Гомеополярные и гетерополярные соединения

Квантово-механическое объяснение гомеополярной связи. Образование гетерополярных соединений без дополнительных объяснений становится понятным с точки зрения теории Косселя, так как сила притяжения противоположно заряженных атомов обусловливается непосредственно законом Кулона. Напротив, не вполне ясно, как атомы, не имеющие, согласно теории Льюиса, противоположных зарядов, могут прочно соединяться путем совместного обладания электронами. Лишь с использованием представлений волновой механики (квантовой механики) стало возможным удовлетворительно объяснить, как такие не имеющие противоположных зарядов атомы в определенных, случаях могут образовывать прочные связи, в основе которых лежат кулоновские силы. [c.155]

Разделение соединений на гетеро- и гомеополярные подтверждается и рядом других свойств. Гетерополярные соединения трудно плавятся и кипят при высоких температурах, что обусловлено большими электростатическими силами притяжения, действующими между ионами. По этой же причине они обладают малыми молекулярными объемами и малыми температурными коэфициентами расширения. Гомеополярные соединения легкоплавки, летучи, обладают большими молекулярными объемами, так как в молекулярной решетке силы взаимного притяжения между молекулами невелики. [c.591]

Гетерополярные соединения склонны образовывать ионные кристаллические решетки, строение которых определяется размерами ионов, величиной сил отталкивания и другими факторами. Характерной особенностью таких решеток является то, что связи иона с каждым из ближайших соседей одинаково прочны. Гомеополярные соединения дают в твердом состоянии молекулярные кристаллические решетки, построенные из отдельных молекул, удерживаемых в кристалле небольшими силами Ван-дер-Ваальса. Наличие в узлах решетки молекул, как дискретных единиц, объясняется присущим ковалентным связям свойством насыщаемости, т. е. тем, что ковалентно связанные атомы одной молекулы уже не могут дополнительно связаться с атомами другой молекулы . Отличия в строении [c.105]

Приведенные наблюдения можно объяснить следующим. Известно, что в гетерополярных соединениях склонность к ионизации понижается с повышением зарядов образующих их ионов и уменьшением расстояния между последними. Это правило принципиально применимо и к гомеополярным дипольным молекулам. При образовании комплексных ионов на ионизацию будут влиять не только большие расстояния между положительным и отрицательным ионом в молекуле, но и стойкость самих комплексов. Мерой ионизации может служить поляризуемость, понижающаяся при образовании комплексных ионов. Поэтому можно ожидать, что при реакциях дипольных молекул, способных к образованию комплексных ионов, скорость реакции значительно увеличится вследствие образования комплексных диполей. [c.217]

Для теории Льюиса — Лангмюра характерно то, что она в первую очередь занимается гомеополярными соединениями, в то время как теория Косселя, наоборот, исходит из гетерополярных соединений. Теперь не подлежит никакому сомнению, что для типично гетерополярных соединений взгляды Косселя по существу оправдываются. В область же менее ярко выраженных гетерополярных соединений они могут быть распространены лишь с осторожностью. Для чисто гомеополярной связи Косселем были развиты представления, которые сродни представлениям Льюиса и Лангмюра. Как оказалось впоследствии, теория Льюиса — Лангмюра дает весьма плодотворный подход к пониманию гомеополярной связи. Лежащие в ее основе положения были подтверждены квантово-механической трактовкой химической связи. Однако нельзя не отметить того, что формулы, основанные исключительно на теории Льюиса — Лангмюра без учета дополнений и углублений, возможных при использовании положений волновой механики, и без использования экспериментального контроля, обладают чисто гипотетическим характером и что выводы из этих формул следует делать с осторожностью. [c.139]

