Химическая связь Природа ковалентности

До открытия электрона невозможно было понять природу химической связи. Правда, понятие о валентности существовало уже в 1852 г. и в эти же годы существовали некоторые представления о геометрических формах молекул. Вант Гофф и Лебель установили тетраэдрическую структуру атома углерода, а Вернер создал стереохимию комплексных ионов. Очевидно, для того чтобы молекула имела определенную геометрическую форму, должны существовать какие-то связывающие силы между ее частями. В структурных формулах такую химическую связь между связанными атомами изображали черточкой. Она указывала на существование связи, но, разумеется, не давала никакого описания ее природы. Незадолго до открытия электрона Аррениус предположил существование свободных ионов. На основе этого предположения были сделаны многочисленные попытки найти объяснение силам, связывающим атомы. Хотя эти попытки были неудачными, они содействовали представлению об электрическом заряде как основе образования связи. После открытия электрона стало возможно дальнейшее развитие теории связи. В течение немногих лет, основываясь на положительно и отрицательно заряженных атомах, было предлол<ено много разных объяснений образованию связи, но почти не было попыток связать заряды атома с его строением. В 1916 г. Льюис предложил свою теорию валентности. С тех пор было много сделано в области применения математики в теории валентности, но в основе представления о химической связи лежит по-прежнему теория Льюиса. Согласно Полингу , химическая связь возникает между двумя атомами в том случае, если связывающая атомы сила настолько велика, что приводит к образованию достаточно устойчивого агрегата, чтобы обеспечить его существование в виде самостоятельной частицы. Обычно различают пять типов химической связи ионная, ковалентная, металлическая, связь, обусловленная силами Ван-дер-Ваальса, и водородная, причем три первых очень прочны. Все эти связи одинаково важны, но металлическая связь здесь не будет рассмотрена о ней можно прочесть в других источниках . [c.134]

Природа химической связи едина она имеет электрическое происхождение. Но сама химическая связь бывает различного типа наиболее важные типы химической связи — это ковалентная (неполярная, полярная) и ионная. Разновидностями этих типов связи являются донорно-акцепторная, водородная, дативная и др. Между атомами металлов в твердом состоянии действует металлическая связь. [c.97]

Рассмотрим классификацию основных типов химической связи. Отметим сразу, что крайних типов химической связи в природе реализовано очень мало. Так, к ионным веществам можно отнести не более 10, к ковалентным-не более 100, к металлическим-порядка 1000 соединений. Всего же природных и искусственных химических соединений известно около 10 млн., следовательно, подавляющее большинство химических веществ построено с помощью промежуточных химических связей-ионно-ковалентных, ковалентно-металлических, ионно-металлических. Рассмотрим кратко экспериментальные критерии этих связей. [c.195]

Строго количественное квантово-химическое исследование природы ковалентной связи возможно только для простейших молекул (На, Н и некоторых других). Для сложных соединений решение уравнения Шредингера производится с помощью приближенных методов, дающих чаще всего только качественные результаты. [c.23]

Только в самое последнее время стало ясно, что вопрос о природе химической связи имеет глубокий реальный смысл. В течение многих лет химики имели дело с множеством более или менее отличающихся друг от друга типов химических связей с ковалентными, ионными, дативными, металлическими, одноэлектронными, трехэлектронными, мостиковыми, донорно-акцепторными, хелатными, координационными и водородными связями в каталогах значились они все. Теперь, руководствуясь квантовой механикой и принципом Паули, можно заново осмыслить соотношения между всеми этими типами связей. Старая терминология еще существует, и в течение некоторого времени она будет даже довольно полезна, но постепен-но-сведения об одном типе связи позволяют лучше понять и другие типы. Таким образом, были выведены полезные обобщения [c.240]

