ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Насыщаемость и направленность ковалентной связи. Форма молеГибридизация орбиталей, а- и я- связи из "Неорганическая химия" Ковалентная связь характеризуется насыщаемостью, направленностью и поляризуемостью. [c.85] Под насыщаемостью понимают полное использование валентностей атомов — их связи насыщены. Поэтому, например, к молекуле Hj нельзя присоединить еще атом водорода с образованием молекулы Нз, так как спин электрона атома водорода окажется параллельным спину одного из спаренных электронов в молекуле и будет происходить отталкивание. Точно так же нельзя присоединить атом Н к молекуле СН4 — у нее связи насыщены. [c.85] Благодаря насыщенности связей молекулы имеют определенный состав Н , а не Нз или Н4 СН4, но не Hg или СНе НС1, а не Hj l и т. д. Однако, как следует из 3, и при насыщенных ковалентных связях могут образоваться более сложные молекулы по донорно-акцепторному механизму. [c.85] Направленность ковалентной связи — одно из важнейщих ее свойств. Она обусловливает пространственную структуру молекул, т. е. их форму. Рассмотрим это на примере образования молекул НС1, Н2О и NH3. [c.85] Известно, что ковалентная связь возникает в направлении максимального перекрывания электронных облаков (орбиталей) взаимодействующих атомов. При образовании молекулы НС1 происходит перекрывание s-орбитали атома водорода с р-орбиталью атома хлора. Молекулы такого типа имеют линейную форму (см. рис. 13). [c.85] На внешнем уровне атома кислорода находятся два неспаренных электрона. Орбитали их взаимно перпендикулярны, т. е. располагаются относительно друг друга под углом 90 . При образовании молекулы воды орбиталь каждого р-электрона перекрывается орбиталью 1 s-электрона атома водорода по линии осей координат в месте, обозначенном более густыми точками (рис. 14). Химические связи в этом случае должны быть направлены под углом 90°. Экспериментально найдено, что угол между связями в молекуле воды Н—О—Н = = 104,5°, что объясняется гибридизацией орбиталей (см. 5). [c.85] Ковалентные связи, образуемые многовалентными атомами, всегда имеют пространственную направленность, между направлениями ковалентных связей такого атома образуется валентный угол. [c.86] Геометрическая форма молекул обусловливается гибридизацией орбиталей. [c.86] Одинаковую прочность связей объясняют гибридизацией орбита-лей, т. е. смешиванием их и выравниванием по форме и энергии. При этом первоначальная форма электронных облаков (орбиталей) взаимоизменяется и образуются облака (орбитали) одинаковой формы (рис. 16). Гибридная орбиталь имеет грушевидную форму и сильно вытянута по одну сторону от ядра. Химическая связь гибридной орбитали более прочная, чем негибридной (чистой), так как происходит большее перекрывание. Сама же гибридизация возникает всегда, когда в образовании связи участвуют электроны разного типа. [c.87] Гибридизацией орбиталей следует объяснить тот факт, что углы связей у молекул воды и аммиака меньше тетраэдрического (см. рис. 14, 15) сказывается отталкивающее действие несвязывающих электронных пар, занимающих гибридные 5/з -орбитали. [c.87] В молекуле этилена два атома углерода, находясь в состоянии 5р -гибридизации, образуют ст-связь. По две другие гибридные орбитали от каждого атома углерода образуют четыре ст-связи с атомами водорода. Оставшиеся неиспользованными две орбитали перекрываются двукратно над и под плоскостью, в которой лежат атомы С и Н (рис. 19). В результате образуется особая разновидность связи, которая называется л (пи)-связью. Отдельно схема образования я-связи (за счет перекрывания орбиталей р-электронов) представлена на рис. 20. я-Связь всегда образуется за счет перекрывания орбиталей по обе стороны от линии, соединяющей центры атомов. [c.88] Образование тройной связи связано с вр-гибридизацией (читается эс, пэ-гибридизация ). В этом случае смешиваются друг с другом одна з-орбиталь и одна р-орбиталь, образуя две гибридные орбитали. Две остальные р-орбитали остаются чистыми (негибридизованными). [c.89] ЧТО следует иметь в виду при условном изображении их как NsN. Однако молекулу кислорода нельзя изображать как О = О. В ней возникает только одна а-связь (см. с. 80). [c.90] Таким образом, атомы углерода в бензоле связаны между собой одной а- и одной я-связью. я-Связь, принадлежащая двум определенным атомам (как в молекуле этилена, ацетилена), называется локализованной. я-Связь, принадлежащая всем атомам (как в молекуле бензола), называется нелокализованной. В этом случае электроны делокализованы, они могут перемещаться от одного атома к другому. [c.91] Образование нелокализованных электронных пар характерно для органических соединений с сопряженными связями (дивинил и др.), чем объясняется их электропроводность. [c.91] Вернуться к основной статье