Билет №11. Свойства ковалентной связи: энергия, насыщаемость, направленность. Пи-связь и сигма-связь.

В природе наиболее распространена ковалентная связь. Ей образованы молекулы всех органических веществ.Если ковалентная связь образована перекрыванием электронных облаков вблизи прямой, соединяющей ядра взаимодействующих атомов, то она называется сигма-связью. В её образовании могут принимать участие как s-,так и p-электронные облака, ориентированные вдоль оси связи. При взаимодействии p-электронных облаков, ориентированных перпендикулярно оси связи, образуется не одна, а две области перекрывания, расположенные по обе стороны от этой оси. Такая ковалентная связь называется пи-связью.

Рассмотрим характеристики ковалентной связи.

1. Прочность. От прочности зависит реакционная способность вещества (сигма-связь-прочная, а пи-связь-непрочная). Прочность связи можно охарактеризовать количественно. Мероя является энергия связи.

2. Энергия связи - это количество энергии, затрачиваемой на разрыв связи (чем больше энергия, тем прочнее связь). Энергию выражают в килоджоулях или в джоулях. Если разность суммарной энергии связи исходных элементов и продуктов реакции положительна, то реакция экзотермическая, если отрицательна, то эндотермическая.

3. Насыщенность - это валентные возможности атомов, т.е. определённое число ковалентных связей. Ионная связь и металлическая связь не обладают насыщенностью, т.к. ионы притягиваются ко всем окружающим их противоположно заряженным ионам.

4. Направленность. Когда атом соединяется с другим атомом. происходит перестройка его валентных орбиталей в новые гибридные орбитали удлинённой формы, которые более полнее перекрываются, образуя связь. За счёт этого достигается выигрыш в энергии. Образующаяся связь является более прочнее.

Билет №12. Гибридизация связей. Строение молекул. Направленные валентные связи.

Крупным шагом в развитии представлении о строении молекул явилась теория химического строения, выдвинутая в 1861 году русским химиком Бутлеровым. Её основу составляют следующие положения:

1. Атомы в молекулах соединены друг с другом в определённой последовательности. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.

2. Соединение атомов происходит в соответвтвии с их валентностью.

3. Свойства веществ зависят не только от их состава, но и от их "химического строения", т.е. от порядка соединения атомов в молекулах и характера их взаимного влияния. Наиболее сильно влияют друг на друга атомы, непосредственно связанные между собой.

Ещё до появления Бутлерова загадочным явлением в органической химии было существование веществ, которые имели одинаковый состав, ту же молекулярную массу, но обладали разными свойствами. Такое явление было названо изомерией.

Создав эту теорию, Бутлеров совершил научный подвиг. Её значение очень велико. Теория впервые позвлила химикам взглянуть на молекулу, как на систму, в которой существует строгий порядок связи между атомами.

Большое значение в строении молекул играет явление гибридизации связей. Гибридизация - это явление образования новых орбиталей, симметрично расположенных и с одинаковой энергией. Явление гибридизации основано на таком свойстве ковалентной связи, как направленность.

При смешении одной второй s-орбитали и трёх вторых p-орбиталей, образуются 4 одинаковые sp3 гибридные орбитали, каждые из них имеет грушевидную форму, сильно вытянутую в одну сторону от ядра. Такая форма очень выгодна, она способствует более полному перекрыванию орбиталей с другими атомами.

При смешении одной второй s-орбитали и двух втрорых p-орбиталей образуются 3 одинаковые sp2 гибридные орбитали. Третий 2pz электрон не вступвет в гибридизацию и сохраняет форму своей орбитали, располагается в плоскости, перпендикулярной плоскости гибридных орбиталей.

При смешении одной второй s-орбитали и одной второй p-орбитали образуется 2 одинаковые sp гибридные орбитали. Они расположеныв одной плоскости на одной линии под углом 180 друг к другу. 2 другие негибридизированные 2p-орбитали расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.