Хімічназв’язок
Хімічний зв'язок
Згідно з електронною теорією валентності, хімічний зв'язок виникає за рахунок перерозподілу електронів валентних орбіталей, у результаті виникає стійка електронна конфігурація благородного газу (октет) за рахунок утворення іонів (В. Коссель) або утворення загальних електронних пар (Г. Льюїс).
Хімічний зв'язок характеризується енергією та довжиною. Мірою міцності зв'язку служить енергія, що витрачається на руйнування зв'язку, або виграш енергії при утворенні сполуки окремих атомів (Eсв). Так, на розрив зв'язку H–H витрачається 435 кДж∙моль –1 , але в атомізацію метану CH4 – 1648 кДж∙моль –1 , у разі EC–H = 1648 : 4 = 412 кДж. Довжина зв'язку (нм) – відстань між ядрами у тому чи іншому з'єднанні. Зазвичай довжина зв'язку та його енергія антибатні: що більше довжина зв'язку, то менше її енергія.
Хімічний зв'язок зазвичай зображується рисками, що з'єднують взаємодіючі атоми; кожна характеристика еквівалентна узагальненої парі електронів. У сполуках, що містять більше двох атомів, важливою характеристикою є валентний кут, що утворюється хімічними зв'язками в молекулі та відображає її геометрію.
Складання дипольних елементів у молекулах NH3 та NF3.
Полярність молекули визначається різницею електронегативності атомів, що утворюють двоцентровий зв'язок, геометрією молекули, а так само наявністю неподілених електронних пар, так як частина електронної щільності в молекулі може бути локалізована не в напрямку зв'язків. Полярність зв'язку виражається через її іонну складову, тобто через зміщення електронної пари більш електронегативного атома. Полярність зв'язку може бути виражена через її дипольний момент μ, що дорівнює добутку елементарного заряду на довжину диполя *) μ = e ∙ l.Полярність молекули виражається через її дипольний момент, що дорівнює векторній сумі всіх дипольних моментів зв'язків молекули.
*) Диполь - система з двох рівних, але протилежних за знаком зарядів, що знаходяться на одиничній відстані один від одного. Дипольний момент вимірюється в кулон-метрах (Кл∙м) або дебаях (D); 1D = 0,333∙10 –29 Кл∙м.
Усі ці фактори слід враховувати. Наприклад, для лінійної молекули CO2 μ = 0, але для SO2 μ = 1,79 D внаслідок її кутової будови. Дипольні моменти NF3 і NH3 при однаковій гібридизації атома азоту (sp 3 ), приблизно однакової полярності зв'язків N–F та N–H (ОЕО N = 3; ОЕО F = 4; ОЕО H = 2,1) та подібної геометрії молекул істотно різняться , оскільки дипольний момент неподіленої пари електронів азоту при векторному додаванні у разі NH3 збільшує μ молекули, а у випадку NF3 зменшує його (рис. 1).
Типи хімічних зв'язків
Ковалентний зв'язок - найбільш загальний вид хімічного зв'язку, що виникає за рахунок усуспільнення електронної пари за допомогою обмінного механізму, коли кожен з атомів, що взаємодіють, постачає по одному електрону, або по донорно-акцепторному механізму, якщо електронна пара передається в загальне користування одним атомом (донором) іншому атому (акцептору) (рис. 3.2).
Обмінний (а) та донорно-акцепторний (б) механізми утворення ковалентного зв'язку.
При утворенні гетероатомного ковалентного зв'язку електронна пара зміщена до більш негативного атома, що робить такий зв'язок полярним. (HCl, H2O). Іонність полярного зв'язку у відсотках обчислюється за емпіричним співвідношенням 16(A - B) + 3,5 (A - B) 2 , де A і B - електронегативності атомів А і В молекули АВ. Крім поляризованості ковалентний зв'язок має властивість насичуваності –здатністю атома утворювати стільки ковалентних зв'язків, скільки він має енергетично доступних атомних орбіталей.
Іонний зв'язок – окремий випадок ковалентної, коли електронна пара, що утворилася, повністю належить більш електронегативному атому, що стає аніоном. Основою для виділення цього зв'язку в окремий тип служить та обставина, що з'єднання з таким зв'язком можна описувати в електростатичному наближенні, вважаючи іонний зв'язок зумовлений притягненням позитивних та негативних іонів. Взаємодія іонів протилежного знака не залежить від напрямку, а кулонівські сили не мають властивість насиченості. Тому кожен іон в іонному з'єднанні притягує таку кількість іонів протилежного знака, щоб утворилися кристалічні грати іонного типу. В іонному кристалі немає молекул. Кожен іон оточений певною кількістю іонів іншого знака (координаційне число іона). Іонні пари можуть існувати у газоподібному стані у вигляді полярних молекул. У газоподібному стані NaCl має дипольний момент.
3∙10 –29 Кл∙м, що відповідає зсуву 0,8 заряду електрона на довжину зв'язку 0,236 нм від Na до Cl, тобто Na 0,8+ Cl 0,8– .
p align="justify"> Металевий зв'язок виникає в результаті часткової делекалізації валентних електронів, які досить вільно рухаються в решітці металів, електростатично взаємодіючи з позитивно зарядженими іонами. Сили зв'язку не локалізовані і не спрямовані, а ділокалізовані електрони зумовлюють високу тепло- та електропровідність.
Молекуликарбонових кислоту неполярних розчинниках димеризуються за рахунок двох міжмолекулярних водневих зв'язків (рис. 3.4).
Освіта внутрішньомолекулярного водневого зв'язку.