Теорія хімічної будови О.М. Бутлерова

Основні положення:

1. Атоми в молекулах з'єднані один з одним у певній послідовності. Зміна послідовності веде до утворення нової речовини з новими властивостями.

2. З’єднання атомів проходить відповідно з їх валентністю.

3. Властивості речовин залежать не тільки від складу, але й від їх “хімічної будови”, тобто від порядку з’єднання атомів у молекулах та характеру їх взаємного впливу. Найбільш сильно впливають друг на друга атоми, безпосередньо зв’язані між собою.

З теорії Бутлерова витікає можливість відображати будову молекул у вигляді структурних формул.

Механізм утворення хімічного зв’язку можна пояснити за допомогою метода валентних зв’язків. Цей метод базується на таких положеннях:

· Ковалентний зв’язок утворюється двома електронами з протилежно спрямованими спінами, при чому ця електронна пара належить двом атомам.

·Ковалентний зв’язок тим міцніше, чим у більшому ступені перетинаються електронні хмари, що взаємодіють.

Комбінації таких зв’язків одержали назву валентних схем.

Параметри хімічного зв’язку

Насиченість - здатність атомів приймати участь в утворенні певного числа ковалентних зв’язків. Утворення ковалентного зв’язку – результат перекривання валентних електронних хмар атомів, що взаємодіють. Але таке перекривання можливе тільки під час певної взаємної орієнтації електронних хмар, тобто ковалентний зв’язок має напрямленість (s-зв’язок, p-зв’язок).

 

Гібридизація атомних орбіталей і просторова конфігурація молекул. s-, p- зв’язки

 

Згідно з методом гібридизації електронних орбіталей під час утворення молекули замість вихідних атомних s-, p-, d-, f-електронних хмар утворюються такі рівноцінні “змішані” чи гибридні електронні хмари, які витягнуті в напрямку до сусідніх атомів, завдяки чому досягається їх більш повне перекривання з електронними хмарами цих атомів. Існують чотири випадки гібридізації: sp - гібридизація, sp² - гібридизація, sp³ - гібридизація, sp³d² - гібридизація.

Типи ковалентного зв’язку

а) неполярний зв’язок - якщо двохатомна молекула складається з одного елемента (H₂, N₂, Cl₂) і кожна електронна хмара, яка утворюється загальною парою електронів, розташовується у просторі симетрично відносно ядер обох атомів.

б) полярний ковалентний зв’язок - якщо молекула складається з атомів різних елементів і загальна електронна хмара зміщена у бік одного з атомів, так що виникає асиметрія в розташуванні заряду.

Для оцінки здатності атома даного елемента відтягувати до себе загальну електронну пару користуються величиною відносної електронегативності. Чим більше електронегативність атома, тим сильніше притягує він загальну електронну пару. Зміщення загальної електронної хмари під час утворення полярного ковалентного зв’язку приводить до того, що середня густина негативного електричного заряду стає вище поблизу більш електронегативного атома та нижче поблизу менш електронегативного. В результаті перший атом має надлишковий негативний, а другий - надлишковий позитивний заряди. Ці заряди називають ефективними зарядами атомів у молекулі. Такі молекули можна розглядати, як системи з двох рівних за абсолютними величинами, але протилежними за знаками зарядів, які розташовані на певній відстані друг від друга. Такі системи називають електричними диполями.

Хоча сумарний заряд диполя дорівнює нулю, у навколишньому просторі утворюється електричне поле. Напруженість цього поля пропорційна дипольному моменту молекули m, який є добутком абсолютного значення заряду електрона q на відстань l між центрами зарядів у молекулі:

m=q×l

Дипольний момент - кількісна характеристика полярності молекули. Вимірюється в дебаях (Д):

1Д=3,33×10^-30 Кл×м.