ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Другие виды химической связи из "Пособие по химии для поступающих в ВУЗы" Сначала рассмотрим металлическую связь. Само название говорит, что речь пойдет о внутренней структуре металлов. [c.67] Атомы большинства металлов на внешнем энергетическом уровне содержат небольшое число электронов. Так, по одному электрону,содержат 16 элементов, по два — 55, по три — 4 элемента и ноль — только один Р(1. Среди остальных элементов лишь Ое, 5п и РЬ имеют на внешнем уровне по 4 электрона, 5Ь и В — по 5 и Ро —6. Но эти элементы не являются характерными металлами. В то же время на внешних уровнях атомов металлов много свободных орбиталей, что позволяет электронам близко подходить к положительным ядрам в любой части кристалла. [c.67] Из-за низкой энергии ионизации электроны в металле утрачивают связь с отдельными атомами, легко обобществляются, образуя электронный газ — совокупность свободных электронов. И самое главное состоит в том, что электроны в металле подвижны. Это подвижные, или нелокализованные, электроны. [c.67] Теперь мы можем представить себе металл как плотно упакованную структуру положительных ионов, связанных друг с другом электронным газом. При этом сравнительно небольшое число обобществленных электронов связывает большое число ионов. [c.67] Такой вид химической связи — притяжение между ионами и обобществленными электронами — называется металлической связью. И здесь природа связи — электрическая. [c.67] Металлическая связь имеет некоторое сходство с ковалентной, поскольку в их основе лежит обобщение валентных электронов. Однако при ковалентной связи обобщены валентные электроны только двух соседних атомов, в то время как при металлической связи в обобществлении этих электронов принимают участие все атомы. Именно поэтому кристаллы с ковалентной связью хрупки, а с металлической — пластичны в последнем случае возможно взаимное смещение ионов и атомов без нарушения связи. Это говорит о нелокализованности (отсутствии направленности) металлической связи. Для повышения твердости металлов в них вводят такие элементы, которые благоприятствуют образованию направленных ковалентных связей. [c.67] Таким образом, металлическая связь — это сильно нелокализован-ная химическая связь, возникающая в том случае, когда атомы имеют мало валентных электронов по сравнению с количеством свободных валентных орбиталей, а валентные электроны из-за малой энергии ионизации слабо удерживаются ядром. [c.67] Металлическая связь позволяет объяснить физические свойства металлов (см. 111). [c.67] Водородная связь — это своеобразная химическая связь. Она возникает между молекулами, в состав которых входит водород и сильно электроотрицательный элемент. Такими элементами являются фтор, кислород, азот, реже хлор и сера. [c.67] Как видно из этих примеров, возникновение водородной связи привело к объединению двух молекул воды (в случае воды) и объединению двух молекул кислоты с образованием циклической структуры (в случае уксусной кислоты). [c.68] Водородные связи могут возникать и внутри одной молекулы. Особенно распространены они в молекулах белков. [c.68] В заключение рассмотрим природу одинарной, двойной и тройной углерод-углеродной связи. [c.68] Одинаковую прочность связей объясняют гибридизацией орбиталей, т. е. смешиванием их и выравниванием по форме и энергии, В этом случае первоначальная форма электронных облаков (орбиталей) взаимоизменяется и образуются облака (орбитали) одинаковой формы (рис. 14). [c.69] 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.69] При образовании молекулы метана подверглись гибридизации орбитали одного 5- и трех р-электронов и образовались четыре одинаковые гибридные орбитали. Такая гибридизация называется вр -гибридизацией (произносится эс, пэ-три гибридизация). В результате перекрывания четырех гибридных 5р орбиталей атома углерода и х-орбиталей четырех атомов водорода образуется прочная молекула метана с четырьмя эквивалентными связями. Угол между осями гибридных орбита-лей составляет 109°28 (рис. 15). [c.69] Гибридизацией орбиталей следует объяснить тот факт, что углы связей у молекулы воды и аммиака меньше тетраэдрического сказывается отталкивающее действие несвязывающих электронных пар, занимающих гибридные 5р -орбитали (см. рис. 10, 11). [c.69] Образование тройной связи связано с 8р-гибридизацией (читается эс, пэ гибридизация). В этом случае смешиваются друг с другом одна 5-орбиталь и одна р-орбиталь, образуя две гибридные орбитали. [c.71] Две остальные р-орбитали остаются чистыми (негибридизованными). [c.71] Вернуться к основной статье