Поляризуемость ковалентной связи Полярные и неполярные молекулы. Дипольный момент
При образовании связи между двумя атомами с одинаковой электроотрицательностью (см. приложение) общая электронная пара располагается симметрично - неполярная связь.
Например: Cl2, Н2, О2 и т.д.
Если связь неполярная, то и молекула будет неполярной.
Смещение электронного облака называется поляризацией и обуславливает свойство, называемое поляризуемостью.
Полярная ковалентная связь возникает при соединении атомов с различной электроотрицательностью.
Например: молекулу HCl образуют атом хлора с элетроотрицательностью, равной 3, и атом водорода с электроотрицательностью 2,1(см. приложение) – полярная связь. Происходит смещение электронного облака ближе к атому с наибольшей электроотрицательностью и молекула приобретает два полюса. Часть молекулы, куда смещается электронное облако, заряжается отрицательно, а другая положительно. В этом случае образуется диполь. Такая система, имеющая одинаковые по величине, но противоположные по знаку заряды, находящиеся на некотором расстоянии друг от друга, называется диполем. Чем сильнее поляризация, тем длина диполя больше.
Полярность молекулы определяется дипольным моментом, который равен μ = δ•ℓ, где δ - заряд, измеренный в единицах заряда электрона, ℓ – длина диполя. Единицей измерения дипольного момента являются кулон·метр (Кл·м) или Дебай (D).
1D = 4,8·10-18 эл. ст. ед.·см. = 0,33 ·10-29 Кл·м
По величине дипольного момента можно судить о степени поляризуемости. В настоящий момент для большинства молекул величина дипольного момента известна.
Например: HF→1,22D; HCl→1,07D; HBr→ 0,79D; HI→0,38D.
В многоатомных молекулах дипольный момент μ определяем числом полярных связей и их направленностью. Для этого находим векторную сумму отдельных связей по правилу параллелограмма. Вектором обозначим смещение электронной плотности.
Например: в молекуле H2O
Суммарный вектор не равен 0, значит, молекула H2O полярна и существует в виде диполя.
В случае sp, sp2, sp3 гибридизации образуются чаще всего симметричные неполярные молекулы.
Ионная связь
Ионная связь образуется между атомами металлов с малой электроотрицательностью(см. приложение) и неметаллов с большой электроотрицательностью за счет электростатического притяжения.
Например: молекула хлорида натрия образована атомом натрия с электроотрицательностью 0,9 и атомом хлора с электроотрицательностью 3,0. Ввиду большой разницы в электроотрицательности атом натрия при образовании связи отдает один электрон (превращаясь в положительно заряженный ион), а атом хлора его принимает (превращаясь в отрицательно заряженный ион).
Для этой связи характерны ненаправленность и ненасыщаемость. У молекул с ионной связью, как правило, кристаллическая структура. В одной и той же молекуле может находиться n количество связей. Молекулы с ионной связью – гигантские молекулы.
Металлическая связь
Металлическая связь характерна для металлов. Она осуществляется за счет обобществленных электронов, свободно перемещающихся в пространстве между положительно заряженными центрами в металлах. Наличие электростатического притяжения между положительно заряженными центрами и делокализованными (подвижными) электронами обуславливает устойчивость металлической решетки. Металлическая связь в металлах объясняет такие их свойства, как электропроводность, пластичность, теплопроводность.