Ковалентность – это достижение максимальной локализации обобществленных электронов в межъядерном пространства на оси, соединяющей центры ядер.
Формулы для расчета степени ковалентности гомоядерных связей:
С К = 5.74∙ I 1, %, (1)
где I 1 – первый потенциал ионизации;
С К = k ∙ Х, %,(2)
где Х – электроотрицательность элемента; k – коэффициент, который рассчитывается по следующей формуле
k = 100 / XF, (3)
где XF - электроотрицательность фтора.
Ионность – это смещение обобществленной электронной плотности вдоль оси, соединяющей центры ядер, в сторону более электроотрицательного элемента.
Формулы для расчета степени ионности и ковалентности гетероядерных связей:
С И = 1- е-0.18∆ Х 2, % (4)
С к = exp(-0.18∙∆ X 2), % (5)
где D Х – разность электроотрицательностей двух элементов, образующих связь.
Металличность – это смещение обобществленной электронной плотности в направлении, перпендикулярном от центра оси, соединяющей центры ядер.Формула для расчета степени металличности для гомоядерных связей
С М = 100 - С К, % (6)
Обобществление валентных электронов – это процесс перекрывания электронных оболочек, приводящий к обмену и обобществлению этих электронов в процессе образования химической связи и соединения.
Степень обобществления валентных электронов – это относительная величина (в %), определяемая через количество ядер или ядерных остовов в структуре химического соединения, локализующих при себе электронную плотность, возникающую при образовании соответствующей химической связи.
СОЭ = 100 - , %.(7)
Актуальность исследований по качественной и количественной оценке вклада трех главных предельных типов химического взаимодействия (ковалентного, металлического и ионного) в реальные гомо- и гетероядерные связи достаточно очевидна ввиду того, что последние всегда по существу являются промежуточными (смешанными) между предельными. Это позволило предположить, что химическую связь, в общем, следует рассматривать как наложение ковалентного, ионного и металлического состояний. Например, трудно предположить, что при превращении Mg и Sb в Mg3Sb2, то есть при преобразовании преимущественно металлических гомосвязей магний – магний (Mg+(-)Mg+) и сурьма – сурьма (Sb+(-)Sb+) (характеризуемых значительной долей металличности) в связь Mg – Sb, последняя полностью потеряет металлическую компоненту.
|
В результате вышесказанного возникает необходимость учета вклада металлической компоненты в гетероядерном взаимодействии и оценки степени металличности в нем. В качестве варианта решения задачи количественной оценки C м гетероядерного взаимодействия предлагается следующая последовательность операций. В соответствии с переходом от оценки металличности гомоядерной связи к гетероядерной, C м определяется по формулам (1, 2, 6) в измененном виде. В ней χ заменяется на χср. В результате данного преобразования формула приобретает следующий вид:
C м = 1 – k · χср | (8) |
где χср – значение ЭО, которое можно найти из следующего соотношения:
χср = (χЭ1 + χЭ2) / 2, | (9) |
где k – коэффициент пропорциональности, учитывающий стопроцентную ковалентность связи F-F и её ЭО, равную 3.953, χЭ1 и χЭ2 – ЭО первого и второго элемента в связи соответственно.
|
Далее вычисляем C к по следующей формуле:
C к = k · χср | (10) |
Затем рассчитываются степени ковалентности и ионности (в долях) по формулам Полинга:
C к = exp (-0.18·Δχ2) | (11) | |
C и = 1 - (exp (-0.18·Δχ2)) | (12) |
После вычисления всех трех компонент химической связи по формулам (8), (10) и (12), определяем сумму составляющих гетероядерной связи, принимаем ее за 100 %, и рассчитываем приведенные степени ионности, ковалентности и металличности гетероядерной химической биядерной связи по формулам:
C к ПР= C к /(100 + C и) | (13) | |
C иПР=Cи /(100 + C и) | (14) | |
C мПР= C м/(100+ C и) | (15) |
Значения необходимых для расчетов характеристик даны в приложениях 2 и 3.