Обычно различают четыре типа химической связи ионную, ковалентную, металлическую и Ван-дер-Ваальса. Последняя характерна для молекулярных кристаллов, в узлах которых находятся самостоятельные молекулы. Кроме того, силы Ван-дер-Ваальса, называемые иногда остаточной связью, обеспечивают межмолекулярное взаимодействие в газах и жидкостях. Как показывает квантовомеханическое изучение природы остаточной связи, силы Ван-дер-Ваальса складываются из ориентационного, поляризационного и дисперсионного эффектов. Для всех этих эф ктов характерно быстрое уменьшение сил притяжения пропорционально расстоянию в шестой степени. В зависимости от электрических свойств, взаимодействующих молекул решающую роль играет тот или иной эффект. Так, для молекул с постоянным диполем преобладают ориентационные силы, а при взаимодействии неполярных молекул — дисперсионные силы. Остаточные связи Ван-дер-Ваальса важны при интерпретации свойств органических полупроводников. [c.34]

Основная каталитическая единица в биологических системах— это комбинация металла с белком. Большая часть биоорганических систем мало активна, что находится в соответствии с природой их химической связи — неполярная, ковалентная связь поэтому их участие в биологических процессах возможно только при обязательном активировании ферментами, содержащими во многих случаях металл. [c.34]

Существенные сведения о природе химической связи в металлах можно получить на основании их двух характерных особенностей по сравнению с ковалентными и ионными соединениями. Металлы, [c.88]

Мы видим, что электронная теория Льюиса рассматривает нейтрализацию в водных растворах, взаимодействие аммиака с галогенидами бора, комплексообразование, реакции ангидридов с водой как сходные процессы. Действительно, с точки зрения теории химической связи во всех этих процессах взаимодействие между частицами имеет одинаковую природу — образуется донорно-акцепторная ковалентная связь. Вещества, являющиеся донорами электронных пар, часто называют основаниями по Льюису, акцепторы электронных пар — кислотами по Льюису. [c.252]

Исследование природы химической связи и строения молекул развивалось параллельно с изучением строения атома. К началу двадцатых годов были разработаны основы электронной теории химической связи (Льюис, Коссель, Борн). Квантово-механическая теория ковалентной связи развита Гейтлером и Лондоном (1927). Тогда же получили развитие учение о полярной структуре молекул и теория межмолекулярного взаимодействия. [c.19]

Валентнонасыщенные молекулы могут образовать между собой химические соединения за счет донорно-акцепторного взаимодействия. Такое взаимодействие обусловлено наличием вакантной АО в одном из атомов акцептора и неподеленной пары электронов на АО одного из атомов молекулы донора. Донорно-акцепторная связь по своей природе ковалентна, так как осуществляется парой электронов, общей двум атомам. [c.57]

Одним из важных свойств химической (ковалентной) связи в молекулах с закрытыми оболочками является ее насыщаемость. Так, из атомов водорода может образоваться молекула На, но не Нд или Н4. Причина насыщаемости химической связи заключается в самой природе атомов и молекул как многоэлектронных систем в подчинении их принципу Паули. Если две молекулы На в основном состоянии оказываются очень близко друг к другу, два электрона первой молекулы на о15-орбитали и два электрона второй молекулы на такой же (тЬ-орбитали оказываются в одной области пространства, МО перекрываются. При этом данному электрону первой молекулы отвечает во второй молекуле электрон в точно таком же квантовом состоянии. Такие два электрона, согласно принципу Паули, будут избегать друг друга, и обе пары электронов сблизившихся молекул будут стремиться уйти из области соприкосновения, уводя с собой ядра, т. е. будет наблюдаться отталкивание молекул. Слияние системы в молекулу Н4 не произойдет. Связь в молекулах На в этом смысле насыщена. Аналогичное состояние отталкивания, часто называемое обменным отталкиванием или отталкиванием Паули, возникает при сближении и других молекул. [c.88]

