Опорный конспект Химическая связь. Строение вещества.

Химическая связь. Строение вещества.

Инертные газы (VIII гр. гл. подгр.) одноатомны

внешний электронный слой завершенный устойчивый

Другие изолированные атомы стремятся к ns²np⁶ (или к Is²). В результате образуется система связанных атомов и выделяется энергия.

Химическая связь (х. с.) - это совокупность сил, удерживающих атомы друг около друга.

Физическая природа х. с. едина - это ядерно-электронное взаимодействие.

Деление х. с. на виды условно и связано с природой химических элементов.

1. X. с. между типичными М и типичными Нем (большая разница в размерах атомов и ЭО) - ионная (связь между катионами и анионами за счет электро­статического притяжения):

Примеры других веществ: CaO, LiF, K₃N, NaH, ВаСl₂, CsF (ионность связи 89 %) - твердые, туго­плавкие, растворы и расплавы электропроводны (NaCl = Na⁺ + Сl^-), многие растворимы в Н₂О.

2. X. с. между Нем (или М и Нем с небольшой раз­ницей в размерах атомов и ЭО) - ковалентная (с помощью общих пар ē):

• При образовании ковалентной связи перекрыва­ются орбитали внешнего слоя, имеющие неспаренные ē с противоположными спинами.

• Ковалентная связь, образованная одной общей парой ē, называется одинарной (Н - Н, Н - Сl). Одинарная связь - всегда α-связь.

α-Связь - это ковалентная связь, образованная за счет перекрывания орбиталей по линии, соединяю­щей ядра атомов:

и др.

• Ковалентная связь, образованная двумя и тремя общими парами ē, называется двойной или тройной

(N ≡ N) соответственно.

• Двойные и тройные связи - кратные.

• Двойная связь → σ + π ; тройная связь → σ + 2π.

• π-Связь - это ковалентная связь, обра­зованная за счет перекрывания р-орбитали (или d-) по обе

стороны от линии, соединяющей ядра атомов.

• В простых веществах ковалентная связь - неполярная (а, б).

• В сложных веществах между атомами с разной ЭО ковалентная связь - по­лярная (в, г).

• Если один из атомов дает электронную пару - донор (N), другой предоставляет свободную орбиталь - акцептор (Н⁺), =» осуществляется ковалентная связь по донорно-акцепторному механизму (г).

• Ковалентность связи в молекуле Н₂ 90% .

Ковалентная связь:

• насыщаемая - атомы образуют строго определен­ное количество ковалентных связей, которое определя­ется числом валентных орбиталей состав молекул веществ (кроме полимеров) постоянный;

• поляризуемая - способна становиться полярной или более полярной;

• направленная - области перекрывания орбиталей располагаются определенным образом по отноше­нию к взаимодействующим атомам, что влияет на пространственное строение (геометрию) многоатом­ных молекул и других частиц.

Для объяснения направленности ковалентных свя­зей в многоатомных молекулах используют модель гибридизации орбиталей (Л. Полинг, 1931 г.).

Гибридизация - смешение валентных орбиталей разной формы и энергии с образованием гибридных орбиталей, одинаковых по форме и энергии.

• Число образующихся гибридных орбиталей равно числу орбиталей, участвующих в гибридизации.

• Гибридные орбитали имеют более высокий уро­вень энергии, чем исходные.

• Гибридные орбитали эффективнее перекрываются с орбиталями других атомов, => связи более прочные.

• Гибридные орбитали участвуют в образовании σ-связей.

• Направленность σ-связей определяет геометриче­скую форму молекул и других частиц.

Свойства веществ с ковалентными связями.

3. X. с. в М и сплавах. М - металлическая (осно­вана на обобществлении - как в к. с. - валентных электронов, принадлежа­щих практически всем ато­мам в кристалле - отличие от к. с). В М валентных орбиталей больше, чем валентных ē.

Особенности М связи:

• Сравнительно небольшое число ё одновременно связывает множество атомных ядер - связь делокализована.

Эти ē свободно перемещаются по всему кристаллу («свободные ё», «электронный газ»), который в целом нейтрален.

• М связь характерна для твердого и жидкого со­стояний М.

• Не обладает направленностью и насыщенностью (как ионная).

Вещества с ковалентными связями (кристаллы).

Общие физические свойства М: твердость (кром_е Hg), металлический блеск, непрозрачность, тепло- и

электропроводность (‎ ↓ с ↑ t), пластичность, прочность, нерастворимость в Н₂О (М_Щ и М_ЩЗ с ней взаимодейст­вуют) и др.

4. Водородная связь - связь между молекулами или частями больших молекул.

Механизм образования:

1) электростатическое притяжение между атомом Н (δ⁺) одной молекулы (или ее части) и сильно ЭО атомом F, О, N (δ^-) другой молекулы (или ее части);

2) донорно-акцепторное взаи­модействие маленького атома Н ^δ+, способного близко подходить к другим атомам с неподеленной парой ē, та­ким, как F, О, N (реже Сl и S).

Межмолекулярные: NH₃, H₂O, HF, спирты, карбоновые кислоты; амины и др.

Внутримолекулярные: полипептиды, нуклеино­вые кислоты и др.

Влияние на свойства: увеличение плотности, t _ПЛ , t _КИП , растворимость в Н₂О.

Ассоциация молекул за счет водородных связей (...)

Энергия связи Е (мера ее прочности) - энергия, необходимая для разрыва данной х. с. в 1 моль вещества (кДж/моль):

Длина связи - межъядерное расстояние (1 нм = = 10 ^-9 м, 1пм = 10 ^-12 м).