Физическая природа ковалентной связи

Физическая природа ковалентной связи в твердых телах та же, что и в молекулах. Сила притяжения возникает в результате концентрации электронного облака вдоль прямых, соединяющих соседние ядра. Типичными примерами кристаллов с почти чистой ковалентной связью являются кристаллы алмаза, кремния, германия, карбида кремния (Si ). Все они имеют структуру алмаза , показанную на рис. 2 ее следует сравнить со структурой молекулы метана (рис. 17). В решетке типа алмаза ребра элементарной ячейки не совпадают с направлением валентных связей. [c.46]

ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ. РЕЗОНАНС [c.19]

Физическая природа ковалентной связи [c.39]

ФИЗИЧЕСКАЯ ПРИРОДА КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ Атомные орбитали [c.32]

Физическая природа ковалентной связи......................20 [c.11]

Задача квантовой механики состоит в нахождении волновой функции молекулярной орбиты, исходя из волновых функций атомов фд и Фв. При этом становится возможным рассчитать ряд физических свойств молекулы, например энергию связи, межатомное расстояние. Частоты спектра, возможность взаимодействия с другими атомами и т.д. Ввиду того что все эти свойства можно определить и экспериментальным путем, точные значения, найденные путем квантово-механического расчета, являются проверкой теории. При помощи этих расчетов можно надеяться получить новые сведения, касающиеся природы ковалентных связей, а также строения и энергии молекул. [c.65]

Вторая химическая теория, названная унитарной теорией (Дюма, 1834), была основана на наблюдении, что электроотрицательные элементы (например, хлор) могут замещать в некоторых соединениях электроположительные элементы, при этом общие химические свойства соединений не изменяются. Отсюда был сделан вывод, что связь атомов в химических соединениях не является электростатической, а обусловлена некоторыми химическими силами неопределенной природы. В действительности и эта теория не была общей — она относилась только к соединениям, позже названным ковалентными. Под влиянием этой теории химики в течение почти столетия не проявляли интереса к физической природе химической связи. [c.89]

ЭТИМ будет возрастать и склонность к образованию ковалентной связи. Линия, проведенная через В, 51—Ое, Аб, Те, с учетом физической природы указанных простых веществ может считаться разграничительной между элементами-металлами и элементами-неметаллами характерно, что у элементов, расположенных на этой границе, электроотрицательность х достигает величины около 2,0. Следует учесть, что Хап меняется в зависимости от степени окисления элемента, а Хр не всегда применима для металлов, поэтому данное положение имеет приближенный характер. [c.74]

Важно учитывать существование и межмолекулярных взаимодействий в органических соединениях. Речь идет о взаимодействиях, которые не сопровождаются образованием новых ковалентных связей, но определяют силы притяжения между молекулами, а тем самым - фазовое состояние и физические свойства органических соединений. Эти силы притяжения имеют электрическую природу и обусловлены следующими составляющими. [c.68]

В настоящей книге в основном рассматривается взаимодействие ионов металлов с простыми лигандами. Однако все большее значение придается исследованию взаимодействия ионов металлов с полимерными лигандами, синтетическими и натуральными, например белками. В общем случае можно говорить о двух механизмах взаимодействия противоионов с полимерными ионами [17, 18] а) физическое взаимодействие, которое имеет в основном электростатическую природу и соответствует образованию ионных пар в мономерных системах б) химическое взаимодействие, которое включает образование ковалентных связей, подобно образованию комплексов металл — лиганд в моноядерных системах. Неизбежно существование области перекрывания физического и химического типов взаимодействия, так называемой серой области. Она определяется природой как растворителя, так и любого из вводимых в систему ионов, поскольку структура полимера часто зависит не только от растворителя, но и от природы и количества всех ионов, присутствующих в растворе. В свою очередь конформационные изменения влияют на энергию и физического, и химического взаимодействия. [c.114]

Октетная теория сыграла большую роль в уяснении природы химической связи. Она отразила различие между ионной и гомеополярной, или ковалентной, связью, точнее охарактеризовала валентность некоторых элементов в их соединениях, в частности азота, кислорода и серы в ониевых солях, ввела понятие о необобщенных, или свободных, электронных парах. Все это позволило более глубоко уяснить связь между химическим строением органических соединений, их реакционной способностью и их физическими свойствами. Изучение физических свойств органических веществ, проводимое с 20-х годов нашего столетия новейшими физическими методами, позволило дать количественную характеристику химических связей, т. е. определить их длину, энергию, полярность, направление в пространстве и т. д. [c.31]

