Теория химической связи

 

Ковалентная связь

Ковалентная связь является наиболее универсальной в том плане, что ей подчиняется подавляющее большинство веществ как органических, так и неорганических.

Суть ковалентной связи по методу валентных связей (ВС) заключается в том, что атомы, объединяя свои неспаренные валентные электроны с антипараллельными спинами в общую электронную пару, образуют более сложную частицу.

.

 

Электронную пару по методу ВС обозначают двумя точками или чёрточкой - валентным штрихом.

Ковалентная связь имеет пять основных свойств:

1. Энергия связи – выделенная атомами потенциальная энергия при образовании ими более сложных частиц.

При сближении двух атомов водорода максимально выделяется 435 кДж/моль. Это и является энергией молекулы водорода. Такой энергии соответствует максимально прочная молекула водорода. Энергия ковалентной связи лежит в пределах 150 ÷ 1000 кДж/моль. Чем выше энергия, тем прочнее частица.

= 150 кДж/моль
= 435 кДж/моль
= 970 кДж/моль.

2. Длина связи – расстояние между центрами двух атомов, которое соответствует максимально потерянной потенциальной энергии, и сложная частица является наиболее прочной. Таким образом, длина связи тесно связана с энергией.

Для атома водорода длина связи составляет 0,74 .

Это означает, что два атома Н₂ не просто соприкасаются, а частично перекрывают друг друга.

Область перекрытия показывает место нахождения общей электронной пары и называется областью повышенной электрической плотности.

3. Полярность

Ковалентные частицы могут быть полярными и неполярными. Полярная ковалентная связь возникает в том случае, если частица образованна атомами с различными электроотрицательностями.

	+1 -1
HF
ЭО (Н) = 2,1	+1 -1
ЭО (F) = 4	H : F

В молекуле возникают два поля – диполи (+ ; -), между которыми есть какое-то расстояние. Диполь определяется дипольным моментом, который равен заряду электрона, умноженному на дипольное расстояние

μ = е • l

Размерность дипольного момента Кулон/метр (Кл/м).

Чем больше разница между электроотрицательностью элементов, тем больше дипольный момент сложной частицы, т.е. тем полярней диполь.

Неполярная ковалентная связь возникает в том случае, если частица образуется атомами с одинаковой электроотрицательностью.

В ковалентных неполярных частицах общая электронная пара принадлежит одинаково ядрам обоих атомов.

расстояние между "+" и "–" равно нулю.

Дипольный момент тоже равен нулю.

Полярность связи и полярность частиц не всегда совпадают между собой.

Полярность – векторная величина. Вектор всегда направлен от менее электроотрицательных элементов к более электроотрицательным элементам.

В молекуле СО₂ два вектора, равные по величине, но противоположные по направлению, компенсируют друг друга, и молекула оказывается неполярной при полярной связи.

 

4. Насыщаемость ковалентной связи заключается в том, что все неспаренные валентные электроны обязаны участвовать в образовании сложных частиц.

Электроны обладают способностью самопроизвольно перераспределяться по подуровням в пределах одного энергетического уровня (без изменения главного квантового числа).

 

Из четырёх валентных электронов неспаренными являются два и валентность углерода в данном случае равна двум.

Теперь все четыре валентных электрона распарены, и валентность углерода равна четырем.