Полярность связи – несимметричное распределение электроной плотности между связанными атомами.
При образовании ковалентной связи между разноимёнными атомами связующая пара электронов смещается в сторону более электроотрицательного атома. Это приводит к поляризации связи, поэтому все двухатомные молекулы, состоящие из неодинаковых элементов, оказываются в той или иной мере полярными. В более сложных молекулах для появления полярности необходимо, чтобы центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадали. В молекуле СО2 связи углерод-кислород полярны, причём на атоме углерода находится некоторый положительный заряд, а на каждом из атомов кислорода – такой же отрицательный заряд. Следовательно, на атоме углерода сосредоточен центр положительного заряда. Поскольку атомы кислорода расположены на одной прямой по обе стороны от атома углерода (молекула линейная) на равных расстояниях, то положительный заряд нейтрализуется. Таким образом, несмотря на полярность каждой связи в СО2 вся молекула в целом является неполярной и причиной этого является ее линейное строение. Наоборот, молекула S=C=O полярна, так как связи углерод–сера и углерод–кислород имеют различную длину и различную полярность.
Если атомы или группы атомов, присоединенные к центральному атому, одинаковы или расположены симметрично относительно него (линейные, плоские треугольные, тетраэдрические и т.д. структуры), то молекула окажется неполярной. Если к центральному атому присоединены неодинаковые группы или имеет место несимметричное расположение групп, то молекулы являются полярными.
Важное значение при рассмотрении полярных связей имеет эффективный зарядатомов в молекуле. Например, в молекуле НСl связующее электронное облако смещено в сторону более электроотрицательного атома хлора, вследствие чего заряд ядра водорода не компенсируется, а на атоме хлора электронная плотность становится избыточной по сравнению с зарядом его ядра. Поэтому на атоме водорода возникает частичный положительный заряд, а на атоме хлора — отрицательный. Этот заряд δ, называемый эффективным, обычно устанавливается экспериментально. Так, для водорода δн = +0,18, а для хлора δСl = -0,18 абсолютного заряда электрона, вследствие этого связь в молекуле НС1 имеет на 18 % ионный характер. Степень ионности равна 0,18.
Поскольку полярность связи зависит от степени смещения связующей пары электронов в сторону более электроотрицательного элемента, то необходимо при этом учитывать следующее:
а) электроотрицательность (ЭО) — не строгая физическая величина, которую можно определить непосредственно экспериментально;
б) значение электроотрицательности не постоянно, а зависит от природы другого атома, с которым связан данный атом;
в) один и тот же атом в данной химической связи иногда может функционировать и как электроположительный, и как электроотрицательный.
Экспериментальные данные говорят о том, что элементам можно приписать относительные значения электроотрицательностей (ОЭО), использование которых позволяет судить о степени полярности связи между атомами в молекуле.
В молекуле, состоящей из двух атомов, полярность ковалентной связи тем больше, чем выше ОЭО одного из них, поэтому с увеличением ОЭО второго элемента степень ионности соединения растет.
Для характеристики реакционной способности молекул важное значение имеет не только характер распределения электронной плотности, но и возможность ее изменения под влиянием внешнего воздействия. Мерой этого изменения служит поляризуемость связи, т.е. её способность становиться полярной или еще более полярной. Поляризация связи происходит как под воздействием внешнего электрического поля, так и под влиянием другой молекулы, являющейся партнером по реакции. Результатом этих воздействий может быть предельная поляризация связи, сопровождающаяся ее полным разрывом.
Дата добавления: 2020-10-01; просмотров: 305;