Ковалентная (атомная) связь. Метод валентных связей. Возбужденные состояния атомов. Валентность.

К.с. возникает между элементами с одинаковым или близким значением энергии сродства к электрону. Валентность атомов в соединениях с ковалентной связью определяется по числу электронных пар (одна пара – одна единица валентности).

Для оценки относительной зарядности элемента в ковалентных соединениях (хотя на самом деле никаких зарядов в этих соединениях нет) прибегают к приему: мысленно связь разорвать и руководствоваться следующим правилом: при разрыве связи в пределах периода электрон смещается от левее стоящего элемента к правее стоящего, а в пределах главной подгруппы от ниже стоящему к выше.

2 метода объяснения механизма возникновения ковалентной связи: метод валентных связей (МВС) и метод молекулярных орбиталей (МО).

В основе МВС лежит 3 положения: 1. Химическая связь образуется двумя электронами с противоположно направленными спинами. При этом имеет место взаимное перекрытие электронных орбиталей. Между атомами возникает зона повышенной электронной плотности, к которой притягиваются ядра с остальными электронами.

2. Связь имеет ориентацию в направлении, обеспечивающем максимально возможное перекрывание орбиталей.

3. Чем больше взаимное перекрывание электронных орбиталей, тем прочнее связь.

Валентными являются неспаренные электроны. Их число можно изобразить с помощью электронной конфигурации атомов.

При возбуждении атомов (за счет притока энергии извне) имеет место «распаривание» электронов и переход электрона на более удалённый подуровень в пределах одного уровня.

Распаривание одной электронной пары может увеличить валентность на 2 единицы.

Направленность ковалентной связи. Сигма и пи-связи. Гибридизация атомных орбиталей.

К.с. возникает между элементами с одинаковым или близким значением энергии сродства к электрону.

Перекрывание облаков при образовании к.с. возможно только при определенной их взаимной ориентации в пространстве – отсюда направленность связей, приводящая к определенной форме молекул. При этом область перекрывания располагается определенным образом по отношению к взаимодействующим атомам.

Молекулы типа AA, BB, АВ.

Характерен для водорода, галогенов и соединений «галоген+водород». Молекулы имеют линейчатую структуру. Химическая связь действует по кратчайшему расстоянию ( - сигма-связь).

2. Молекулы типа

Характерен для соединений, образованных элементами главной подгруппы 6-ой группы: Н2О, Н2S.

- валентный угол

- валентный угол

3. Молекулы типа

Характерен для соединений, образованных элементами главной подгруппы 5-й группы (N, P, As, Sb, Bi).

Молекула аммиака (NH3) имеет форму пирамиду с треугольным основании.

4. Молекулы типа

Главная подгруппа 4-й группы (Si,C,Ge,Sn, Pb)

Молекула метана имеет форму тетраэдра (по вершинам – атомы водорода, атом углерода – в центре).

5. Молекулы типа

Главная подгруппа 3-ей группы (B,Al,Ga,In,Tl).

Молекула имеет вид равностороннего треугольника.

6. Молекулы типа

Характерен для некоторых соединений, образованными элементами главной подгруппы 2 группы.

ВеCl2 (линейная структура, угол – 180).

 

Если в молекуле имеется кратная связь между атомами (двойная или тройная), то только одна связь является прочной - пи-связь. Остальные – сигма-связи.

Пример. Рассмотрим молекулу этилена (С2Н4).

Имеет место неполная гибридизация

Между атомами углерода одна из связей «пи». Все остальне – «сигма».

 

Ионная связь.

В случае возникновения ионной связи между атомами или группами атомов преобладает электростатическое взаимодействие. Она возникает между атомами элементов, значительно отличающихся по величине электроотрицательности.

Элементы, входящие в состав ионного соединения, всегда существуют в виде ионов, а не нейтральных атомов. Также нужно отметить, что полного разделения зарядов нет и имеет место частичная ковалентность.

Валентность в ионных соединениях определяется по числу зарядов слагающих их ионов.

Ионы проводят электр. ток в растворах и расплавах и являются проводниками второго рода.