Структура и полярность многоатомных молекул

В многоатомных молекулах имеется несколько связей, возникает электрический момент диполя молекулы.

	векторная сумма электрических моментов диполей всех связей и несвязывающих электронных пар в молекуле m м = S m св

Электрический момент

диполя молекулы (m _м) Þ

Полярность молекулы зависит от ее геометрической структуры. Молекула неполярна, если m _м = S m _св =0,

молекула полярна, если m _м = S m _св ¹0.

примеры:

8 Образование молекулы Н₂S:

 

Þ угловая структура (Ð92⁰)

ЭО(Н) = 2,1 и ЭО(S) = 2,5 Þ связь полярная, m _св ¹ 0

Структура молекулы Н₂S – угловая, и векторная сумма дипольных моментов связи m _св имеет вид:

 

m _м = S m _св ¹ 0 Þ молекула в целом полярная.

8Образование молекулы SbH₃ :

Sb…5 s ²5 p ³

 

H1s H1s H1s

 

ЭОSb =1,9, ЭОH = 2,1 Þ DЭО ¹0 Þ Связь полярная, mсв ¹ 0 Структура молекулы – пирамидальная mм=Smсв ¹ 0 Þ молекула в целом полярная

 

 

Гибридизация атомных орбиталей –

смешение АО разного типа у одного атома с разными (но близкими) энергетическими состояниями, вследствие которого возникает такое же число одинаковых по форме и энергии орбиталей, симметрично расположенных в пространстве.

 

Если у атома в образовании химических связей участвуют разные по типу АО (s-, p-, d- или f- АО), то химические связи образуются с участием не «чистых», а «смешанных», или гибридных орбиталей.

Форма гибридной орбитали:

 

Схема sр -гибридизации Схема sр²-гибридизации

 

Схема sр³-гибридизации

 

Орбитали, участвующие в гибридизации	Тип гибридизации	Структура молекулы	Валентный угол
S + p	sp	Линейная	180о
S + p + p	sp2	плоский треугольник	120о
S + p + p + p	sp3	тетраэдр	109,3о

 

Рассмотрим примеры:

8Молекула ВеСl₂

 

 

■ sp -гибридизация АО Ве, 2 s - связи, Ð180^о

■ пространственная структура Þ линейная.

 

Cl Be Cl

 

■ ЭО_Cl =3,0, ЭО_Be = 1,5 Þ DЭО ¹0 Þ Связь полярная, m_св ¹ 0

Þ Cl Be ® Cl

■ m _мол = S m _св = 0 Þ молекула в целом неполярная.

 

8Молекула ВН₃

В… 2s²2p¹ Þ В^* …2s¹2p² H …1s¹

H 1s¹ H 1s¹ H 1s¹

■ sp²–гибридизация АО бора В

■ 3 s - связи, Ð 120°,

■ ЭО_B =2,0, ЭО_H = 2,1 Þ DЭО ¹0 Þ Связь полярная, m_св ¹ 0

■ структура молекулы - плоский треугольник.

■ m _мол = S m _св = 0 Þ молекула ВН₃ - неполярная.

 

8Молекула SnCl₄

Sn …5s²5p² Þ Sn^* …5s¹5p³ Cl … 3s²3p⁵

Sn^* …5s¹5p ³

 

Cl 3s²3p⁵ Cl 3s²3p⁵ Cl 3s²3p⁵

 

■ sp³–гибридизация АО Sn (s -АО и 3 р- АО)

■ структура молекулы Þ тетраэдр, 4 s - связи

Ð 109,3⁰

 

 

■ ЭО_Cl =3,0, ЭО_Sn = 1,8 Þ DЭО ¹0 Þ Связь полярная, m_св ¹ 0.

■ m _мол = S m _св = 0 Þ молекула SnCl₄ - неполярная.

 

 

 

 

Молекулы NН₃ и Н₂О

 

N…2s²2p³ O…2s²2p⁴

 

 

H 1s¹ H 1s¹ H 1s¹ Н 1s¹ Н 1s¹

 

Структура молекул – тетраэдр. Метод ВС не объясняет структуру молекул, определенную методом рентгеноструктурного анализа

sp ³ – гибридизация АО азота N и кислорода О.

● В гибридизации могут участвовать вакантные АО, АО с неподеленными парами электронов и АО с неспаренными электронами.

● Неподеленные электронные пары (НП) влияют на величину валентных углов Þ силы отталкивания между ними больше, чем между относительно закрепленными электронными парами образующими связь (связывающая электронная пара - СП).

● Уменьшение силы отталкивания электронных пар:

НП-НП > НП-СП > СП-СП

В молекуле NН₃ одна НП уменьшает тетраэдрический угол (109,3^о) до 107^о, а в молекуле Н₂О две НП уменьшают его до 104,5^о.

Пространственная структура молекул:

 

Н₂О NН₃

 

		▬ насыщаемостью ▬ направленностью ▬ повышенной электронной плотностью в области связывания

 

 

Ионная связь не обладает:

 

 

▼ Каждый ион окружен сферическим электрическим полем, действующим на любой другой ион.

▼ Сила взаимодействия ионов определяются величиной их заряда и расстоянием между ними по закону Кулона.

▼ Ион окружает себя наибольшим числом ионов противоположного заряда в определенном порядке, позволяющем занять минимально возможный объем с минимальной потенциальной энергией.