II. Химическая связь

Вопросы:

1. Определение, основные типы и природа химической связи. Количественные характеристики связи на основе квантово-механической теории: энергия, длина связи, валентный угол.

2. Ковалентная связь. Свойства ковалентной связи: насыщаемость, направленность. Квантово-механические методы описания ковалентной связи: валентных связей (МВС), молекулярных орбиталей (ММО ЛКАО). Полярность: связи, молекул.

2.1. Механизмы образования связи по МВС: обменный, донорно-акцепторный.

2.2. Особенности химической связи в комплексных соединениях.

2.3. Теория валентности в МВС. Кратность связи (простые (сигма-) и кратные (пи-, дельта-) связи).

2.4. Гибридизация связи: понятие, типы. Пространственная структура молекул.

2.5. ММО ЛКАО: связывающие и разрыхляющие МО, энергетические диаграммы МО. Порядок связи. Магнитные свойства молекул.

2.6. Сравнение (достоинства и недостатки) методов ВС и МО ЛКАО.

3. Ионная связь и ее свойства: ненаправленость, ненасыщамость.

4. Металлическая связь:.

5. Водородная связь.

6. Межмолекулярные взаимодействия: ион-дипольные, водородные и невалентные - Ван-дер-Ваальса (3 типа).

Самостоятельная работа:

1. Явление гибридизации химических связей. Пространственная структура (конфигурация) молекул.

2. Металлическая связь: применение метода МО в зонной теории структуры и свойств металлов, полупроводников и диэлектриков. _______________________________________________________________________

Химическая связь.

1. Определение, основные типы и природа химической связи. Количественные характеристики химической связи на основе квантово-механической теории.

Без представлений о природе связей в химических соединениях невозможно объяснить причину образования того или иного соединения, механизм химического процесса и причину реакционной способности частиц вещества.

Совокупность химически связанных атомов представляет собой сложную систему атомов, ядер и электронов. Между этими носителями зарядов действуют электростатические силы притяжения и отталкивания.

Единственным критерием химического взаимодействия атомов, ионов и молекул является изменение строения их электронных оболочек. Современная квантово-механическая теория химической связи основана на положении, что при возникновении связи между частицами возрастает электронная плотность в межъядерном пространстве их атомов, и общая энергия системы уменьшается. Не известно ни одного экспериментального факта, противоречащего этому утверждению.

Химическая связь осуществляется только в том случае, если при сближении атомов (двух или большего числа) полная энергия системы понижается.

Таким образом, образование химической связи всегда сопровождается выделением энергии.

Химическая связь – это взаимодействие атомов, обусловленное перекрыванием их атомных орбиталей (электронных облаков) с увеличением электронной плотности в пространстве между ядрами и уменьшением полной энергии новой системы.

Количественные характеристики химической связи на основе квантово-механической теории: энергия, длина связи, валентный угол.

Энергия химической связи - это количество энергии, выделяющейся при образовании химической связи или требующееся для ее разрыва.

Разрыв химической связи всегда требует затраты энергии.

Чем больше энергия химической связи, тем устойчивее молекула.

Длина связи – это межъядерное расстояние взамодействующих атомов. Она зависит от размеров электронных оболочек атомов и степени их перекрывания. Увеличение размеров атомов в соединениях приводит к увеличению межъядерного расстояния, длины связи и уменьшению энергии связи. И, напротив, с уменьшением длины связи обычно повышается энергия связи и, значит, устойчивость соединений. По современным представлениям химическая связь имеет электрическую природу, но осуществляется она по-разному.

Валентный угол – это угол между двумя ковалентными связями, образованными одним атомом с двумя другими атомами.

Природа химической связи – единая – электрическая:

химическая связь всегда возникает как результирующая сила между куло-лоновским (электростатическим) притяжением противоположных заря-дов атомных ядер и электронов, - с одной стороны, и отталкиванием одноименно заряженных ядер и электронов друг от друга – с другой.

Правило октета: В результате образования валентной химической связи атомы стремятся приобрести 8-элек-тронную конфигурацию валентных электронов, как у благородных газов (кроме Не).

S – элементы в невозбужденном состоянии стремят-мятся иметь на внешнем уровне завершенную 2-электронную оболочку, как у Не).