Квантово-механическое объяснение гомеополярной связи. Образование гетерополярных соединений без дополнительных объяснений становится понятным с точки зрения теории Косселя, так как сила притяжения противоположно заряженных атомов обусловливается непосредственно законом Кулона. Напротив, не вполне ясно, как атомы, не имеющие согласно теории Льюиса, противоположных зарядов, могут прочно соединяться путем совместного обладания электронами. Лишь с использованием представлений волновой механики (квантовой механики) стало возможным удовлетворительно [c.139]

С увеличением деформации аниона свойства гетерополярных соединений (ионных соединений) все больше приближаются к свойствам гомеополярных соединений (атомных соединений). Это объясняется тем, что с увеличением деформации отрицательного иона его электронная система все более приближается к электронной системе катиона или даже вовлекается в нее. Благодаря этому все в большей мере становятся определяющими силы взаимодействия между электронами (резонансные силы), к которым квантовая механика сводит гомеополярную связь (атомные соединения). Таким образом объясняется, почему между гетерополярными и гомеополярными соединениями нельзя провести резкой границы. Напротив, здесь можно наблюдать все возможные формы переходов, хотя оба вида связи принципиально различны. [c.144]

Принципиально между двумя составляющими соединение частями всегда действуют силы, к которым квантовая механика сводит гомеополярную связь. В идеальных ионных соединениях (так называемых чисто гетерополярных соединениях) эти силы практически не влияют на притяжение ионов с противоположными зарядами. Отталкивание, которое исходя из квантово-механических представлений появляется в случае, если сближение превышает определенное расстояние, может быть здесь заменено представлением о почти жестких шарах, радиусы которых, а также сжимаемость определяются эмпирически . При умеренной деформации силы гомеополярной связи также можно не принимать в расчет, если вместо них учитывать поляризационный эффект, который получается из эмпирических данных . [c.144]

Если в принципе в каждой связи существуют квантово-механические силы взаимодействия (притяжение или отталкивание) и лишь при этом условии на них накладывается притяжение, возникающее между противоположно заряженными ионами, то становится ясным, что это дополнительное действие ионной связи только увеличивает прочность связи, но никогда не может понизить ее. Используя представление о таком наложении, Полинг указал метод, при помощи которого для случаев так называемых смешанных гомео- и гетерополярных соединений, расположенных между экстремальными типами соединений, можно приблизительно рассчитать часть энергии связи, приходящуюся на ионную связь. При этом делается предположение (правда, не строгое), что чисто гомеополярные энергии связи аддитивны, т. е. что в случае чисто гомеополярных соединений оказывается А -<—>- В = 1/2 (А — А - - В -<— В), где А ч— В, А -<—>- А и В ч—>- В означают энергии связи молекул АВ, АА и ВВ. Например, энергия связи Нг составляет 4,45, 12 — 1,54 и Рг —2,80 эв на молекулу. Отсюда, согласно сделанному предположению, рассчитывается энергия, которая приходится на гомеополярную долю связи для Н1 3,00, для НР 3,63 эв. Экспериментально найденные значения энергии связи составляют 3,07, соответственно 6,39 эв. В случае Н1 рассчитанное значение только немного отклоняется от экспериментально найденного в этом случае существует, следовательно, почти чистая гомеополярная связь, о чем свидетельствуют также многие свойства соединения. Напротив, для НР рассчитанное значение энергии связи намного меньше экспериментально найденного. Отсюда Полинг сделал заключение, что в этом случае значительная доля энергии связи (2,76 зв, следовательно, около 43%) приходится на гетерополярную часть связи, что также хорошо согласуется со свойствами этого соединения, которые свидетельствуют о его сильно полярном характере. [c.144]

Раскисление. Для гетерополярных соединений отщепление кислорода всегда соответствует понижению положительного заряда связанной с кислородом составной части соединения, т. е. с присоединением ею электронов, так как кислород в этих соединениях всегда является отрицательно заряженной составной частью. В гомеополярных соединениях, наоборот, отщепление кислорода пе вызывает обязательного изменения заряда той составной части, которая была первоначально связана с кислородом. В таких случаях, которые часто встречаются в области органических соединений, процесс отщепления кислорода нередко называют раскислением. [c.727]

