Билет 10

Билет № 10

Для описания химической связи используют 2 метода:

-Метод валентных связей (Метод ВС)

-Метод молекулярных орбиталей (Метод МО)

Основные положения метода ВС:

• Единичную химическую связь образуют 2 электрона с антипараллельными спинами.

• Валентность (ковалентность) равна числу неспаренных электронов данного атома, находящегося в периферических слоях элемента в стационарном и возбужденном состояниях.

• Ковалентная связь тем прочнее, чем больше перекрывание электронных облаков.

• Химическая связь располагается в том направлении, в котором достигается наибольшее перекрывание валентных орбиталей.

Основные положения метода МО:

• Молекула рассматривается как совокупность ядер и электронов, где каждый электрон движется в поле остальных электронов и всех ядер.

• Состояние электрона описывается волновой функцией ф, которая характеризуется определенным набором квантовых чисел.

• Ф-молекулярная орбиталь,(МО),в отличие от одноцентровой атомной орбитали молекулярная орбиталь многоцентровая.

• Как и для электрона в атоме, квадрат модуля волновой функции определяет плотность вероятности нахождения электрона или плотность электронного облака.

• Каждой МО соответствует определенная энергия занятых электронов.

• Совокупность МО молекулы -электронная конфигурация молекулы.

Основные характеристики ковалентной связи:

• Энергия связи - энергия ,которая выделяется при образовании химической связи.

• Длина связи - расстояние между ядрами взаимодействующих атомов. Чем > связи, тем <энергия связи.

• Направленность обуславливает пространственное строение молекул.

• Кратность ковалентной связи - число общих электронных пар, участвующие в образовании связи.

• Ковалентная связь образуется за счет перекрывания валентных электронных облаков, имеющих различную форму, поэтому их взаимное перекрывание может осуществляться различными способами:

σ и π-связи:

σ-связь- это связь, в которой перекрывание атомных орбиталей происходит вдоль оси, связывающей ядра атомов.

Сигма связь может образовываться всеми типами орбиталей :

π-связь возникает при перекрывании электронных облаков по обе стороны от линии, соединяющей центры взаимодействующих атомов:

Представления о направленности ковалентной связи позволяет объяснить формы молекул:

Например, при образовании молекулы HCL область перекрывания электронных облаков находится на линии, соединяющей центры взаимодействующих атомов, поэтому молекула имеет линейное строение.

При образовании молекулы H2O 2 неспаренные p-орбитали атома O2

,расположенные по оси x и y, перекрываются с s-электронными облаками 2-х атом.H2.поэтому молекула имеет угловое строение.

а

NH3-пирамидальное строение,т ,к N использует 3p-орбитали,

расположенные по оси x.y.z.

Форма молекул зависит от гибридизации атомных орбиталей,участвующих в образовании связи.

Поясним на конкретных примерах. В молекуле BeCl₂ есть две связи Be—Cl. Форма этой молекулы должна быть такой, чтобы обе эти связи и атомы хлора на их концах располагались как можно дальше друг от друга:

Это возможно только при линейной форме молекулы, когда угол между связями (угол ClBeCl) равен 180^о.(sp-гибридизация)

Другой пример: в молекуле BF₃ имеется 3 связи B—F. Они располагаются как можно дальше друг от друга и молекула имеет форму плоского треугольника, где все углы между связями (углы FBF) равны 120^о :(sp2-гибридизация)

Еще один пример: в молекуле CH₄ имеется 4 связи C—H. Все эти 4 связи расположатся максимально далеко друг от друга только тогда, когда молекула примет форму тетраэдра, у которого в центре находится атом C, а в вершинах - атомы H. Кстати, в "квадратной" молекуле расстояние между атомами водорода было бы меньше, поэтому реальная молекула CH₄ имеет форму тетраэдра:

В молекуле CH₄ угол НСН такой же, как в математическом тетраэдре: 109^о28’.(sp3-гибридизация)