Катализатор вступает в химическое взаимодействие с одним или обоими реагирующими веществами, образуя при этом промежуточное соединение (АХ) и входя в состав активированного комплекса. После каждого элементарного химического акта он регенерируется и может вступать во взаимодействие с новыми молекулами реагентов. Таким образом, катализатор направляет химическую реакцию по принципиально новому пути, который отличается от некаталитического числом и природой промежуточных соединений, составом и строением переходного комплекса. Природа сил, вызывающих взаимодействие катализатора и реагентов, та же, что и для обычных химических соединений. Это прежде всего ковалентная связь, донорно-акцеп-торное и кулоновское взаимодействие, водородная связь. Для возникновения химической связи требуется определенное соответствие молекулярных орбиталей реагирующих молекул и катализатора до энергии и симметрии, поэтому катализаторы обладают свойством ус- [c.617]

Основные положения теории химического строения органических соединений А, - М. Бутлерова. Квантовомеханические представления в химии. Гибридизация атомных орбиталей. Природа и виды химической связи в органических молекулах. Ковалентная связь и ее особенности. Направленность в пространстве. Семиполярная связь. Типы органических реакций. Понятие механизма химических реакций. [c.169]

Органические соединения — это углеводороды и их многочисленные производные, в состав которых могут входить многие элементы периодической системы. Органические соединения обладают рядом характерных особенностей, которые отличают их от неорганических. Почти все они (за редким исключением) горючи, большинство из них не диссоциируют на ионы, что обусловлено природой ковалентной связи — основной химической связи в органических веществах. [c.52]

Существенные сведения относительно природы химической связи в металлах можно получить на основании двух характерных особенностей по сравнению с ковалентными и ионными соединениями. Металлы, во-первых, отличаются от других веществ высокой электропроводностью и теплопроводностью, во-вторых, в обычных условиях являются кристаллическими веществами (за исключением ртути), структуры которых характеризуются высокими координационными числами. [c.104]

ПЬ типу химической связи между их внутренней и внешней сферами ато-соединения могут быть ионными, ионно-ковалентными и ковалентными. Если анионный комплекс достаточно устойчив, то рассматриваемые соединения по основно-кислотным свойствам подобны бинарным. Так, производные щелочных и щелочноземельных металлов являются основными, а производные неметаллических элементов — кислотными. Сказанное подтверждают их сольволиз и реакции взаимодействия производных анионных комплексов различной основно-кислотной, природы, например [c.279]

Еще большую информацию спектр ЭПР может дать, если парамагнитные частицы содержат атомы с ядерными магнитными моментами. В этом случае в спектре образуется сверхтонкая структура, когда линия ЭПР расщепляется на несколько компонент. По числу компонент, их относительной интенсивности и величине расщепления можно получить важные сведения о распределении электронного облака, характере химической связи. Например, величина расщепления линий Мп - в различных солях и оксидах практически зависит только от природы окружающих его отрицательных ионов и не зависит от констант кристаллической решетки, уменьшаясь по мере возрастания степени ковалентности связи. [c.162]

Современная теория атомов и молекул неопровержимо убеждает в том, что, несмотря на многообразие химической связи, последняя вместе с тем едина.по своей природе. Хотя понятия ионной и ковалентной связей, являющиеся в значительной степени упрощенными и приближенными, не имеют принципиального значения для раскрытия различных случаев взаимодействия атомов с образованием молекул, рассмотрим эти понятия в свете периодического закона. [c.21]

Разрабатывая теорию химического строения, Бутлеров не ставил перед собой задачу выяснения природы химической связи, справедливо считая, что химия в то время еще не была готова к решению этой задачи. Действительно, необходимой предпосылкой создания теории химической связи было выяснение строения атома. Лишь после того, как стали известны основные черты электронной структуры атомов, появилась возможность для разработки такой теории. В 1916 г. Дж. Льюис высказал предположение, что химическая связь возникает путем образования электронной пары, одновременно принадлежащей двум атомам эта идея послужила исходным пунктом для разработки современной теории ковалентной связи. В том же 1916 г. В. Коссель предположил, что при взаимодействии двух атомов один из них отдает, а другой принимает электроны при этом первый атом превращается в положительно заряженный, а второй [c.100]

