Основные положения метода ВС

Тема 2. ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

Фундаментальной основой химической связи явилась теория химического строения А.М. Бутлерова (1861 г.), согласно которой свойства соединений зависят от природы и числа составляющих их частиц и химического строения.

Химическая связь

различные виды взаимодействий между электронами и ядрами, приводящие к соединению атомов в новые устойчивые структуры: молекулы, ионы, радикалы, кристаллические и другие вещества

 

 

Условие образования химической связи:

1. снижение общей энергии многоатомной системы по сравнению с суммарной энергией изолированных частиц, из которых эта система образована (при образовании вещества АВ из атомов А и В Е_АВ < Е_А + Е_В)

2. перераспределение электронной плотности в области химической связи по сравнению с простым наложением электронных плотностей несвязанных атомов, сближенных на расстояние связи.

Основные типы химической связи

(разное распределения электронной плотности между

ядрами)

 

ковалентная ионная металлическая водородная

межмолекулярная

Основные параметры химической связи

Энергия связи Е_св, кДж/моль

Количество энергии, выделяющееся при образовании химической связи и характеризующее ее прочность

 

Молекула СН₄ Есв = 1640: 4 = 410 кДж/моль).

Чем больше энергия химической связи, тем устойчивее молекулы

Длина связи l_св,нм

	Межъядерное расстояние взаимодействующих атомов

Она зависит от размеров электронных оболочек и степени их перекрывания.

Кратность связи

	Кол-во связей между взаимодействующими атомами

 

 

 

молекула	связь	Есв, кДж /моль	lсв, нм	вывод
F2	F - F	159,0	0,142	Чем меньше l св, тем больше Есв и устойчивее молекула
H2	H – H	436,0	0,074
О2	О = О	498,7	0,120	Чем выше кратность* связи, тем больше Есв и устойчивее молекула
N2	N º N	945,6	0,109

 

 

 

Связь	ЕСВ КДж/моль	LСВ нм		Связь	ЕСВ КДж/моль	LСВ нм
H-F   H-Cl   H-Br H-I H-H H-S		0.092   0.128   0.142 0.162 0.074 0.134		C-C   C=C   O=O -CºC- CºO NºN		0.154   0.134   0.121 0.120 0.113 0.110

Угол связи или валентный угол

	Угол между воображаемыми прямыми, проходящими через ядра химически связанных атомов

 

В молекуле Н₂О длина связи Н-О равна 0,096 нм, угол связи НОН – 104,5, а энергия связи Е_но = 464 кДж/моль.

КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ

	Химическая связь, образованная в результате обобществления валентных электронов в области связывания (между ядрами атомов)

«Ковалентная» - совместно действующая

Существует два квантово-механических подхода к описанию ковалентной связи: метод валентных связей (ВС) и метод молекулярных орбиталей (МО).

 

МЕТОД ВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ.

1927 г. нем.уч. У. Гейтлер и Ф.Лондон

Н + Н = Н₂

квантово-механический расчет взаимодействия атомов водорода.

Из уравнения Шредингера Þ Е_сист= f (r), где r - расстояния между ядрами атомов водорода.

1) При сближении двух атомов

+

 

электроны с антипараллельными спинами притягиваются одновременно двумя протонами- F _{притяжения}

Два электрона отталкиваются друг от друга, то же наблюдается и для двух протонов - F _{отталкивания}

F _{притяжения} > F _{отталкивания} Þ Е_сист - уменьшается (кр.1).

При некотором расстоянии между ядрами (r = l _св) Þ Е_сист= min - система наиболее устойчива Þ химическая связь Þ Н₂.

Б) При сближении атомов, у электронов которых спины параллельны Þ F _{притяжения} < F _{отталкивания} Þ Е_сист возрастает (кр.2).

 

Основные положения метода ВС

а) химическая связь - перекрывания АО с образованием связывающих электронных пар (обобществление двух электронов);

б) химическая связь - взаимодействии электронов с антипараллельными спинами (по принципу Паули);

в) связь направлена в сторону максимального перекрывания АО реагирующих атомов.

г) характеристики химической связи (энергия, длина, полярность и др.) определяются типом перекрывания АО;