3.2.2 legătura covalentă. Metoda de legături de valență
In 1916, savantul american Lewis a sugerat că legătura chimică * este format prin socializarea celor doi electroni. În acest caz, învelișul de electroni al unui atom din structura tinde să învelișul de electroni al gazului nobil. Pe viitor, aceste ipoteze au stat la baza dezvoltării metodei de legături de valență. In 1927 g. Heitler și Londra calcul teoretic a fost realizat din energie a doi atomi de hidrogen, în funcție de distanța între acestea. Sa dovedit faptul că rezultatele calculului depinde de opus sau de acelasi semn din spate * interacționează electroni. Atunci când direcția de spin de convergență care coincide atomii conduce la o creștere a energiei sistem continuu. Când centrifugare oppositely direcționat are curba de energie minimă, adică Un sistem stabil - hidrogen molecula H2 (figura 3.4).
Figura 3.4 - dependența puterii de distanța dintre atomii de hidrogen din spate unidirecționale și direcționate opus.
R0 distanța internuclear. care corespunde la minimum, a numit-lungimea de obligațiuni. iar energia de legare este egală cu adâncimea de potențial E0 -E1. unde E0 - energia doi atomi care nu interacționează, la o distanță infinită unul față de celălalt.
o formare a legăturii chimice dintre atomii de hidrogen este rezultatul întrepătrundere (suprapunere) a norilor de electroni. Din cauza acestei densitate de sarcină negativă în spațiul de suprapunere internucleară a crescut și nuclee încărcate pozitiv sunt atrași în zonă. O astfel de legătură chimică numită o legătură covalentă.
Reprezentarea mecanismului de formare a moleculelor de hidrogen au fost extinse la mai multe molecule complexe. Dezvoltat pe baza teoriei legăturii chimice se numește metoda de legături de valență (metoda CS). În centrul metodei soarele se bazează pe următoarele dispoziții:
1) Legătura covalentă este format de doi electroni cu spin opus, în care perechea de electroni aparține doi atomi.
2) Legătura covalentă este mai puternică, cu atât mai mult se suprapun norii de electroni.
Combinații de obligațiuni doi electroni cu două centre, reflectând structura electronica a moleculelor sunt numite scheme de valență. Exemple de scheme de valență de construcție:
Schemele de valență întruchipat cel mai clar reprezentare Lewis de legare chimică prin schimbul de electroni pentru a forma coajă de electroni gaz nobil: hidrogen - a doi electroni (teacă He), azot - de opt electroni (teaca NE).
Proprietățile legăturii covalente. saturație, focalizarea și polarizabilitatea.
Saturarea legăturii covalente datorită capacitățile limitate ale valența atomilor, adică, capacitatea lor de a forma un număr bine definit de obligațiuni, care variază în mod obișnuit de la 1 la 6. Numărul total de valență atom orbitali, adică cele care pot fi utilizate pentru a forma legături chimice, determină posibil elementul maxim valenței. Numărul este deja utilizat în acest scop determinat de orbitalii de valență ale elementului din compus.
Directivitate legătură covalentă este rezultatul atomilor de aspirație, pentru a forma o legătură puternică, cel mai probabil datorită densității electronilor mai mari între nucleele. Acest lucru se realizează printr-o orientare spațială a suprapunerii norilor de electroni, care coincide cu propria lor. Excepția este norii s-electroni. din cauza formei lor sferice face toate direcțiile egale. Pentru p - nori și d-electroni suprapunere se realizează de-a lungul axei a lungul căreia acestea se extind și formează în acest domeniu se numește σ - bond. σ -Comunicare are simetrie axială și doi atomi poate fi rotit de-a lungul legăturii, adică, că o linie imaginară care trece prin miezul de atomi legați chimic.
După formarea între doi atomi σ - datorate altor nori de electroni de aceeași formă și cu același număr cuantic principal * este doar posibilitatea de suprapunere laterală pe ambele părți ale legăturii. Rezultatul este o π - obligațiuni. Este mai puțin puternic decât σ - bond: suprapunerea se produce orbitali difuze ale porțiunilor laterale. Fiecare legătură multiplă (de exemplu, dublu sau triplu) conține întotdeauna un singur σ - obligațiuni. legături Chisloσ care formează atomul central în moleculele sau ionii complecși, valoarea acesteia definește termenul de coordonare număr „număr de coordonare“ este utilizat și în alte domenii ale chimiei. În cazul compușilor complecși înseamnă numărul de liganzi care înconjoară ionul central. În coordonare crystallochemistry număr indică numărul de atomi din rețeaua cristalină, cu atomul învecinat. . De exemplu, o moleculă de NH3 și NH4 + ion pentru atom de azot este egal cu trei și patru. Education σ - legăturile fixează poziția spațială a atomilor în raport cu celălalt, astfel încât numărul de -bonds sigma și unghiurile dintre liniile de racordare, care sunt numite unghiuri de valență. determina moleculele de configurație geometrică spațială.
La evaluarea gradului de suprapunere a norilor de electroni ar trebui să fie considerate semne ale funcțiilor de undă ale electronilor *. Când suprapunerea de nori cu aceleași semne ale funcțiilor de undă ale densității de electroni în spațiul dintre miezuri crește. În acest caz, există o suprapunere pozitivă, ceea ce duce la nuclee de atracție reciproce. Dacă semnele funcțiilor de undă ale opuse, densitatea norului de electroni este redus (suprapunere negativă), ceea ce duce la repulsia reciproca a nucleelor.
Polarizabilitatea luate în considerare pe baza reprezentărilor că legătura covalentă poate fi o nepolare (pur covalentă) sau polar *.
Cele mai importante caracteristici ale unei legături chimice sunt, de asemenea, lungimea și frecvența. Lungimea de cuplare determinată de distanța dintre nucleele atomilor legați într-o moleculă. De obicei, lungimea legăturii mai mică decât suma razelor atomilor. datorită suprapunerii norilor de electroni. Pluralitatea comunicării este determinată de numărul de perechi de electroni, care leagă doi atomi, de exemplu:
etan H3 C-CH3 legătură simplă (σ-bond)
Etilena H2 C = dublă legătură CH2 (a σ - legătură și un π-bond)
HC ≡ CH legătură triplă acetilenă (a σ - legătură și doi π -bond).
Odată cu creșterea multiplicitate crește energia de legare. cu toate acestea, această creștere nu a fost proporțională cu multiplicitatea, ca π - legături sunt mai puternice decât σ-obligațiuni.