В последние годы в связи с развитием теории формы спектра ЭПР в области медленного вращения радикалов стало возможным изучение броуновского вращения самих молекул белка с помощью спиновых зондов и меток, достаточно жестко связанных с белком и отражающих непосредственно поведение самих молекул белка. Жесткая связь органических молекул с макромолекулой белка в значительной степени определяется адсорбционными силами физической природы, поэтому ковалентная связь радикала с беЛ ком не является необходимой для исследования диффузионных характеристик белков в методе спинового зонда. Это обстоятельство расширяет возможности спиновых зондов в исследовании белковых макромолекул. [c.184]

Таким образом, основные методологические принципы теории химического строения Бутлерова сохранили всю свою актуальность и в наши дни. Разумеется, за 90 лет существования теории химического строения многие ее понятия должны были порой изменять свое содержание под влиянием новых опытных данных. Если Бутлеров полагал нужным разграничивать понятия о пространственном расположении атомов и о химическом строении, считая, впрочем, такое разграничение временным, то для современной теории оно потеряло смысл, и современный органик, используя данные физического исследования молекул, говорит об их строении в буквальном смысле этого слова, т. е. имеет в виду пространственное, плоскостное или линейное расположение атомов в них, характеризуемое экспериментально определенными расстояниями между ними, валентными углами. Если Бутлеров в 1861 г. говорил о порядке химической связи в сложных молекулах, то современный химик имеет возможность судить о природе отдельных связей между отдельными атомами, о физическом различии между однократными и многократными ковалентными связями и т. д. Если Бутлеров говорил в довольно общей форме о взаимном влиянии атомов, непосредственно друг с другом не соединенных, то современный химик имеет возможность в ряде случаев судить о природе и характере этого влияния. [c.75]

Соединения с ионными и с ковалентными связями во многих -отношениях совершенно различны. Эти различия проявляются. в химических свойствах. Ион хлора мгновенно осаждается нитратом серебра из водного раствора, тогда как хлор, связанный с углеродом ковалентной связью, например в хлороформе, осадка с серебром не дает. Природа связи отражается и на ряде физических свойств. Соединения, состоящие из ионов, хорошо проводят электрический ток, тогда как вещества, не ионизированные, электропроводностью не обладают. Следует помнить, однако, что наличие ионных связей вовсе не исключает присутствия в той же молекуле связей ковалентных. Наряду с ионами-атомами мы постоянно встречаем сложные ионы, состоящие из нескольких атомов, соединенных между собой ковалентными связями и несущих суммарный заряд. Таковы ионы N07, S07, NH+, 0107 и многие другие. [c.32]

Ковалентность в отличие от электровалентности представляет собой связь в прямом смысле слова. Связанные ковалентными связями атомы занимают по отношению друг к другу определенные положения, которые не могут быть изменены без химического превращения вещества. Группа из двух или нескольких (иногда из очень большого числа) атомов, связанных ковалентными связями, образует молекулу. Вещества, состоящие из молекул, весьма многочисленны. К ним относится большинство органических веществ. Молекула может нести электрический заряд (как уже было указано, в этом случае она называется многоатомным ионом). Ковалентная связь встречается не только в молекулах, но и в кристаллах, например в алмазе, нитриде бора и многих других. Физическая природа ковалентной связи гораздо сложнее, чем у элек-тровалентной связи эта связь обусловлена особыми квантовомеханическими силами . [c.88]

Растворы сходны как с механическими смесями частиц, так и с индивидуальными химическими соединениями. От первых они отличаются тем, что любой макроскопический объем раствора обладает таким же химическим составом и физическими свойствами, как и вся его масса. От химических соединений растворы отличаются тем, что их состав может изменяться в зависимости от количеств взятых компонентов и они не подчиняются закону кратных отношений. Так, состав водного раствора хлорида натрия может произвольно меняться в пределах, допустимых его растворимостью. В 100 г воды при 293 К можно растворить любое количество Na I в пределах от О до 36,8 г, что соответствует предельной растворимости соли при данной температуре. Растворы отличаются от химических соединений также и природой связи. Если для химических соединений характерны в основном ионная и ковалентная связи, то для растворов характерны более слабые ван-дер-ваальсовы, а в некоторых случаях и водородные связи. [c.79]

