Полярність зв’язку

ОСНОВИ ТЕОРІЇ ХІМІЧНОГО ЗВ'ЯЗКУ

Сукупність сил, що утримують атоми в молекулах простих та складних речовин, називається хімічним зв'язком. Перебіг хімічних реакцій зумовлено розривом старих та утворенням нових зв'язків. Відповідно до сучасних уявлень хімічна зв'язок утворюється з допомогою перекриття електронних хмар взаємодіючих атомів, у своїй відбувається перерозподіл електронної щільності. Залежно від характеру розподілу електронної щільності розрізняють три основні типи хімічного зв'язку: ковалентну, іонну та металеву.

Загальні властивості хімічного зв'язку

Енергія зв'язку Е, кДж/моль- енергія, що виділяється при утворенні хімічного зв'язку, або яку потрібно витратити для розриву зв'язку.

Наприклад, енергії зв'язків у молекулах водню, кисню та азоту становлять:

H + H = H2 + 435кДж/моль

Довжина lсв, Ả- відстань між ядрами атомів, що взаємодіють.Оскільки відбувається перекриття електронних хмар, то довжина зв'язку менше суми радіусів взаємодіючих атомів:

lA-B 1,5). Виникаєіонний зв'язок.

Ковалентна	Ковалентна	Іонна
неполярна	полярна	зв'язок
зв'язок	зв'язок

Зазначимо, що розподіл зв'язків на неполярні ковалентні, ковалентні полярні та іонні багато в чому умовно, оскільки не існує різкої межі між цими типами зв'язку. Можна говорити про ковалентний зв'язок з деякою часткою іонності, про переважання частки іонного зв'язку і т.д.

Ідеальний ковалентний зв'язок існує лише у частках, що складаються з однакових атомів (Н2, N2 тощо). Якщо утворюється зв'язок між різними атомами, тоелектронна щільність зміщується одному з ядер атомів, тобто відбувається поляризація зв'язку. Зміщення електронної щільності хмари у напрямку одного з партнерів зв'язку призводить до асиметрії центрів позитивних і негативних сил, відстань між якимиl, зване довжиною диполя зв'язку, є мірою її полярності. Довжина диполя, а отже і полярність зв'язку залежить від різниці електронегативностей∆æ взаємодіючих атомівlдип=f·(∆æ).

Полярність зв'язку зазвичай виражають за допомогою її дипольного моментуµ, що є добутком довжини диполяlдип на величину заряду електронаq, вираженого в абсолютних електростатичних одиницях (q = 4,80 • 10 -10 абс. ел.-ст. од.). Оскільки довжина диполяlдип має порядок атомних розмірів, тобто 10 -8 см, то дипольний момент зв'язку

характеризується величиною порядку 10 -18 та розмірністю абс. ел.-ст. од. • див.

Для зручності користування дипольними моментами величину 10 -18 називають Дебаєм і позначають буквою D. Так, якщо довжина диполя зв'язку НСl дорівнюєl= 0,216 • 10 -8 см, то дипольний момент її дорівнює:

µ= 0,216 • 10 -8 • 4,80 • 10 -10 = 1,04 • 10 -8 ел.-ст. од. • см = 1,04 D.

У системі СІ дипольний момент має розмірність кулон-метр. Перехід від однієї розмірності в іншу може бути зроблений виходячи з таких міркувань: заряд електрона становить

4,80 • 10-10 абс. ел.-ст. од. = 1,6 • 10 -19 Кл і, отже:

;

1 D = 1 • 10 -10 абс. ел.-ст. од. • 10 -8 см = 0,33 • 10-19 • 10 -10 = 0,33 • 10 -29 Кл • м

Залежно від полярності зв'язку умовно вважаються: ковалентним полярним, якщо µсв +0,17 Cl -0,17 Zn +0,86 S -0,86 Na +0,8 Cl -0,8

Ці молекули є полярними. Їх можна розглядати як системи, що складаються з двох рівних за абсолютною величиною, але протилежних за знаком зарядів, розташованих на певній відстані один від одного. Такі системи називають електричними диполями.

---