Модели химической связи. Ионная связь

МОДЕЛИ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ. ИОННАЯ СВЯЗЬ [c.52]

Природа химической связи в комплексных соединениях. Электростатические представления. По простой электростатической модели (Коссель и Магнус, 1916—1922), взаимодействие между комплексообразователем и ионными (или полярными) лигандами подчиняется закону Кулона. При этом предполагается, что образующие комплекс частицы представляют собой недеформируемые шары с определенным зарядом и радиусом. Устойчивый [c.113]

Хотя способность образовывать комплексы присуща ионам всех металлов, наиболее многочисленные и интересные комплексы образуют переходные элементы. Уже давно стало понятно, что магнитные свойства и окраска комплексов переходных металлов связаны с наличием a-электронов на атомных орбиталях металла. В данном. разделе мы рассмотрим модель химической связи в комплексах переходных металлов, носящую название теории кристаллического поля такая модель очень хорошо объясняет наблюдаемые свойства этих интересных веществ. [c.390]

Из изложенного следует, что определение дипольного момента позволяет сделать заключения о характере химической связи (ионная, полярная или ковалентная) и о геометрической структуре молекулы. Так, для определения строения вещества вычисляют (по правилу сложения векторов) для различных моделей. Правильной [c.139]

Метод ВС продолжает использоваться и сейчас, но лишь для качественного объяснения химической связи на основе высказанной выше модели электронных пар. Но есть молекулы, в образовании которых участвует не пара электронов, а лишь отдельный неспаренный электрон. Примерами соединений такого рода являются различные свободные радикалы и молекулярный ион водорода Н2, обнаруженный спектрально в ионизированном электронами газообразном водороде Дж. Дж. Томсоном. [c.243]

Электростатическая модель. Электростатическая модель неизбежно и по праву связывается с именем Полинга [1590]. В книге Природа химической связи он утверждает, что свойство атома водорода вступать в связь определяется его 15-электроном. Обладая этим единственным электроном, он не может образовать более одной ковалентной связи. Отсюда делается вывод, что образование Н-связи обусловлено ионными силами. Этот аргумент, выдвинутый еще в 1928 г. [1590], основывается на принципе Паули, на валентной схеме химической связи и на классическом правиле валентности, согласно которому атом водорода может вступить в связь только через посредство 1з-электрона (см. также [1589]). Это утверждение еще и сейчас поддерживается защитниками электростатической теории и встречается в современных учебниках (например, [447], стр. 302 [1643], стр. 197). Эта аргументация эмпирически подтверждается тем, что наиболее прочная Н-связь образуется в том случае, когда А и В — ионы фтора следующая по прочности Н-связь включает атомы кислорода кислоты же, содержащие группу N — Н, обычно образуют сравнительно слабые Н-связи. В качестве дополнительного доказательства приводятся вычисления энергии Н-связи, основанные на модели точечных зарядов (см. сноску, разд. 8.3.1), диэлектрические [199, 172] и спектральные свойства [1084, 199, 1767, 1327, 407, 1849]. [c.197]

Ионная и металлическая связь — лишь две предельные модели химической связи в кристалле, равно приво- [c.92]

Прежде всего необходимо выбрать модель, которая будет использоваться при теоретическом вычислении теплот хемосорбции. В соответствии с нашими представлениями о химических связях вообще можно ожидать, что при хемосорбции образуется три типа связей 1) чисто ионная связь, при которой адсорбат выступает в роли донора или акцептора электронов, 2) чисто ковалентная связь, к которой относится также координационная связь, и 3) связь смешанного типа. [c.27]

Для расчета химических связей в комплексах и объяснения их свойств используют различные модели метод валентных связей теорию кристаллического поля и метод молекулярных орбиталей Метод валентных связей (ВС). Согласно этому методу (см гл. II), при образовании комплексов между комплексообразова телем и лигандами возникает ковалентная связь по донорно акцепторному механизму. Комплексообразователи имеют ва кантные орбитали, т. е. играют роль акцепторов. Как правило в образовании связей участвуют различные вакантные орбитали комплексообразователя, поэтому происходит их гибридизация (см. И.З). Лиганды имеют неподеленные пары электронов и играют роль доноров в донорно-акцепторном механизме образования ковалентной связи. Например, ион имеет электронную конфигурацию 3 " 45Чр [c.293]

