I. Длина ковалентной связи.

Длина связи – это межъядерное расстояние между химически связанными атомами. Она зависит от природы взаимодействующих атомов и от кратности связи. С увеличением кратности длина связи уменьшается, а, следовательно, увеличива-ется её прочность.

II. Энергия ковалентной связи.

Химическое соединение образуется из отдельных атомов только в том случае, если это энергетически выгодно. Если силы притяжения преобладают над силами отталкивания, потенциальная энергия взаимодействующих атомов понижается, и образуется химическая связь. На расстоянии, равном длине связи r₀, эта энергия минимальна.

Таким образом, при образовании химической связи энергия выделяется, а при её разрыве поглощается. Энергия E₀, необходимая для того, чтобы разъединить атомы и удалить их друг от друга на расстояние, на котором они не взаимодействуют, называется энергией связи. Она численно равна энергии, которая выделяется при образовании этой самой молекулы из атомов. Соответственно, для двухатомных молекул энергия связи определяется как энергия диссоциации молекулы на атомы. Она может быть измерена экспериментально.

Для многоатомных молекул эта величина является условной и равна энергии такого процесса, при котором данная химическая связь исчезает, а все остальные остаются без изменения.

Чем выше энергия химической связи, тем прочнее связь. Связь считается прочной или сильной, если её энергия превышает 500кДж/моль, а слабой, если её энергия меньше 100 кДж/моль. Если при взаимодействии атомов выделяется энергия менее 16 кДж/моль, то считают, что химическая связь не образуется, а наблюдается межмолекулярное взаимодействие. Прочность связи обычно уменьшается с увеличением её длины.

Одинарная связь всегда слабее, чем кратные связи - двойная и тройная - между теми же атомами.

III. Кратность ковалентной связи.

Определяется количеством электронных связей – электронных пар – связывающих два атома (простая, донорно-акцепторная, семиполярная). С увеличением кратности энергия связи возрастает.

IV. Направленность ковалентной связи в пространстве (угол связи).

Направленность ковалентной связи означает, что связь образуется в направлении максимального перекрытия электронных облаков. Относительно линии соединяющей центры атомов образующих связь различают: σ- и π-связи.

σ-связь: образована перекрыванием АО по линии соединяющей центры взаимодействующих атомов, т.е. симметрична относительно линии, проходящей через атомные ядра в молекуле;

π-связь – это связь, возникающая в направлении оси перпендикулярной прямой, соединяющей ядра атома, т.е. симметрична относительно плоскости, в которой расположены ядра.

Направленность связи обусловливает пространственную структуру молекул, т. е. их геометрическую форму.

Угол связи – угол между воображаемыми прямыми проходящими через ядра двух химически взаимосвязанных соседних атомов.

Если в качестве признака химической связи выбрать степень перераспределения электронной плотности между атомами при образовании химической связи, то можно выделить неполярную, полярную и сильно полярную. Неполярная и полярная связи относятся к ковалентной химической связи, а сильно полярная химическая связь – ионная связь.

Неполярная ковалентная связь также называется гомеополярной, и она образована одинаковыми атомами. В такой ситуации электронная плотность расположена симметрично между атомами. Например, Н₂.

Полярная ковалентная связь также называется гетерополярной и образована разными атомами. В такой ситуации возникает смещение электронной плотности в сторону более электроотрицательного атома. В такой ситуации молекула превращается в диполь: диполь – это система, в которой имеется два электрических заряда, равных по величине, но противоположных по знаку, расположенных на некотором расстоянии друг от друга. Например, HCl.

Произведение длины диполя l (расстояния между полюсами в молекуле) и величины заряда q называется дипольным моментом μ.

μ= q l

Чем больше длина диполя, т.е. её дипольный момент, тем больше полярность молекулы.

Дипольный момент направлен от положительного конца диполя к отрицательному, поэтому дипольный момент многоатомной молекулы следует рассматривать как векторную сумму дипольных моментов связей: он зависит не только от полярности каждой связи, но и от взаимного расположения этих связей.

V. Насыщаемость ковалентной химической связи — свойство атомов образовывать строго определенное число ковалентных связей. Благодаря насыщаемости связей молекулы имеют определенный состав.

Насыщаемость ковалентной связи определяется механизмом образования ковалентной связи: либо обменный механизм, либо донорно-акцепторный.

1. Обменный механизм:

Если ковалентная связь образована по обменному механизму, то насыщаемость определяется числом неспаренных электронов.

О₂:

NH₃:

Если энергии, выделяемой при образовании молекулы не хватит для того чтобы возбудить электроны, то реакция будет единичной и не пойдёт по всему объёму.

2. Донорно-акцепторный механизм:

Если ковалентная связь образована по обменному механизму, то насыщаемость определяется числом вакантных орбиталей.

#9. Ионная связь.

Ионная связь – это сильно полярная химическая связь. Исторически она представлялась независимой от ковалентной и получила потому отдельное название.

В основе ионной связи лежит электростатическое взаимодействие противоположно заряженных ионов. Согласно ионной связи, атомы элементов с числом электронов в наружном слое меньше восьми присоединяют или теряют такое число электронов, которое делает наружный электронный слой таким, как у атома ближайшего инертного газа (благородного газа).

Атом, потерявший электроны, превращается в положительно заряженный ион - катион. Атом, присоединивший электроны, становится отрицательно заряженным ионом - анион. Разноименно заряженные ионы притягиваются друг к другу.

Главное отличие ионной связи от ковалентной заключается в том, что ковалентная связь образуется в чистом виде между совершенно эквивалентными атомами, а ионная – между атомами, резко отличающимися по своим основным характеристикам, таким как энергия ионизации, сродство к электрону, размерам и другим. Ионных соединений немного. Их основные свойства заключаются в том, что в расплавленном состоянии они обладают электропроводностью, в воде легко диссоциируют на ионы, а также имеют высокую температуру плавления и кипения.

Ионная связь характеризуется ненаправленностью (силовые поля ионов равномерно распределяются во всех направлениях в пространстве, поэтому они притягивают противоположный по знаку ион в любом направлении) и ненасыщаемостью (взаимодействие двух ионов не может привести к полной взаимной компенсации их силового поля, поэтому у них сохраняется способность притягивать ионы противоположного знака и по другим направлениям).

Валентность элементов в ионных соединениях характеризуется числом отданных или присоединённых электроном и, таким образом, равна электровалентности.

#10. Металлическая связь. Основы зонной теории.