Вопрос 10. Периодичность изменения свойств элементов, радиусов, потенциалов ионизации, восстановительная способность окислителей, сродство к электрону, электроотрицательность.

Вопрос 11. Ковалентная связь Механизм образования по Льюису.

Cвязь между атомами возникает при перекрывании их атомных орбиталей с образованием молекулярных орбиталей (МО). Различают два механизма образования ковалентной связи.

ОБМЕННЫЙ МЕХАНИЗМ - в образовании связи участвуют одноэлектронные атомные орбитали, т.е. каждый из атомов предоставляет в общее пользование по одному электрону:

 

ДOНОРНО-АКЦЕПТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ - образование связи происходит за счет пары электронов атома-донора и вакантной орбитали атома-акцептора: \\

 

 

Характеристики ковалентной связи не зависят от механизма ее образования.

Вопрос 12. Свойства ковалентной связи: насыщаемость, направленность, гибридизация, кратность.

Особенностями ковалентной связи являются ее направленность и насыщаемость. Так как атомные орбитали пространственно ориентированы, то перекрывание электронных облаков происходит по определенным направлениям, что обусловливает направленность ковалентной связи. Количественно направленность выражается в виде валентных углов между направлениями химической связи в молекулах и твердых телах. Насыщаемость ковалентной связи вызывается ограничением числа электронов, находящихся на внешней оболочках, которые могут участвовать в образовании ковалентной связи.

Вопрос 13. Параметры химической связи: энергия, длина, валентный угол.

Количество энергии, выделяющееся при образовании химической связи, называется энергией химической связи Eсв. Она имеет единицу измерения кДж/моль. Для многоатомных соединений с однотипными связями за энергию связи принимается среднее ее значение, рассчитанное делением энергии образования соединения из атомов на число связей. Важной характеристикой химической связи является ее длина lсв, равная расстоянию между ядрами в соединении. Она зависит от размеров электронных оболочек и степени их перекрывания. Имеется определенная корреляция между длиной и энергией связи: с уменьшением длины связи обычно расчет энергии связи и соответственно устойчивость молекул. Количественно направленность выражается в виде валентных углов между направлениями химической связи в молекулах и твердых телах.

Вопрос 14. Дипольный момент связи. Дипольный момент молекулы.

Вследствие смещения электронной пары к одному из ядер повышается плотность отрицательного заряда у данного атома и соответственно атом получает заряд, называемый эффективным зарядом атома -δ. У второго атома повышается плотность положительного заряда + δ. В следствие этого возникает диполь, представляющий собой электрически нейтральную систему с двумя одинаковыми по величине положительным и отрицательным зарядами, находящимися на определенном расстоянии (длина диполя) lд друг от друга. Мерой полярности связи служит электрический момент диполя μсв, равный произведению эффективного заряда δ на длину диполя lд μсв= δ* lд Электрический момент диполя имеет единицу измерения кулон на метр (Кл*м). В качестве единицы измерения используют также внесистемную единицу измерения Дебай D, равную 3,3*10-30Кл*м.

Вопрос 15. Неполярная связь, полярная связь.

Полярность ковалентной связи. Если ковалентная связь образо­вана одинаковыми атомами, например Н—Н, О=О, Сl—Сl, N=N, то обобществленные электроны равномерно распределены между ними. Такая связь называется ковалентной неполярной связью. Если же один из атомов сильнее притягивает электроны, то электронная пара смещается в сторону этого атома. В этом случае возникает полярная ковалентная связь. Критерием спо­собности атома притягивать электрон может служить электроотрица­тельность. Чем выше ЭО у атома, тем более вероятно смещение элек­тронной пары в сторону ядра данного атома. Поэтому разность электроотрицательности атомов характеризует полярность связи.

Ковалентная неполярная связь.