С математической точки зрения простейшим типом химической связи будет тот, который можно считать чисто электростатическим. Хотя при этом связь можно считать частично ковалентной и частично ионной, степень ионности связи зависит от различия электроотрица- п тельности соединившихся атомов. В об-щ,ем, связь можно считать чисто ионной, если она отвечает электростатической модели. Такой подход оказался удачным для галогенидов щелочных металлов, у которых связь образуется между катионом сильно электроположительного атома и анионом электроотрицательного атома. Для них можно с достоверностью считать связи почти исключительно ионными. Однако проверка этого предположения будет зависеть от того, насколько успешно удастся количественно оценить различные свойства соответствующих соединений. [c.131]

Для электронных уровней энергии молекулярного иона водорода можно найти точное решение уравнения Шредингера. С помощью быстродействующих вычислительных машин химики сумели правильно рассчитать свойства и других малых молекул, таких, например, как На, Lia и LiH. Однако даже молекула LiH включает только два атома и четыре электрона. В то же время химики-экспериментаторы систематически синтезируют и исследуют сотни тысяч молекул, большая часть которых состоит из десятков атомов и сотен электронов. Очевидно, что химики руководствуются некоторыми простыми и достаточно эффективными идеями, которые позволяют предсказывать и достаточно рационально объяснять строение молекул. Сейчас, когда справедливость квантовой механики окончательно доказана, ее следует использовать для оценки и понимания более ранних эмпирических моделей химической связи. Еще важнее то, что квантовой механикой можно руководствоваться и тогда, когда мы обращаемся к еще не решенным проблемам природы химической связи, и тогда, когда мы хотим усовершенствовать существующие приближенные теории. [c.107]

Как было отмечено в разд. 2.1.1, электростатическая модель химических связей в комплексах ионов металлов имеет ограниченное применение для объяснения последовательности констант устойчивости с различными ионами металлов и почти неприменима для объяснения последовательностей изменения устойчивости в зависимости от природы лиганда. Это не является неожиданным, так как сольватация, энтропия и ковалентное взаимодействие имеют большое значение. Поэтому были изучены корреляции других свойств лиганда с константами устойчивости. Одной из наиболее успешных была корреляция с основностью (рЛ о) лиганда [54]. При этом исходили из того, что и Н+, и ионы металла М + взаимодействуют как кислоты Льюиса с лигандами, представляющими основания Льюиса. В качестве меры основности лиганда (Ь ) по отношению к протону принят р/Са (т. е. —lg a) [c.104]

Разработка модели строения атома Резерфорда—Бора привела к созданию теории химической связи, осуществляемой путем перераспределения электронов между атомами. Основы этой теории были заложены в двух независимых работах В. Косселя (1888—1956) и Дж. Н. Льюиса (1875—1946) в 1916 г. Рассматривая соединения металлов с неметаллами, в частности щелочных металлов с галогенами, Коссель обратил внимание на промежуточное между металлами и неметаллами положение в периодической системе инертных газов, не вступающих, как считалось тогда, в химические реакции из-за, как постулировал Коссель, особой устойчивости восьмиэлектронной (у гелия двухэлектронной) конфигурации внешней оболочки. При взаимодействии атомов металлов с атомами неметаллов первые отдают, а вторые присоединяют число электронов, недостающее до октета тем самым атомы металлов приобретают положительный, а атомы неметаллов отрицательный заряд и соединение между ними обусловливается силами электростатического притяжения между разноименными зарядами. Так образуется ионная связь (в современных терминах). [c.105]

Строгий теоретический расчет термодинамических свойств твердых соединений — очень трудная задача. Трудности обусловлены в первую очередь достаточно сложным характером химической связи в реальных кристаллах. Поэтому широкое распространение получили различные приближенные и эмпирические вычислительные методы. Наиболее близки к неэмпирическим методы, основанные на описании модели межатомного взаимодействия как суперпозиции легко описываемых типов связи (например, чисто ионная, чисто металлическая или чисто ван-дер-ваальсовая связь) [c.183]

В попытках оценить размеры ионных радиусов были использованы два подхода. Один из них заключается в определении величины радиусов, исходя из теоретических моделей химической связи и длины связи. Этот способ можно свести к использованию функциональной связи между размером иона в ионном [c.132]

Химическая связь между атомами разных элементов всегда полярна. Можно считать, что она содержит ионную и ковалентную составляющие. При значительном вкладе одной из них можно говорить об ионном или ковалентном кристалле и рассматривать его строение с позиций либо ионной, либо ковалентной модели. [c.96]