Приведите примеры органических соединений, в которых имеются гомеополярные и гетерополярные химические связи. [c.5]

Надо сказать, что ковалентная (гомеополярная) и ионная (гетерополярная) связь — предельные виды химической связи. Вес ионных структур в неионизированных молекулах некоторых соединений может быть достаточно велик, чтобы отозваться на свойствах вещества. Нельзя также отрицать и влияние растворителя и его природы на характер химической связи в молекулах растворенного вещества. [c.82]

Соединения, состоящие из явно противоположно заряженных составных частей, называют гетерополярными или ионными-, если же составные части соединения не обнаруживают явно противоположных зарядов, то такие соединения называют гомеополярными или атомными соединениями. Из сказанного ясно, что между гетеро- и гомеополярными соединениями нельзя провести резкой границы. [c.32]

Вместо терминов гетерополярные и гомеополярные соединения иногда говорят о полярных и неполярных соединениях. Однако в данной книге автор (по предложению Дебая) называет полярными такие молекулы, которые обнаруживают в своем поведении полярность, т.е. действуют на окружающую среду как диполи. Такое действие могут [c.32]

Расчв й Гейтлера — Лондона (Heitler — London) показали, что мерой гомеополярной валентности атома во многих случаях служит число так называемых неспаренных электронов. Под спаренными электронами понимают два эдектрона одного и того же атома, все квантовые числа которых совпадают, за исключением спиновых квантовых чисел (которые у них противоположны). Например, у Не в нормальном состоянии оба электрона спарены (ср. стр. 145). Так как Не не обладает неспаренными электронами он столь же мало способен образовывать гомеополярные соединения, как и (вследствие своего высокого потенциала ионизации) гетерополярные соединения,. Литий, наоборот, как и Н, обладает неспаренным электроном поэтому литий может (кроме гетерополярных) образовать также гомеополярные соединения. Так, например, атомы Li могут соединяться в молекулу Lig. Расчет дает, однако, в этом случае <в совпадении с опытом) значительно меньшую величину устойчивости соединения, чем в случае молекулы Hj (1,14 по сравнению с 4,45 эв). [c.157]

В общем можно сказать, что у элементов главных подгрупп периодической системы максимальная валентность, проявляющаяся в гетерополярных соединениях, определяется общим числом внешних электронов а максимальная валентность в гомеополярных соединениях определяйся числом неспаренных электронов. Однако следует обратить внимание, что> гомеополярные соединения не всегда образуются из атомов в основных состояниях, а в некоторых случаях из атомов в возбужденном состоянии, в котором число неснаренных электронов больше, чем в основном состоянии. Например, в нервом периоде системы для электронных конфигураций в основном состоянии атома и для чисел неспаренных электронов приняты следующие значения [c.158]

Бор имеет отчетлйьо выраженный неметаллический характер. Однако его аналоги — типичные металлы. Соответственно своему неметаллическому характеру бор проявляет склонность к образованию гомеополярных соединений. Аналоги бора образуют преимупцественно гетерополярные соединения. Все они способны существовать в водных растворах в виде свободных, если не принимать во внимание оболочку из молекул воды, положительных трехзарядных ионов. Бор таких ионов не образует. Все же в соединениях с сильно электроотрицательными элементами бор также можно рассматривать как положительно трехвалентный необходимо только учесть, что свойства этих соединений вследствие сильного поляризующего действия иона В , обусловленного сочетанием небольшого радиуса с относительно большим зарядом, в значительной степени приближаются к свойствам гомеополярных соединений. [c.352]

Значение, которое все это имеет для образования гомеополярных соединений бора и алюминия, будет рассмотрено в дальнейшем. Для образования гетерополярных соединений не существенно, что различный тип связи ( - или />-электроны) может в значительной степени влиять на прочность связй электронов с атомным остовом, что, кстати, не имеет места в случае бора и алюминия. Работа, необходимая для отщепления электрона при переходе в ионизированное состояние, много больше, чем разница в энергиях связи и р-электронов в атоме. Строение атомных спектров галлия, [c.355]