В 1916 г. В. Коссель выдвинул предположение, что при образовании химической связи происходит передача электронов от одного атома к другому в результате образуются заряженные частицы, которые притягиваются друг к другу. Это представление правильно отразило природу ионной (гетерополярной, электровалентной) связи, характерной для большинства неорганических соединений. Однако было ясно, что в таких молекулах, как водород Нз, хлор С1г, метан СН4, и в более сложных органических соединениях природа связи должна быть иной. Основы для понимания этого типа связи были заложены в работах Г. Льюиса и И. Ленгмюра (1913— 1920 гг.), указавших на особую роль октета электронов как устойчивой электронной оболочки и на возможность создания октета не только путем передачи, но и путем обобщения электро1Юв. От этих работ ведет свое начало представление о существовании особого типа связи (ковалентной, гомеополярной), осуществляемой парой электронов. Так валентная черточка классической теории строения получила физическое истолкование. И все же перед учеными продолжали стоять вопросы почему именно электронная пара необходима для создания ковалентной связи, почему устойчив именно октет электронов, в каком состоянии находятся связующие электроны Поиски ответа на эти вопросы с помощью зародившейся в середине 20-х годов квантовой механики явились одним из направлений дальнейшего развития теории химической связи. Для судьбы электронных представлений в органической химии важнейшее значение имело и развитие в другом направлении объяснение с новых позиций богатого экспериментального материала органической химии предсказание новых, еще неизвестных экспериментальных фактов. [c.38]

Химическому соединению присуще только ему свойственное химическое или кристаллохимическое строение, В химическом или кристаллохимическом строении главное — это химическая связь, ее природа. Именно химические соединения характеризуются наличием химической связи. С этой точки зрения молекулы и кристаллы, построенные из одинаковых атомов, являются химическими соединениями, Атомы в молекуле водорода связаны ковалентной связью. Все свойства (физические, химические, спектральные и т,п,) молекулярного водорода отличны от атомарного , А по Менделееву, в результате химического взаимодействия образуется тело, отличное от взаимодействующих веществ. Еще большее различие в свойствах, например, металлической меди (атомы связаны металлической связью) от свойств составляющих атомов меди, Вообпд,е кажется странным, почему классическая химия считает, что в результате процесса Н + Г —> Н Р образуется химическое соединение, а в процессе И + Н —+ Н Н или Г + Р —> —> р—Р оно не возникает. Это по меньшей мере не логично. Естественно признание как гетероатомных (например, НР), так и гомоатомных химических соединений (Н2, р2, металлы и т,п,). [c.22]

Укажем на две часто встречающиеся ошибки при популярном изложети МВС. Во-первых, на основе того, что ковалентная связь образуется электронами с антипараллельными спинами, часто неправильно считают, будто причиной химической связи является взаимное притяжение противоположно направленных магнитных моментов электронов. В действительности же магнитное взаимодействие крайне незначительно и не оно определяет химическую связь. Во-вторых, воздавая должное роли обменных интегралов в (IV.10) и (IV.11), иногда говорят об обменной природе сил химической связи. На самом же деле "обмен" характеризует не природу связи, а является лишь следствием метода расчета, называемого МВС. Поскольку электроны неразличимы, нельзя говорить об их обмене местами как о физическом явлении. [c.71]

Полное понимание физ. сущности хим. явлений оказалось возможным только после появления в 1926 квантовой механики, т. к. лишь на ее основе была вскрыта природа ковалентной хим. связи. Чтобы отметить произтиелии е изменение характера теории хим. явлений, А. Эйкеп свое руководство, в первых двух изданиях называвшееся Основы физической химии>, в третьем издании, появившемся в 1930, озаглавил Учебник химической физики . С этого времени термины Ф. X. и хим. фldзикa употребляются наравне, как синонимы. В таком п0г[имании Ф. х. включает следующие в значительной мере самостоят. разделы квантовую химию, термодинамику химическую, кинетику химическую, учение о катализе, коллоидную химию, физико-хими- [c.620]