При взаимодействии атомов с одинаковой электроотрицательностью образуются молекулы с ковалентной неполярной связью. Такая связь существует в молекулах следующих простых веществ: H2, F2, Cl2, O2, N2. Химические связи в этих газах образованы посредством общих электронных пар, т.е. при перекрывании соответствующих электронных облаков, обусловленном электронно-ядерным взаимодействием, которые осуществляет при сближении атомов.

Составляя электронные формулы веществ, следует помнить, что каждая общая электронная пара – это условное изображение повышенной электронной плотности, возникающей в результате перекрывания соответствующих электронных облаков.

Ковалентная полярная связь.

При взаимодействии атомов, значение электроотрецательностей которых отличаются, но не резко, происходит смещение общей электронной пары к более электроотрицательному атому. Это наиболее распространенный тип химической связи, которой встречается как в неорганических, так и органических соединениях.

К ковалентным связям в полной мере относятся и те связи, которые образованы по донорно-акцепторному механизму, например в ионах гидроксония и аммония.

Вопрос 16. π и σ связи.

Связь, образованная перекрыванием АО по линии, соединяющей ядра взаимодействующих атомов, называется σ связью. Сигма-связь может возникать при перекрывании s орбиталей, а также d-s и d-p и f-f и f с другими орбиталями. Сигма-связь обычно охватывает два атома и не простирается за их пределы, поэтому является локализованной двухцентровой связью. Связь, образованная перекрыванием АО по обе стороны линии, соединяющей ядра атомов (боковые перекрывания), называется π связью. Пи- связь может образовываться при перекрывании p-p; p-d; d-d; f-p;f-d;f-f орбиталей.

Вопрос 17. МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРБИТАЛЕЙ

Рассмотренный метод ВС обладает многими достоинствами. Он относительно прост и нагляден и позволяет предсказывать свойства многих молекул, таких как пространственная конфигурация, поляр­ность, энергия и длина связей и др. Однако свойства некоторых мо­лекул и ионов метод ВС объяснить не в состоянии. В методе ВС по­стулируется участие в образовании связей пары электронов, в то же время существуют свободные радикалы, молекулярные ионы, такие как Н2, Не2, О2, которые имеют неспаренные электроны. О наличии неспаренных электронов можно судить по магнитным свойствам ве­ществ. Вещества, имеющие неспаренные электроны, парамагнитные, т.е. втягиваются в магнитное поле. Вещества, не имеющие неспарен­ных электронов, диамагнитные, т.е. выталкиваются из магнитного поля. Согласно методу ВС молекула кислорода не имеет неспарен­ных электронов, между тем кислород парамагнитен.

Более общим является метод молекулярных орбиталей (МО), по­зволяющий объяснить ряд явлений и фактов непонятных с точки зре­ния метода ВС.Основные понятия. Согласно методу МО электроны в молеку-. лах распределены по молекулярным орбиталям, которые подобно (атомным орбиталям (АО) характеризуются определенной энергией (энергетическим уровнем) и формой. В отличие от АО молекулярные орбитали охватывают не один атом, а всю молекулу, т.е. являются двух- или многоцентровыми. Если в методе ВС атомы молекул со­храняют определенную индивидуальность, то в методе МО молекула рассматривается как единая система.

Наиболее широко в методе МО используется линейная комбина­ция атомных орбиталей (ЛКАО). При этом соблюдается несколько правил.

1. Число МО равно общему числу АО, из которых комбини­руются МО.Энергия одних МО оказывается выше, других — ниже энергии исходных АО. Средняя энергия МО, полученных из набора АО, при­близительно совпадает со средней энергией этих АО.

3. Электроны заполняют МО, как и АО, в порядке возрастания энер­гии, при этом соблюдается принцип запрета Паули и правило Гунда.

4. Наиболее эффективно комбинируются АО с теми АО, которые характеризуются сопоставимыми энергиями и соответствующей симметрией.5. Как и в методе ВС, прочность связи в методе МО пропор­циональна степени перекрывания атомных орбиталей.