Большинство соединений углерода, прежде всего углеводороды и их производные, обладают ярко выраженным характером гомеополярных соединений. Поэтому теорию Косселя можно применить к ним только с существенные ограв)шениями. Однако, если учесть, что и у так называемых гомеополярных соединенйй в общем на одной составной части скапливается больше положительных Нарядов, а на другой больше отрицательных зарядов, то, теорию Косселя можно принять за основу при объяснении образования этих соединений. Например, образование метана СН4 можно тогда объяснить на основании допущения, что атом С вследствие его стремления принять электронную конфигурацию инертного газа. заряжается четырьмя отрицательными зарядами, отнимая у четырех атомов водорода их электроны, и затем свявы-вает электростатически положительные водородные ядра. (Благодаря малым размерам ядра водорода при этом проникают через внешнюю электронную оболочку внутрь атома.) Учитывая свойства соединений, эти представления следует, конечно, ограничивать, по крайней мере в том смысле, что электроны не полностью отнимаются у атомов водорода и что вследствие этого составные части соединения сцеплены не только за счет противоположных зарядов, но здесь проявляются еще и другие силы (резонансные силы в смысле волновой механики), которые способствуют тому, что в этом слз чае при образовании нечисто гетерополярного (соответственно гомеополярного) соединения выделяется больше энергии, чем при образовании чисто гетерополярных соединений, которых прежде всего следовало бы ожидать на основании представлений Косселя. То же можно сказать относительно образования силана 31Н4, а Также водородных соединений других элементов группы. [c.451]

Рассматривая вопрос с той же точки зрения, образование четыреххлористого углерода ССЦ мвжно сверти к тому, что атом С сравнительно легко отщепляет электроны, имеющиеся у него сверх числа электронов предшествующего инертного газа (гелия), и поэтому отдает их четырем атомам хлора, каждый из которых пытается присоединить 1 электрон, чтобы перейти к электронной конфигурации аргона. Возникшие таким образом противоположно заряженные атомы могли бы образовать чисто ионную связь. Но так как четырехлористый углерод обладает свойствами скорее гомеополярного, чем гетерополярного соединения , вероятно, и в этом случае 4 эле трона не полностью отщепляются от углерода и речь идет не о чисто ионной связг. То же справедливо для других соединений углерода с электроотрицательными веществами. [c.451]

Эти ядерные формулы , выведенные сначала на основании химических свойств, были подтверждены в последнее время рентгеноструктурпыми определениями солей. Ничто не препятствует считать валентности хлора в приведенных выше ионах (а также в кис лотах) по существу обусловленными соответствующим положительным зарядом атома хлора, т. е. отдачей, или по меньшей мере частичной отдачей (переход на более высокие квантовые уровни), соответствующего числа электронов. Следовательно, ионы можно считать построенными гетеропопярно или смешанно гомеополярно — гетерополярно. Окислы хлора, вероятно, следует рассматривать как чисто гомеополярные соединения. Может быть, этим объясняется, что для части кислородных кислот (а именно для хлористой кислоты и хлорноватой кислоты) не получены ангидриды и что, с другой стороны, из некоторых окислов (а именно двуокиси хлора и гексаокиси хлора) нельзя образовать кислоты. [c.856]