Кубическая модель атома по Льюису [112] заслуживает специального упоминания. Она оказала влияние на формирование концепции связывающих электронных пар. Представление о ней позволило разрешить кажущееся противоречие между двумя типами различных химических связей совместное использование пары электронов в ковалентной связи и ионная связь с переносом электронов. В рамках теории Льюиса эти два типа связи выглядят просто, как два предельных случая. Кубические модели атомов по Льюису показаны на рис. 3-80. Они также примечательны, как примеры полезного, хотя необязательно правильного использования полиэдрических представлений. [c.168]

Но нам были нужны еще и модели неорганических ионов, и в этом заключалась главная трудность. В отличие от прочих составных частей они не подчинялись простым правилам, которые подсказали бы нам, под каким углом расположить соответствующие химические связи. Так что сконструировать правильные модели нам, возможно, удалось бы только, если бы мы знали структуру ДНК. Я, однако, не терял надежды, что Фрэнсис уже что-нибудь придумал и объявит об этом, как только появится в дверях лаборатории. Последний раз мы с ним говорили более восемнадцати часов назад, а дома у него была возможность сосредоточиться — не могло же его отвлечь чтение воскресных газет. [c.54]

В гл. 4. Вы расширите свои познания о ионной и ковалентной связях, познакомитесь с явлением поляризации ионов и электроотрицательностью. Вам станет понятно, какими достоинствами и недостатками отличаются представления об ионном и ковалентном характере связи, в какой мере эти недостатки удается устранить, применяя теорию кристаллического поля или метод валентных схем. После изучения материала гл. 4 Бы поймете стремление к созданию единой модели химического взаимодействия, учитывающей как ионный, так и ковалентный вклад в образование связи. Такую модель предлагает теория молекулярных орбиталей. [c.169]

При обсуждении химических связей удобно пользоваться идеализированными моделями ковалентной и ионной связи, первая из которых базируется на представлении о обобществлении электронов атомами, а вторая—на представлении о переносе электронов между атомами. Атомы всех 103 элементов периодической системы отличаются друг от друга по электронно- [c.109]

Попытаемся связать между собой теоретические представления о химической связи и физические свойства веществ, которые принадлежат к одному из двух классов — к ионным или ковалентным. Свойства веществ, состоящих из ионов, существенным образом отличаются от свойств веществ, состоящих из молекул. Посмотрим, как эти две уже известные нам основные модели химической связи согласуются со свойствами реальных веществ, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни, например со свойствами соли, сахара или специй. [c.128]

В предыдущих разд. 3 и 4 простые модели химической связи— электростатическая для ионных соединений и ковалентная для молекулярных соединений — применялись для объяснения физических и химических свойств соединений. В этом разделе рассмотрена связь между структурой и свойствами твердых веществ, как ионных, так и ковалентных. Кристаллические вещества с преимущественно ионными связями, например оксид магния, имеющий структуру Na l, и кристаллические вещества с чисто ковалентными связями, например алмаз с sp -гибридизацией каждого атома углерода (рис. 5.1), оказываются похожими по своим физическим свойствам. Эти кристаллические вещества — плотные, механически прочные, не проводят электрический ток, имеют весьма высокие температуры плавления (для MgO 2852 °С, для алмаза 3550 °С) и нерастворимы в большинстве растворителей. Заметное различие между твердыми веществами этих двух типов состоит в том, что ионные соединения могут растворяться в жидкостях с высокой диэлектрической проницаемостью, например в воде, а полученные растворы, как и расплавы ионных соединений, проводят электрический ток, что не присуще самим твердым веществам с ионной структурой. [c.132]