Метод ВС дал теоретическое объяснение важнейших свойств ковалентной связи, позволил понять строение большого числа молекул. Хотя этот метод не оказался универсальным и в ряде случаев не в состоянии правильно описать структуру и свойства молекул, все же он сыграл большую роль в разработке квантово-механической теории химической связи и не потерял своего значения до настоящего времени в качественном понимании природы химической связи. [c.103]

Метод ВС позволяет понять способность атомов к образованию определенного числа ковалентных связей, объясняет направленность ковалентной связи, дает удовлетворительное описание структуры и свойств большого числа молекул. Однако в ряде случаев метод ВС не может объяснить природу образующихся химических связей или приводит к неверным заключениям о свойствах молекул. Так, согласно методу ВС, все ковалентные связи осуществляются общей парой электронов. Между тем, еще в конце XIX века было установлено существование довольно прочного молекулярного иона водорода энергия разрыва связи составляет здесь 256 кДж/моль. Однако никакой электронной пары в этом случае образоваться не может, поскольку в состав иона Hj входит всего один электрон. Таким образом, метод ВС не дает удовлетворительного объяснения существованию иона. Далее, образование молекулы кислорода О2 описывается методом ВС как результат создания двух общих электронных пар. Согласно такому описанию, молекула О2 не содержит неспаренных электронов. Однако магнитные свойства кислорода указывают на то, что в молекуле О2 имеются два неспаренных электрона. [c.105]

Кратко познакомившись с основными методами теории химической связи, перейдем к обсуждению ее свойств. Свойства химической связи проявляются в свойствах различных типов молекул, кристаллов и других объединений атомов и молекул. Ранее считалось, что и природа различных видов связи (ковалентной, ионной, металлической, водородной и др.) различна. Сегодня можно считать, что известные на сегодня виды химической связи едины по своей природе. Поэтому существует возможность единой их классификации. Химическую связь можно подразделить на различные виды. [c.113]

В отдельных молекулах химическая связь между атомами близкими по своей природе (с близкой электроотрицательностью) носит, в основном, двухэлектронный и двухцентровый характер. Структура и свойства молекул с такой ковалентной связью в большинстве одинаково успешно объясняются и методом ВС, и методом МО. Свойства молекул и кристаллов с делокализованными химическими связями проще и правильнее объяснить с помощью метода МО. Для упрощения подхода к объяснению свойств молекул обычно пользуются приближением двухцентровой (локализованной) химической связи, если это не ведет к принципиальной ошибке в оценке свойств. [c.117]

В зависимости от природы химической связи существует всего лишь два типа галогенидов ионные и ковалентные. Ионные галогениды имеют в своем составе металл в степени окисления не более -1-2. При растворении в воде ионные галогениды, как правило, диссоциируют на ионы [c.341]

Диэлектрики имеют удельное электрическое сопротивление в пределах от 10 до 10 Ом-м. Вид химической связи в них, в основном, ионный или ковалентный. Свободные носители заряда отсутствуют. Между валентной зоной и зоной проводимости находится широкая запрещенная зона. Наиболее распространенными диэлектриками являются полимерные материалы органической и неорганической природы соли, оксиды, стекло, полиэтилен, резина, многие текстильные материалы и др. [c.634]

В настоящее время известно, что эластомеры представляют собой макромолекулы, т. е. длинные молекулярные цепи, построенные из повторяющихся звеньев, соединенных друг с другом химическими связями, обычно ковалентного характера. Известно, что таким повторяющимся звеном в натуральном каучуке является группа jHj, (изопреновая группа). Известно также многое о химических процессах, протекающих при серной вулканизации или поперечном сшивании натурального каучука. Установлено, что при поперечном сшивании в результате образования moho-, ди- и поли-сульфидных мостиков возникает трехмерная сетка полимерных цепей и становится все более очевидным, что эта концепция объясняет известные данные наилучшим образом. Еще 30 лет назад эти представления о структуре полимеров и химии вулканизации были неизвестны, и при зарождении промышленности имелись очень неопределенные сведения о природе каучука и вулка-низата. [c.14]