Системы, изучаемые физической химией, — газы, жидкости, растворы, — состоят из сравнительно небольших молекул, редко содержаш,их более одного-двух десятков атомов. Между тем суш,ествует огромное количество сис тем, отдельные частицы которых включают много сотен и тысяч атомов и достигают иногда микроскопически видимых размеров. Во многих случаях эти частицы представляют собой зародыши кристалликов, маленькие обломки различных кристаллических решеток или аморфных веществ, или капельки жидкостей. В случае кристаллических решеток, они по природе связей, соединяющих их структурные элементы, могут быть разделены на ионные (подобные решетке ЫаС1), атомные (решетки алмаза, графита), молекулярные (решетки антрацена, 2п8) и металлические (решетки Аи, Ag) в структурном отношении частицы относятся к трехмерным или слоистым решеткам. Так, например, в алмазе (рис. 1) весь кристалл можно рассматривать как одну молекулу, в которой все атомы углерода связаны в пространственную сетку одинаковыми, тетраэдри-чески расположенными, ковалентными связями С—С [c.4]

При адсорбции на твердых телах разной природы проявляются молекулярные и химические взаимодействия во всем их разнообразии от ван-дер-ваальсовых взаимодействий до образования нестойких донорно-акцепторных соединений и прочных ковалентных связей. Исследование этих взаимодействий в случае адсорбции имеет свои преимущества. Во-первых, в отличие от газов и жидких растворов, силовые центры на поверхности адсорбента фиксированы. Во-вторых, в отличие от объема твердого тела, на поверхности можно реализовать невозмущенное состояние отдельных функциональных групп, например гидроксильных. Вместе с тем, поверхностные соединения и адсорбционные комплексы можно изучать с помощью химических и физических методов, дающих богатую информацию о химии поверхности, природе адсорбционного взаимодействия и состоянии адсорбированного вещества. Здесь нашли широкое применение химические, изотопнообменные, дифр актометрические и спектроскопические методы исследования состава и структуры поверхностного слоя твердого тела и поверхностных соединений, спектроскопические и радиоспектроскопические методы изучения состояния адсорбционных комплексов, а также статические и динамические (в частности, хроматографические и калориметрические) методы измерения изотермы адсорбции, теплоты адсорбции и теплоемкости адсорбционных систем. Однако исследованию адсорбции комплексом этих методов долгое время мешала неоднородность состава и структуры самих объектов исследования — традиционно применявшихся адсорбентов (активные угли, силикагели и другие ксерогели). В результате, во-первых, образовался разрыв между молекулярными моделями адсорбции, используемыми в теоретических исследованиях, и экспериментальными данными, получаемыми на адсорбентах, по степени чистоты и неоднородности структуры весьма далеких от теоретических моделей. Благодаря этому молекулярная теория адсорбции не находила экспериментальной базы, и ее развитие задерживалось. Во-вторых, выпускавшийся набор адсорбентов не смог удовлетворить и запросы новой техники. Например, для использования в хроматографии [c.5]

Конкретно формальная модель химической связи может быть построена на постулате Паулинга [2], согласно которому энергия ковалентной связи А—В представляет собой сумму эмпирических инкрементов полусвязей А— и В— (правило арифметического среднего). Если энергия системы отклоняется от указанной аддитивности, то это результат взаимодействия, отличного по своей природе от ковалентного (дополнительный постулат). Подобное взаимодействие можно, в свою очередь рассматривать в рамках той или иной физической или формальной модели. [c.10]

Применение понятия поляризации привело к странной непоследовательности в описаниях связей. Принималось, что между ионной и ковалентной связью существует резкая разница, несмотря на то, что поляризация предполагает наличие связей, промежуточных по характеру между этими двумя крайностями. В значительной мере это вызывалось неправильным истолкованием физических данных. Природа связи между двумя атомами А и В в твердом теле или в молекуле не обязательно должна быть определена из свойств вещества АВ при его растворении, плавлении или испарении. Например, электропроводность некоторых расплавленных галогенидов (о которых будет сказано ниже) показывает, что ионы образуются в результате разрушения твердого тела при плавлении однако образование или необра-зование ионов при этом не означает, что связи в твердом теле были на 100% ионными или на 100% ковалентными. Соотношения между строением соединений в различных агрегатных состояниях более детально будут описаны в гл. IV. [c.68]

Физические методы оказались новым и во многих случаях самым удобным методом дополнительного исследования строения органических соединений, но все же и они не могли помочь в разрешении некоторых животрепещущих проблем теории химического строения. Папример, как уже упоминалось, относительно строения бензола Томсен на основании собственных термохимических исследований приходил к различным выводам, одни и те же данные о рефракции бензола привели Брюля и Шрёдера такнче к различным выводам. И это происходило потому, что физические методы исследования, так же как и химические, не могли тогда помочь в познании природы химической связи. Только после открытия электрона и возникновения понятия о ковалентной химической связи огромный материал, накопленный при изучении физических свойств, химики смогли успешно использовать для суждения о строении органических соединений. [c.199]

