Тема 3. Ковалентная химическая связь

 

1. Ковалентная связь – это связь за счёт общих электронных пар.

Н · + · Н → Н: Н
2. Механизмы образования:

а) обменный б) донорно-акцепторный

А · + · В → А: В А: + ڤВ → А: В

3. По способам перекрывания атомных орбиталей (А.О.) различают:

σ-связь π-связь

перекрываются А.О. по линии связи перекрываются А.О. перпендикулярно ядер (лобовое перекрывание). линии связи ядер (боковое перекрыва-

ние).

Особенности:Особенности:

1) σ-связь первичная 1) π-связь вторичная

2) Е_σ – высокая => прочная 2) Е_π > Е_σ =>слабая

3) σ-локализованная. 3) π-нелокализованная.

! Ковалентная связь строго направлена.

! Направленность зависит от типа гибридизации центрального атома в молекуле.

Гибридизация (смешение) - изменение первоначальной формы А.О. и образование новых А.О., но совершенно одинаковой формы. => Выигрыш энергии, т.к. связи за счёт гибридных А.О. более прочные.

 

 

Таблица 3

Тип гибридизации и геометрия частицы.

Тип гиб-риди-зации	А.О. участвующие в гибридизации	Число Г.А.О.	Положение Г.А.О. отно-сительно ядра центрального атома	Геометрия частицы
1. sp	+ s p	2 ГАО sp	180º	Σ σ σ линейная
2. sp2	+ p s p	3 ГАО sp2	120˚	Треугольная Σ σ σ угловая
3. sp3	+ p s p   p	4 ГАО sp3	109˚28'	Тетраэдр   Пирамида   Угловая
4. sp3d	+ p   s p d   p	5 ГАО sp3d	y z     x	Тетраго- Нальная Пирамида   Плоский квадрат
5. sp3d2	+ + s p d p   p d	6 ГАО sp3d2	y z     x	Октаэдр

РЕШЕНИЕ ТИПОВОЙ ЗАДАЧИ ПО ТЕМЕ: «ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ»

 

Определить тип гибридизации и геометрию молекулы Н₂О.

Алгоритм.

1. Найдём центральный атом (ц.а.) в молекуле – тот атом, степень окисления которого выше независимо от знака.

1. Н₂⁺О^-2 => ц.а. – О (ст.ок.) = -2 => в атоме 2 неспаренных ē.

 

2. Определим число периферийных атомов (Н) – координационное число (к.ч.), которое указывает на число σ-связей.

2. К.ч.(О) = 2 => 2 σ-связи. _σ О ^σ Н

Н

3. Составим графическое изображение валентных электронов ц.а. в соответствующей степени окисления.

₈О 1s² 2s²2p⁴

IIп. IVA вал.

2p

	↑↓	↑	↑
↑↓

2s

 

4. Определим тип гибридизации, помня, что в гибридизации участвуют только те валентные А.О., которые образуют σ-связи (орбитали с неспаренными электронами, а также орбитали со спаренными электронами последнего энергетического уровня (Э.У.). На графическом изображении, пользуясь правилом 4 отсечём соответствующие А.О.

↑↓ ↑↓

↑

↑

2p

2s Тип гибридизации sp³

2 σ

5. Изобразим гибридизацию рисунком (см. табл. п.3).

р ↑↓

+ p → → O

p

↑↓

 

6. Покажем перекрывание А.О. ц.а. – О – с переферийными атомами – Н (помня, что от него в образовании связей участвуют 1s¹орбитали.

 

↑↓

 

 

↑↓ H

 

H

 

7. Изобразим геометрию частицы (см. табл.1 п.3).

 

↑↓ O

↑↓

 

H H

Угловая молекула

 

ТЕМА 4. ЭНЕРГЕТИКА ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

 

Термохимия – изучает тепловые эффекты химических реакций (первый и второй законы термодинамики)

Тепловой эффект химической реакции – тепло, которое выделяется или поглощается в данной химической реакции.

Система – всякий материальный объект, состоящий из большого числа частиц и обособленный от окружающей среды физическими или воображаемыми границами.

Первый закон термодинамики:

“Тепло, сообщаемое системе (Q) расходуется на изменение её внутренней энергии (DU) и на совершение работы против сил внешнего давления (А).

Q = DU + р *DV

Q = DU + A

,где А = р *DV Þ

Система перешла из состояния 1 в состояние 2

	U1, V1, p1		U2, V2, p2

 

состояние 1 состояние 2

начальное конечное

Химические реакции

Изобарные (р – const) Изохорные (V – const)

1 (U₁, V₁, p – const) 1 (U₁, V – const) DV = 0

2 (U₂, V₂, p – const) 2 (U₂, V – const)

Qv = U2 – U1

Q_p = (U₂ – U₁) + p *(V₂ – V₁)

сгруппируем относительно

1-ого и 2-ого состояния

Q_p = (U₂ + p *V₂) – (U₁ + p *V₁)

U + p *V = H (энтальпия)

Теплосодержание системы

Q_p = H₂ – H₁, Q_Р = DH Q_v = DU

ВЫВОД: тепловой эффект химической реакции равен

изменению энтальпии системы изменению внутренней энергии

системы.

! Таких реакций больше.

 

Термохимические уравнения характеризуют признаками:

а) отражено фазовое состояние (г., ж., тв.);

б) возможны дробные коэффициенты;

в) коэффициенты показывают число моль реагирующих и образующихся веществ;

г)указывается тепловой эффект

Экзотермические Эндотермические