Разрабатывая теорию химического строения, Бутлеров не ста зил перед собой задачу выяснения природы химической связи, справедливо считая, что химия в то время еще не была готова к решению этой задачи. Действительно, необходимой предпосыл кой создания теории химической связи было выяснение строения атома. Лишь после того, как стали известны основные черты элеК тронной структуры атомов, появилась возможность для разработки такой теории. В 1916 г. американский физико-химик Дж. Льюис высказал предположение, что химическая связь возникает путем образования электронной пары, одновременно принадлежащей двум атомам эта идея послужила исходным пунктом для разработки современной теории ковалентной связи. В том же 1916 г. немецкий ученый В. Коссель предположил, что при взаимодействии двух атомов один нз них отдает, а другой принимает электроны при этом первый атом превращается в положительно заряженный, а второй — в отрицательно заряженный ион взаиМ ное электростатическое притяжеиие образовавшихся ионов и приводит к образованию устойчивого соединения. Дальнейшее развитие идей Косселя привело к созданию современных представлений [c.119]

Метод молекулярных орбиталей. Как было показано в предыдущих параграфах, метод ВС позволяет понять способность атомов к образованию 01]ределенного числа ковалентных связей, объясняет направленность 1 овалентной связи, дает удовлетворительное описание структуры и свойств большого числа молекул. Однако в ряде случаев метод ВС пе может объяснить природу образующихся химических связей или приводит к неверным заключениям о свойствах молекул. [c.141]

Координационными или комплексными называют соединения, содержащие центральный атом или ион и группу молекул или ионов, его окружающих и связанных с ним (лигандов). Число лигандов, связанных с центральным атомом (ионом), называют координационным числом иона. Оно зависит как от электронной структуры, так и от соотношения между радиусами центрального атома (иона) и лигандов. Координационное число центрального атома (иона) обычно превышает его валентность, понимаемую как формальный положительный заряд на атоме. Высокая устойчивость многих комплексных соединений указываает, что химическая связь в них не отличается по своей природе от химической связи в обычных ионных или ковалентных соединениях. В большинстве координационных соединений центром является ион переходного металла (Т , Со , Сг " и др.), а лигандами — ионы или полярные молекулы (обладающие к тому же неподеленной парой электронов.) Именно поэтому электростатические представления легли в основу теории комплексных соединений, так называемой теории кристаллического поля, учитывающей также квантовомеханические особенности строения электронной оболочки центрального иона (Бете, Ван Флек). [c.120]

Выше (в 12) была рассмотрена зависимость физических свойств кристаллов от вида связи между частицами, находяшими-ся в узлах кристаллической решетки. Следует отметить, что свойства веществ в жидком и газовом состояниях также зависят от характера химической связи в молекулах этих веществ и от массы и ра меров самих молекул. Так, например, вещества ионной природы легче сжижаются и криста.тлпзуются по сравнению с веществами ковалентной природы (при близких массах и размерах молекул тех и других веществ ). С увеличением массы и размеров молекул вещества легче переходят из газового состояние в конденсированное. [c.75]

Электронная теория катализа допускает существование разных видов связи хемосорбированных частиц из газа на поверхности полупроводника слабой одноэлектронной связи и двух видов прочной двухэлектронной связи — акцепторной и донорной, которые в свою очередь могут иметь ковалентный или ионный характер в зависимости от природы адсорбируемой частицы. Предположим, что адсорбируемая частица является одновалентным атомом электроположительным атомом А (типа Na) или электроотрицательным атомом В (типа С1), а катализатор — полупроводниковый ионный кристалл состава MR (типа Na l), который имеет в узлах решетки и на поверхности кристалла частицы М+, R , М и R. При этом будут наблюдаться следующие шесть случаев химической связи, показанные на схеме (в двух случаях — 2 и 5 — связь не образуется). [c.455]