Гетерополярные соединения склонны образовывать ионные кристаллические решетки, строение которых определяется размерами ионов, величиной сил отталкивания и другими факторами. Характерной особенностью таких решеток является одинаковая прочность связи иона с каждым из ближайших соседей. Гомеополярные соединения дают в твердом состоянии молекулярные кристаллические решетки, построенные из отдельных молекул, удерживаемых в кристалле небольшими силами Ван-дер-Ваальса. Наличие в узлах решетки молекул как дискретных единиц объясняется присущим ковалентным связям свойством насыщаемости, т. е. тем, что ковалентно связанные атомы одной молекулы уже не могут дополнительно связаться с атомами другой молекулы . Отличия в строении ионных и молекулярных решеток внешне проявляются в различных физических свойствах твердых ионных и твердых ковалентных соединений. Так, энергии сублимации ионных соединений (переход от твердого тела к газообразным молекулам) обычно велики, например для солей типа Na l —50—60 ккал/моль. Энергия сублимации кристаллических ковалентных соединений составляет всего примерно 10 ккал/моль. Ионные соединения имеют высокие точки плавления, в то время как несложные ковалентные соединения (Hg, lg. HJ при обычных условиях—газообразные вещества. [c.34]

Однако Коссель должен был рассмотреть типично гомеополярные соединения Н2, N2, О2, СЬ. При этом он обратил внимание на возможность постепенного перехода от гетерополярных к гомеополярным соединениям. Коссель пишет [там же, стр. 266], что переход от типично гетерополярных соединений, как НС1, к полностью симметричным, как На, возможен, если воспользоваться представлением Бора о вращающнхся электронных кольцах, но только приняв число электронов во внешнем кольце равным номеру группы в периодической системе элементов [там же, стр. [c.81]

Гетеронолярные соединения растворяются только в полярных жидкостях. Типичными их нредствителями являются соли неорганических и органических кислот. Сами же кислоты во многих случаях обладают свойствами гомеополярных соединений и растворяются в малополярпых жидкостях. Полярные жидкости имеют большую диэлектрическую постоянную и вследствие этого ослабляют притяжение между ионами в молекулах ге-терополярных веществ. Это и служит причиной электролитической диссоциации, т. е. распада гетерополярных соединений на ионы. Поэтому они в растворенном (и расплавленном) состоянии проводят электрический ток. [c.99]

По своим свойствам, в особенности по устойчивости и по электропроводности, эти соединения резко отличаются от натрий-и литийалюминийорга-нических соединений типа МАШ 4, занимая промежуточное положение между истинными гетерополярными комплексными соединениями щелочных металлов и аутокомплексами — ассоциированными гомеополярными алкильными соединениями алюминия. Магнийалюминийорганические соединения гораздо менее устойчивы, чем литий- и натрийалюминийорганиче-ские соединения и, в отличие от последних, не проводят электрического тока 116]. [c.305]

