область перекритт€, то х≥м≥чний звТ€зок маЇ назву σ-звТ€зок, €кщо дв≥ Ц то х≥м≥чний звТ€зок Ц π-звТ€зок.

” випадку утворенн€ х≥м≥чного звТ€зку м≥ж двома атомами приймаЇ участь б≥льше, н≥ж одна пара електрон≥в, то звТ€зок називаЇтьс€ кратним. “од≥ один ≥з них Ї σ-звТ€зком.

“ак у молекул≥ азоту утворюЇтьс€ потр≥йний звТ€зок (N≡N). ”с≥ звТ€зки утворюютьс€ одноелектронними
р -орб≥тал€ми Ќ≥трогену, але способи перекриванн€ р≥зн≥: один з них Ї σ-звТ€зком, два ≥нш≥ Ц π-звТ€зками (рис. 5.5):

–исунок 5.5 - —хема утворенн€ х≥м≥чних звТ€зк≥в в молекул≥ азоту

 

ѕриклад 4. ўо таке г≥бридизац≥€? як≥ њњ типи ≥снують?

¬≥дпов≥дь:

√≥бридизац≥€ Ц це перетворенн€ початково нер≥вноц≥нних за енерг≥Їю та формою орб≥талей в однаков≥, р≥вноц≥нн≥ п≥д час утворенн€ х≥м≥чних звТ€зк≥в.

 

ќсновн≥ типи г≥бридизац≥њ атомних орб≥талей (јќ):

“ип г≥бриди- зац≥њ „исло орб≥талей, що г≥бридизуЇтьс€ „исло г≥бридизованих јќ Ѕудова молекули ѕриклади
sp 1 s ≥ 1 p   л≥н≥йна ZnCl2, CO2, BeCl2, H2S, C2H2
sp2 1 s ≥ 2 p   трикутна BF3, CO32-, C2H4
sp3 1 s ≥ 3 p   тетраед-рична NH3, CH4

 

sp

sp2

sp3

–исунок 5.6 - —хема г≥бридизац≥њ атомних орб≥талей (sp-, sp2 - i sp3 - г≥бридизац≥€)

« наведених схем видно, €к нег≥бридизован≥ орб≥тал≥ (а) перетворюютьс€ у г≥бридизован≥ (б), зм≥нюючи свою форму та просторове розташуванн€.

ѕриклад 5. Ќавед≥ть орб≥тальн≥ д≥аграми сполук BeCl2 (¬е в стан≥ sp -г≥бридизац≥њ), BCl3 (¬ в стан≥
sp2 -г≥бридизац≥њ), CH4 ( в стан≥ sp3 -г≥бридизац≥њ).

¬≥дпов≥дь:

¬≥дпов≥дно до ≥снуючих у€влень про г≥бридизац≥ю орб≥тальн≥ д≥аграми вигл€датимуть наступним чином
(рис 5.7):

а)

б)

 

 

в)

а - BeCl2; б - BCl3; в - CH4

–исунок 5.7 - ќрб≥тальн≥ д≥аграми сполук

ѕриклад 6. як≥ види звТ€зк≥в притаманн≥ молекулам та €кий њх механ≥зм утворенн€?

¬≥дпов≥дь:

є п/п ¬ид звТ€зку ¬изначенн€ ћехан≥зм утворенн€
  …онний «вТ€зок м≥ж йонами, що зд≥йснюЇтьс€ завд€ки електростатичному прит€ганню
   овалентний «вТ€зок атом≥в за допомогою сп≥льних електронних пар, тобто перекриванн€ атомних орб≥талей ѕерекриванн€ јќ
  ƒонорно-акцепторний (р≥зновид ковалентного) «вТ€зок м≥ж атомами, один з €ких маЇ непод≥лену пару електрон≥в, а ≥нший - в≥льну јќ N-донор, -акцептор
  ћетал≥чний «вТ€зок у металах та сплавах м≥ж позитивно зар€дженими йонами та валентними електронами, що Ї сп≥льними дл€ вс≥х йон≥в.
  ¬одневий (м≥жмолеку-л€рний) “рицентровий звТ€зок м≥ж двома електронегативними атомами через атом водню.  

ѕриклад 7. ўо характеризуЇ електронегативн≥сть елемент≥в (≈Ќ)?

¬≥дпов≥дь:

≈Ќ характеризуЇ здатн≥сть атома прит€гувати до себе сп≥льн≥ електронн≥ пари. ÷€ величина даЇ змогу встановити характер х≥м≥чного звТ€зку, бо у багатьох сполуках звТ€зок м≥ж атомами Ї пром≥жний м≥ж йонним ≥ пол€рним ковалентним *.

 





ѕоделитьс€ с друзь€ми:


ƒата добавлени€: 2015-11-05; ћы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1133 | Ќарушение авторских прав


ѕоиск на сайте:

Ћучшие изречени€:

—тудент может не знать в двух случа€х: не знал, или забыл. © Ќеизвестно
==> читать все изречени€...

2536 - | 2136 -


© 2015-2024 lektsii.org -  онтакты - ѕоследнее добавление

√ен: 0.02 с.