В этой конфигурации все четыре атома лежат в одной плоскости. Ориентации, весьма близкие к этой конфигурации, наблюдаются в кристаллогидратах, например в случае MgS04 - 4Н О, в котором углы Mg -О—Н равны 116 и 124° вместо 127°, как следует ожидать для 3 [66]. В случаях, когда удается проанализировать различные вклады в релаксацию протонов в водном растворе парамагнитных ионов С ", расстояние М — Н, которое требуется для объяснения наблюдаемого протон-электронного спинового взаимодействия, соответствует модели 3, например, для Мп2+ 2,8 А [92]. Структура 3 с внутренним вращением молекулы воды вокруг оси С — О согласуется с большим вкладом катионов в эффект понижения диэлектрической проницаемости воды в присутствии солей [410]. Именно такое предположение о структуре связанной воды приводит к значениям h, представленным в 7-м столбце табл. 2.8. Единственное противоречие со структурой 3 (и 1) состоит в том, что химический сдвиг 170 сильнее зависит от природы аниона, чем от структуры катиона. Эти сдвиги можно объяснить, исходя из 3 (или 1) с помощью механизмов, включающих перераспределение связей О - Н или короткодействующие силы отталкивания между ионом и молекулой воды [16]. Характер связей С + — О в структуре 3 обсуждается в разд. З.Г и 6. При изучении спектров комбинационного рассеяния водных растворов солей металлов низкочастотные линии отнесены по целому ряду причин к симметричным валентным колебаниям связи С -О [436], что требует некоторой степени ковалентности связи С+ —О [434]. Анализ частот этих колебаний методом нормальных координат позволяет расположить катионы в ряд по убыванию силовых постоянных и степени ковалентности [622] [c.254]

Учение о природе химической связи можно рассматривать как дальнейшее развитие теории Косселя. Электростатическая модель молекулы позволяет рассчитывать энергию кристаллической решетки. По законам электростатистики между противоположно заряженными ионами действует притяжение, подчиняющееся закону Кулона. Это притяжение возрастает при сближении ионов. Однако такое сближение может происходить лишь до определенного предела, т. е. до равновесного состояния. Характер такого взаимодействия в зависимости от расстояния между ионами описывается потенциальной кривой, изображен- [c.76]

Эффекты ковалентности, С помощью ионной модели химической связи мол<но достичь значительных успехов в ониса- [c.153]

Проблема взаимосвязи структуры и свойств вещества затрагивается в книге еще не раз так, для описания кристаллов используются соответственно их структурным особенностям зонная теория или теория вандер-ваальсовых сил, а для объяснения своеобразия координационных соединений последовательно применяются разные подходы электростатическая модель ионной связи, метод ВС (или локализованных МО), теория кристаллического поля и, наконец, теория поля лигандов (или делокализо-ванных МО). Таким образом, читатель получает возможность ознакомиться с проблемами химической связи на самых разных уровнях-от доквантового до современного. [c.7]

Синтез схем химического превращения на основе концепции изомеризма. В основе метода лежит использование закона сохранения вещества в процессе химического превращения и предположение о том, что атомы, составляющие молекулярную структуру, можно рассматривать состоящими из ядер со стабильными внутренними электронами и валентных электронов, способных образовывать химические связи типа ионной, ковалентной и мпо-гоцентровой [12, 13]. Исходя из этих положений разработана математическая модель химических соединений и реакций, заключающаяся в следующем. [c.444]

Комплексообразователь и лиганды рассматриваются как заряженные неде-формируемые шары определенных размеров. Их взаимодействие учитывается по закону Кулона. Таким образом, химическая связь считается ионной. Если лиганды являются нейтральными молекулами, то в этой модели следует учитывать ион-дипольное взаимодействие центрального нона с полярной молекулой лиганда. Результаты этих расчетов удовлетворительно передают зависимость координационного числа от заряда центрального иона. В некоторых случаях правильно передается геометрия комплексов при координационном числе, равном двум, комплексы должны быть линейными при равном трем лиганды располагаются по вершинам равностороннего тpeyгoJп.никa и т. д. С увеличением заряда центрального иона прочность комплексных соединений увеличивается, увеличение его радиуса вызывает уменьшение прочности комплекса, но приводит к увеличению координационного числа. С увеличением размеров и заряда лигандов координационное число и устойчивость комплекса уменьшаются. [c.356]

Таким,образом, валентные электроны участвуют в образовании связи сразу с восемью или двенадцатью атомами, каждый из которых в свою очередь входит в соседнюю группировку, насчитынающу ю такое же количество атомов. В этих условиях валентный электрон с небольшой энергией ионизации свободно перемещается по доступным орбиталям всех соседних атомов, обеспечивая связь между ними, т. е. является нелокализованным. Такая нелокализованная химическая связь в металлических кристаллах называется металлической связью. Для описания металлической связи часто используют модель свободного электрона . Согласно этой модели в узлах кристаллической решетки металла находятся положительные ионы металла, погруженные в электронный газ из нелокализованных валентных электронов атомов, участвующих в образовании кристалла. Устойчивость кристалла обеспечивается силами притяжения между положительными ионами и электронным газом. [c.80]