Хотя в первом приближении молярный объем аддитивно складывается из атомных объемов, однако комбинация обоих этих объемов, которая могла бы способствовать созданию молекулярных моделей с размерами, близкими к действительным, непосредственно невозможна. Причина этого заключается в том, что, как это было в самых общих чертах освещено в гл. 11 для случая атомных констант, атомный объем является лишь числовой величиной и не обладает ясным физическим смыслом. Тем не менее возможно на основании определенных радиусов действия атомов построить молекулярные модели, наглядно изображающие как сферу действия молекул, так и их строение. Первая попытка в этом направлении была сделана Вазастьерном [123]. Он рассчитал ионные радиусы из данных по рефракции, учитывая существующие, согласно Клаузиусу—Мозотти, соотношения между ионными рефракциями и ионными объемами. Это, следовательно, отношения того же рода, что и вышеописанные соотношения между молекулярной рефракцией и молярным объемом. Эти вычисления привели к практически применимым величинам, которые Гольдшмидт положил в основу своих известных кристаллографических и кристаллохимических исследований. Однако эти вычисления не МОГУТ быть использованы в органической химии, так как ионы в гетерополярных соединениях имеют замкнутые электронные оболочки, в органических же соединениях существуют гомеополярные связи. Поэтому приходится искать новые способы расчета. Основным положением является здесь тот факт, что при одинаковом характере связи расстояние между атомами практически постоянно. Поэтому в случае гомеопелярных соединений необходимо поступать совершенно иначе, чем при гетерополярных соединениях, где различные расстояния между ионами в решетке являются как раз следствием различий радиусов ионов. Для того чтобы изобразить область действия атомов с гомеополярной связью в виде некоей сферы, Магат [124] при попытке объяснить неприменимость векторного сложения для расчета дипольных моментов соединений с орто-заместителями (стр. 86) предложил вместо целого шара использовать для наглядного изображения шар с отрезанной верхушкой. Стюарт [125] использовал эту мысль и сконструировал полусферические модели. При этом величину радиуса действия он вычислил из различных физических данных, а именно из объема при абсолютном нуле, из внутреннего трения газов, на основании которого определяется газокинетический диаметр действия, из расстояний в кристаллах и из теплот горения. Эти расчеты в настоящее время требуют различных дополнений и исправлений вследствие того, что уже имеются более точные данные о расстояниях между атомами и выведенных из них радиусах действия для атомов с гомеополярной связью. Бриглеб [126] подробно рассмотрел различные точки зрения, которые необходимо учитывать при решении этого вопроса, и установил, таким образом, новые значения для сфер действия, позволяющие более точно проводить стереохимические рассуждения при помощи полусферических моделей. Не имеет смысла более подробно останавливаться на этих расчетах и на других наблюдениях и приложениях, данных Тейлякером [127]. Здесь достаточно ограничиться ссылкой на созданные Стюартом полусферические модели, [c.168]

Две охарактеризованные теории химической связи развивались вместе с химией и физикой. Сторонники этих концепций вступали часто в ожесточенную полемику, которая вообще характерна для двух правильных в определенной части опыта представлений. В настоящее время очевидно, что для некоторых соединений правильно первое представление (гетерополярные молекулы), а для других второе (гомеополярные молекулы). Обе теории получили существенный импульс в своем развитии в связи с формулировкой теории атома Бора, так как могли быть сформулированы в атомистических термпь ах. [c.464]

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]

Продукты полимеризации можно получить из моно- или полиненасыщен-ных соединений можно также использовать вещества, которые приобретают способность к полимеризации в результате вторичных реакций. Большинство углеводородов и их производных не имеют полярных антиподов среди составляющих их атомов и поэтому гомеополярны, например углеводороды, хлор-производные, сложные и простые эфиры и частично спирты. Другие соотношения существуют в гетерополярных органических соединениях, например истинных кислотах, основаниях и солях. Применение гомео- или гетерополярных органических соединений в процессах полимеризации оказывает большое влияние на физические свойства образующихся полимеров. Натуральные и искусственные продукты полимеризации могут служить примерами значительных различий физических свойств у этих двух класссв соединений как в мономерном, так и в полимерном состоянии. Такие высокомолекулярные гомеополярные соединения, как каучук, ацетат целлюлоза, полистирол и поливинилхлорид, растворяются в органических растворителях, но не растворяются в воде, в то время как гетеро поляр ные высокомолекулярные соединения, например альбумин илиХполиакриловые кислоты, дают с водой растворы. [c.639]

Если бы гомеополярные соединения во всех случаях происходили из основного состояния атома, то углерод должен был бы тогда проявлять максимальную валентность два, а бор — максимальную валентность один, бериллий вообще не был бы способен образовывать гомеополярные соединения. Тот факт, что в гомеополярных соединениях, так же как в гетерополярных, бериллий может быть вужвалентпым, бор трех-, а углерод четеьфбжвалептным, показывает, что соответствующие соединения происходят из возбужденных состояний атомов, и именно из таких состояний, в которых все электроны неспарены. Это состояния зр, зр и р . Как следует из спектрографических данных, требуется лишь относительно небольшая затрата энергии, чтобы электроны указанных атомов поднять с -уровня на р-уровень. Требующаяся для этого затрата энергии с избытком компенсируется получением энергии, которое связано с образованием соединения. [c.159]