Основные характеристики химической связи: длина, полярность, энергия химической связи. Электронные и графические формулы веществ.
Длиной ковалентной связи называют расстояние между ядрами атомов, которые образуют связь. Длина связи напрямую связана с радиусом атома - чем он больше, тем длиннее связь.
Значения ковалентных радиусов некоторых атомов (пикометр; 10-12 м):
- H = 30 пм;
- F = 58;
- O = 73;
- N = 75;
- C = 77;
- Cl = 99;
- S = 103;
- P = 110;
- Si = 118;
- Al = 130.
В симметричных молекулах (H2, F2, Cl2...) половину длины связи называют ковалентным радиусом. Зная ковалентный радиус, очень легко вычислять длину ковалентной связи в молекуле. Например, длина ковалентной связи молекулы HF = 30 + 58 = 88 пм.
Энергия ковалентной связи
Энергия химической связи – энергия, которая выделяется при образовании химической связи или поглощается при разрыве химической связи.
Чем короче связь, тем больше её энергия, тем связь прочнее.
Под энергией ковалентной связи (выражают в ккал/моль или кДж/моль) обычно понимают энергию, которая необходима для разрыва связи (при образовании ковалентной связи энергия выделяется, при разрыве - поглощается). Чем выше энергия связи, тем прочнее связь.
Энергия связи зависит от ее длины - чем длиннее связь в молекуле, тем проще ее разорвать (затратить меньше энергии).
Энергии связи некоторых молекул (кДж/моль):
- H2 = 453 (длина связи = 60 пм);
- Cl2 = 242 (198 пм);
- HCl = 431 (129 пм)
Полярность ковалентной связи
Полярность ковалентной связи — это несимметричность расположения электронной пары на связываемых ею атомах.
С ростом разницы электроотрицательностей атомов химических элементов, образующих химическую связь полярность связи увеличивается.
Данная характеристика отображает расположение электронной пары двух атомов, образующих связь. Степень полярности связи зависит от величины электроотрицательности атомов, образующих связь (чем она больше, тем больше полярность связи). У более полярной ковалентной связи общая пара электронов больше смещена к более электроотрицательному атому.
Электроотрицателность является табличной величиной, определяемой по шкале Поллинга. Гораздо более важно знать не саму электроотрицательность атома как таковую, но разницу этих значений в молекуле - какой из атомов более электроотрицателен, а какой менее.
Полярность ковалентной связи оценивается количественно при помощи дипольного момента (µ), при этом система из двух равнозначных, но противоположных по знаку, зарядов, называется диполем.
Очень важно различать дипольный момент ковалентной связи (ее полярность) и дипольный момент молекулы в целом. В простых двухатомных молекулах эти два параметра равны между собой. Совсем другая картина наблюдается в сложных молекулах, в которых дипольный момент молекулы складывается из суммы векторов дипольных моментов отдельных связей.
Электронная формула (конфигурация) атома химического элемента показывает расположение электронов на электронных оболочках (уровнях и подуровнях) в атоме или молекуле.
Составьте электронные и графические формулы веществ: a) F2, HF, OF2; б) Cl2, HCI, SCI2. Укажите направление смещения электронной плотности и определите тип химической связи.