Химическая связь, образованная атомами, сильно отличающимися по электроотрицательностн, приобретает все черты ионной связи, как в молекулах галогенидов щелочных и щелочноземельных металлов (МеХ и МеХз). Это подтверждает и квантовомеханический расчет для LiF (см. 38). В реальных молекулах нет двух ионов с автономными сферическими оболочками, но картина распределения зарядового облака очень близка к той, которая наблюдалась бы в идеальной ионной молекуле (см. рис, 63). В этом смысле будем далее называть эти молекулы ионными, ахимическую связь, существующую в них, —ионной связью. Молекулы галогенидов щелочных металлов МеХ служат классическим примером ионных молекул. На основе представления о ионах в молекуле можно построить модель для расчета ее свойств. Разные варианты такой ионной модели проверены на молекулах МеХ. Наиболее простая модель — модель сферических ионов — объясняет ионную связь исходя из следующего [c.159]

В отличие от других электростатических теорий химической связи здесь центральный ион рассматривается не просто как заряженная частица, строение его внешней электронной оболочки детализируется на основе квантовой механик1г. Модель Бете основана на идее, что в комплексе электроны центрального атома испытывают влияние электрического поля, создаваемого лигандами ( кристаллического поля ). Это приводит к расщеплению уровней энергии внешних электронов центрального иона (эффект Штарка, см. 14). Расщепление терма мало влияет на полную энергию комплексного соединения, но оказывает существен1юе влияние на многие его свойства магнитные, оптические, структурные, термодинамические и кинетические. Эффект расщепления терма зависит не только от числа лигандов, но и от их расположения, т. е. от симметрии поля. [c.237]

Такая иелокализоваииая химическая связь в металлических кристаллах называется металлической связью. Для описания металлической связи часто используют модель свободного электрона . Согласно этой модели, в узлах кристаллической решетки металла находятся положительные ионы металла, погруженные в электронный газ из нелокализованных валентных электронов атомов, участвующих в образовании кристалла. Устойчивость кристалла обеспечивается силами притяжения между положительными ионами и электронным газом. [c.71]

Существует много соединений, в которых нельзя объяснить природу возникновения и особенности связи исходя из ионной или ковалентной модели. Стремление к созданию уни-версзльной модели, учитывающей как. .., так и. .. вклад в образование химической связи, привело к развитию теории молекулярных орбиталей (ТМО). [c.206]

Последняя характеристика является прямым следствием того, что в молекуле имеется налицо крайняя степень локализации плотности валентного заряда на одном из ядер, а именно на фторе. Избыточные плотности около ядра Ы поляризуются, отталкиваясь от избыточного отрицательного заряда в области Р, и уходят на заядерную сторону ядра Ы. Внутренние части электронного облака Р имеют избытки плотности, поляризованные в сторону ядра лития, положительный заряд которого оголен, т. е. сильно деэкранирован со стороны ядра фтора. Эта последняя поляризация добавочно экранирует ядро Р и уменьшает взаимное отталкивание ядер. Профильные разрезы контурных диаграмм вдоль межъядерных осей приведены как для Ь1Р, так и для N2 и иллюстрируют две возможные крайности в перераспределении исходных электронных зарядовых плотностей, требуемых для образования химической связи. Эти две модели дают как бы определение крайним случаям ионной и ковалентной связи. [c.259]

Косселя химическая связь объяснена ионным взаимодействием. В эту модель Льюис внес уточнение, полагая, что образующие связь электронные пары могут не только полностью переходить на орбиталь одного из атомов в соединении (ионная или электроаалентная связь), по и оставаться в промежуточном положении, т. е. принадлежать сразу обоим взаимодействующим атомам (ковалентная или гомеопо-лярная связь). [c.235]

В плане развития работ в этом направлении на кафедре были рассмотрены вопросы электронной природы твердости металлов, неметаллов и сплавов (Л. И. Баженова, А А. Иванько) и обобщены в монографическом справочнике электронного строения сложных карбидо-гидридных фаз (Л. Н. Баженова, канд. техн. наук В. В. Морозов) — эта работа привела к выводам о двойственном состоянии водорода в гидридах и карбидо-гидридах как в форме протонов, так и отрицательных гидрид-ионов, позволила объяснить причины более сильной связи водорода в карбидо-гидридах по сравнению с гидридами, представить схему химических связей в этих соединениях, а также существенно развить представление о структуре фаз внедрения вообще. Развитие представлений конфигурационной модели применительно к ферритам с использованием редкоземельных элементов было выполнено [c.78]