Выделение органической химии в самостоятельный раздел химической науки вызвано многими причинами. Во-первых, это связано с многочисленностью органических соединений (в настоящее время известно свыше трех миллионов органических Еси еств, а неорганических— около 150 тыс.). Вл дряя причина состоит в сложности и своеобразии органических веществ по сравнению с неорганическими. Например, их температуры плавления и кипения имеют более низкие значения они легко разрушаются при воздействии на них даже сравнительно невысоких температур (часто не превышающих 100°С), в то время как неорганические вещества свободно выдерживают очень высокие температуры. Большинство химических реакций с участием органических соединений протекает гораздо медленнее, чем ионные реакции неорганических веществ, что обусловлено природой основной химической связи в органических веществах — ковалентной связью. Углерод, входящий в состав органических веществ, обладает особой способностью соединяться не только с несколькими другими углеродными атомами, но и почти со всеми элементами периодической системы (кроме инертных газов). Следует подчеркнуть, что выход продукта в органической реакции, как правило, ниже, чем при реакции неорганических веществ. Кроме того, в области органической химии приходится сталкиваться с новыми понятиями и явлениями органический радикал, функциональная группа, изомерия и гомология, а также взаимное влияние атомов и атомных групп в молекуле. [c.5]

Следует отметить, что химические связи в подавляющем большинстве молекул носят в значительной степени промежуточный (между двумя рассмотренными случаями) характер. Поэтому для описания характера химической связи весьма удобно использовать понятие степени ионности связи. Под степенью ионности связи подразумевают следующее насколько интенсивно валентные электроны одного из взаимодействующих атомов оттягиваются к другому при образовании молекулы. В гомо-нуклеарных молекулах, в которых связь предельно ковалентна, степень ионности равна нулю. Степень ионности связи возрастает с увеличением различий в химической природе взаимодействующих атомов и достигает максимального значечия в молекулах галогенидов щелочных металлов. [c.22]

Из механизма диссоциации ясно также, что диссоциировать будут вещества, обладающие ионной или полярной связью, поэтому степень диссоциации зависит от природы растворенного вещества, вернее, от типа связи в его молекулах. Следовательно, из приведенных примеров растворов Na l (ионная связь), НС1 (полярная связь) и I2 (ковалентная связь) диссоциировать будут Na l и ИС1, а хлор в растворе будет находиться в виде молекул хлора. Если же в растворе оказываются сложные молекулы с различным типом химической связи, то распад на ионы произойдет в том месте молекулы, где существуют ионная и полярная связь. Так, молекула азотной кислоты HNO3 диссоциирует на ионы водорода Н + и кислотный остаток N0 , , который не распадается под действием воды, так как азот с кислородом связаны здесь ковалентной связью. [c.44]

Принимая во внимание неравенства (XI.32) и (Х1.33), можно заключить, что коэффициент йр/йТ может быть как положительным, так и отрицательным, что находит свое отражение в ходе кривых плавления на рис. 4-2. Из анализа уравнения (Х1.38) следует, что процесс плавления тесно связан со структурными изменениями, которые, в свою очередь, обусловлены природой и величиной сил сцепления, определяющих характер межатомного взаимодействия как в твердом, так и в жидком состоянии. В данном случае следует подчеркнуть, что отрицательные значения коэффициента йр йТ характерны и для многих веществ, отличающихся в твердом состоянии преимущественно ковалентным типом химической связи и металлизуюшихся при переходе из твердого состояния в жидкое. [c.269]

Смешанный вид химической связи встречается в бинарных соединениях элементов, из которых один — металл, а другой — неметалл и электроотрицательности элементов отличаются недостаточно для того, чтобы связь считать ионной. Здесь имеется группа соединений, включающая отдельные халькогениды (например, AI2S3), пниктогениды ( a3N2), карбиды (ВегС), силициды (СагЗ ). Природа химической связи в этих соединениях — ковалентная сильно полярная или, как говорят, смешанная между ионной и ковалентной. Поэтому данные соединения проявляют свойства как ковалентных, так и ионных соединений, но не в полной мере. Большинство из них — солеобразны, как и ионные соединения. Однако в водных растворах они разлагаются, как многие ковалентные бинарные соединения, например [c.341]