Реклама

  •  

    Общая химия

     

    Теория химического строения

    Химическим строением называется последовательность соединения атомов в молекуле и их взаимное расположение в пространстве. Изменение этой последовательности приводит к образованию нового вещества с новыми свойствами.

    Основные положения теории химического строения:

    1. Свойства веществ определяются его качественным и количественным составом и химическим строением.

    2. Атомы в молекуле соединияются в соответствии с их валентностью.

    3. Атомы и группы атомов в молекуле влияют друг на друга, это влияние ослабевает по мере их взаимного удаления.

    Теория химического строения разработана А. М. Бутлеровым и его учениками во второй половине XIX века.

    Химическая связь. Основные характеристики химической связи

    Химической связью называют взаимодействие, удерживающее атомы в молекулах и обуславливающее стабильность молекул в определенных условиях .

    Основные характеристики химической связи:

    Энергия связи (ЕСВ ) – минимальная энергия, необходимая для разрушения связи.

    Измеряется в электронвольтах (эВ) для одной связи или в кДж/моль для одного моля связей. Энергия связи является характеристикой прочности связи – чем выше энергия связи, тем прочнее связь.

    Длина связи (LСВ ) – расстояние между ядрами связанных атомов. Измеряется в нанометрах (нм) или в ангстремах (А). Чем короче связь, тем она, как правило, прочнее.

    Насыщаемость связи – если атом образует конечное число связей с другими атомами (обычно не более 8) – связь насыщаема, если бесконечно большое (больше 1000) – ненасыщаема.

    Направленность связи – если в пространстве существуют определенные направления, вдоль которых распространяется действие связи, то связь направлена, если таких направлений нет – то ненаправлена.

    Энергия и длина связи характерны для любой химической связи, насыщаемость и направленность зависят от вида связи.

    Ковалентная связь

    Ковалентная связь – связь между атомами за счет общих электронных пар.

    При сближении двух атомов водорода возможно два случая:

    1. по мере сближения силы отталкивания между атомами неограниченно возрастают (кривая 1), при этом энергия системы увеличивается и система не может быть устойчивой.

    2. силы отталкивания сменяются силами притяжения, которые достигают максимума при расстоянии между ядрами, равном ro (кривая 2), энергия системы в этом состоянии минимальная и меньше суммарной энергии исходных атомов.

    Такое отличие в поведении атомов вызвано разными значениями спинового квантового числа для электронов в исходных атомах. Если спины электронов были одинаковыми, то это кривая 1, если разными – то 2:

    Состояние, которое при этом возникает, соответствует устойчивой системе, в которой между ядрами атомов существует область с повышенной электронной плотностью. Эта область компенсирует взаимное отталкивание ядер и называется областью перекрывания орбиталей или общей электронной парой.

    Так образуется молекула водорода. Так как ориентация спина электрона в атоме водорода равновероятна (половина атомов имеет электрон со спином +1/2, половина -1/2), при образовании молекулярного водорода из атомарного все атомы образуют молекулы.

    Часто этот процесс изображают в виде схемы, обозначая электроны точками:

    а общую электронную пару – чертой:

    Ковалентная связь образуется по двум механизмам – обменному. когда каждый из участвующих в образовании связи атомов предоставляет для общей электронной пары по одному электрону (А) и донорно-акцепторный. когда донор дает электронную пару, а акцептор – свободную орбиталь (В). На рисунке приведены схемы этих механизмов и соотвествующие им реально протекающие реакции:

    Образующиеся в результате молекулы ничем друг от друга не отличаются.

    Полярная и неполярная ковалентная связь

    По симметрии распределения заряда ковалентные связи делятся на полярные и неполярные.

    Если общая электронная пара (область перекрывания орбиталей) расположена симметрично относительно связанных ядер, связь называется ковалентной неполярной, если смещена в сторону одного из ядер – ковалентной полярной.

    Ковалентная неполярная связь возникает между атомами одного и того же элемента, при этом из-за симметрии распределения зарядов связь не обладает дипольным моментом. Примеры молекул с неполярной ковалентной связью: H2. O2. F2,Cl2. N2. Ag2 .

    Если участвующие в образовании связи атомы отличаются по электроотрицательности, то возникает ковалентная полярная связь. Общая электронная пара смещена в сторону атома с большей электроотрицательностью, возникающая в результате асимметрия в распределении зарядов приводит к появлению у связи дипольного момента. Часто смещение электронной пары показывают стрелкой, например:

    Символом обозначены дипольные заряды, которые могут быть меньше заряда электрона, но существуют только совместно.

    Электроотрицательность атома углерода зависит от его гибридизации, в таблице для сравнения приведены относительные электроотрицательности некоторых атомов и гибридных состояний углерода:

     



  • На главную
     
    [© 2014 Все о связи