МЕТОД ВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ (метод ВС)
Основные положения метода ВС.
1. Одинарную химическую связь образуют два электрона с противоположными спинами, принадлежащие разным атомам. Связь образуется за счет перекрывания их волновых функций и образования общей электронной пары. В результате между ядрами атомов появляется зона повышенного отрицательного заряда, так как в этой области время пребывания электронов больше, чем в других точках молекулярного пространства. Образование общей электронной пары приводит к снижению полной энергии системы в целом и образованию ковалентной связи.
2. Связь является ориентированной в пространстве и располагается в том направлении, где возможность перекрывания волновых функций максимальна.
3. Из двух атомных орбиталей более прочную связь образует та, которая сильнее перекрывается с орбиталью второго атома. Чем больше перекрывание орбиталей, тем больше выделяется энергии при образовании связи, тем она прочнее.
Характеристики ковалентной связи.
1. Энергия связи Есв, кДж/моль.
2. Полярность связи.
3. Насыщаемость связи.
4. Направленность связи.
Рассмотрим их более подробно.
Энергия связи.
Устойчивость двухатомной молекулы к распаду на атомы характеризуется величиной ее энергии диссоциации, или прочностью связи. В молекуле водорода энергия связи численно равна энергии, которая выделяется при образовании молекулы Н2 из атомов Н + Н = Н2 + 432 кДж. Эту же энергию нужно затратить, чтобы разорвать связь H2 = H + H − 432 кДж.
В молекулах состава ABn последовательный отрыв атомов «В» сопровождается неравномерными затратами энергии.
Например, значения энергии (кДж/моль) последовательного отщепления атомов водорода от молекулы метана существенно различаются:
кДж/моль | ||||||||
СН4 | → | СН3 | → | СН2 | → | СН | → | С |
При этом энергия связи С-Н определяется как средняя величина затраченной энергии на всех стадиях: СН4=С+4Н; ∑=1660кДж/моль;
Е(С−Н) = 1660 / 4 = 415 кДж/моль.
Энергия связи конкретной пары атомов, например С-Н, зависит от того, в какую молекулу эта пара входит. Однако изменения этой энергии в разных молекулах невелики. Это подтверждает предположение о том, что связывающие атомы электронные пары локализованы между атомами.
Если сравнивать между собой энергии связи С-Н во многих молекулах, то среднее значение окажется равным 413 кДж/моль, что не слишком отличается от вычисленной для связи С-Н в молекуле СН4 (415 кДж/моль).
Чем выше энергия химической связи, тем прочнее связь. Связь считается прочной, или сильной, если ее энергия превышает 500 кДж/моль (например, 942 кДж/моль для N2), слабой – если ее энергия меньше 100 кДж/моль (например, 69 кДж/моль для NO2). Если при взаимодействии атомов выделяется энергия менее 15 кДж/моль, то считают, что химическая связь не образуется, а наблюдается межмолекулярное взаимодействие (например, 2 кДж/моль для Xe2). Прочность связи обычно уменьшается с увеличением ее длины (табл.4.1).
Таблица 4.1
Дата добавления: 2021-01-26; просмотров: 305;