Наряду с физической, быстрой и обратимой адсорбцией часто наблюдают медленную, или хемосорбцию. Теплота хемосорбции выше, а именно 40—200 кдж моль . Из измерений скорости хемосорбции при различных температурах по уравнению Аррениуса (см. гл. X) можно вычислить энергию активации хемосорбции, которая лежит в пределах 20—150 кдж. Величины теплот хемосорбции и энергий активации аналогичны по своей величине теплотам химических реакций и их энергиям активаций. Отсюда следует, что силы взаимодействия между адсорбентом и адсорбатом имеют ту же природу, что и силы между атомами в химических соединениях. При хемосорбции молекулы адсорбата и атомы адсорбента образуют химическую связь за счет обмена электронами, которые передаются от адсорбата адсорбенту или обратно с образованием ионной связи, или же становятся общими для обоих, так что электронная плотность распределяется по общей молекулярной орбитали (ковалентная связь). Прн температуре выше критической точки адсорбата или при давлениях значительно ниже насыщенного состояния хемосорбцня преобладает над физической адсорбцией, так как в указанных условиях последняя обычно очень мала. С повышением температуры скорость хемосорбции значительно повышается в соответствии с уравнением Аррениуса. Хемосорбция всегда ограничена мономолекулярным слоем, так как при увеличении расстояния между атомами сверх 0,2—0,3 нм, что соответствует размерам самих атомов, химические силы быстро падают. Поэтому в условиях равновесия количество хемосорбированного вещества зависит от давления так же, как и в случае мономолекулярной Р 1С. 81. Зависимость адсорбции физической адсорбции, Т. е. по от температуры типу I. [c.244]

Задача физической химии нуклеиновых кислот состоит в описании и интерпретации ряда свойств, возникающих благодаря наличию у этих полимеров вторичной структуры. Первичная структура, т. е. природа и расположение ковалентных связей в молекуле, изучалась и будет изучаться специальными методами биохимии и органической химии. Аспекты вторичной структуры касаются размеров, формы и конформации макромолекулы, и их изучение проводится методами рентгенографии, а также менее специализированными методами физической химии. Чисто морфологические детали третичной структуры изучаются главным образом методами современной электронной микроскопии. Они включают вопросы взаимоотношения нуклеиновой кислоты и белка в нуклеопротеидах, организации агрегатов полинуклеотидных тяжей и упаковки субъединиц в вирусах и нуклеопротеидных частицах. При рассмотрении еще более высоких уровней организации, например вопроса о распределении нуклеиновых кислот в хромосомах, сомнительно, уместно ли для таких структур пользоваться термином молекула (или даже макромолекула). [c.519]

Пространственная сетка сшитых каучуков в общем случае включает в себя имеющие различную природу первичные узлы (поперечные ковалентные химические связи, отличающиеся по типу и энергии разрыва, а также ионные связи), вторичные физические узлы (слабые связи ван-дер-ваальсовой природы, диполь-дипольные взаимодействия и разнообразные зацепления) и более прочные физические узлы в местах повышенной упорядоченности макромолекул. [c.165]

Хаккерман и Макридес [107] отмечают, что катодное ингибирующее действие может быть результатом как физической адсорбции, так и хемосорбции. Электростатические связи на катодных участках способствуют общему ингибирующему действию. Хемосорбция ингибитора происходит через образование координационных ковалентных связей с поверхностными атомами металла, в силу чего ингибитор действует как донор электронов, а металл — как их акцептор. Этот механизм объясняет зависимость силы ингибирующего действия от электронной структуры и растворимости ингибитора, а также от природы заместителя, учитывает роль металла и позволяет получить как положительный, так и отрицательный температурные коэффициенты. Механизм действия органических ингибиторов при катодной защите обсуждается также Антроповым [108]. Шрам и Бернс [109] объясняют влияние солей аминов на поляризацию железных катодов на основании кажущихся изменений поверхности, вызванных адсорбцией аминов на катодных участках. В пределах исследованных ими концентраций выраженная в процентах ингибирующая эффективность каждого амина была линейной функцией от степени покрытия поверхности адсорбированными аминами. Связь между степенью экранирования поверхности и ингибирующим действием оказывается очень различной в зависимости от природы амина. Это позволяет прийти к заключению, что действие аминов не сводится лишь к экранированию отдельных участков поверхности корродирующего металла. [c.211]