Химическая связь
-
Upload
cassady-roy -
Category
Documents
-
view
52 -
download
0
description
Transcript of Химическая связь
молмол ЕН ˆ
e–1 r12 e
–2
А rАВ В
Молекула Н2: А и В – ядра; е1 и е2 – электроны.
Расстояние между ядрами, r
молмол ЕН ˆΨмол= Ψ1(1)Ψ2(2),
при обмене электронамиΨмол= Ψ1(2)Ψ2(1)
Ψмол= Ψ1(1)Ψ2(2) − Ψ1(2)Ψ2(1)
Ψмол= Ψ1(1)Ψ2(2) + Ψ1(2)Ψ2(1)
s s
Авторы n r0, Å Е, эвГейтлер,
Лондон (1927) 2 0,869 3,14
Джеймс, Кулидж (1935) 13 0, 740 4,72
Колос, Рутан (1960) 50 0,74127 4,7467
Эксперимент - 0,74116 4,7466±0,0007
Н
Н
1s
1s
Обменный
А
В
Свободная АО (акцептор)
Неподелённая электронная пара (донор НЭП)
Донорно-акцепторный
Механизмы образования ковалентной связи
Н1s
Н
2s2рN
Н1s 1s
Н+
s s
σ-связь
ss
s
p
σ-связь1
2А) Б)
Рис. Перекрывание атомных орбиталей при образовании σ-связи.
1 и 2 – примеры перекрывания АО, не дающих образование связи.
р р
σ-связь Г)
d p
σ-связьВ)
А) Б)
d pp p d d
В)
Рис. Перекрывание АО при образовании π-связей.
d d
Рис. Перекрывание d-орбиталей при образовании δ-связи.
Ве
2s 2р
+Ε = hν
2s 2рВе*
Н1s
Н1s
2s 2рВе*
s
ssp
х
z
Образование sp-гибридных орбиталей.
z
x
Образование молекулы ВеН2.
Н Ве Н
z
x
109°28´
Рис.9. Взаимное расположение sp3-ГО и схема образования связей в
молекуле СН4.
Н
НН
Н
Рис.8. Расположение sp2-ГО и схема образования связей в молекуле ВН3.
120º
Н
Н Н2рВ
2s
+hν
2р
2s
Н Н Н1s 1s 1s
2р2s
Н Н Н Н1s 1s 1s 1s
Тип гибридизац
ии ц. а.sp sp2 sp3 sp2d
(dsp2)sp3d
sp3d2
(d2sp3)
Направление ГО от
ядра атома
Валентный угол между
ГО180° все 120º все 109° все 90º
три угла по 120°
шесть углов по 90°
все по 90°
Пример ВеН2, СаСl2 ВН3, ВСl3 СН4, NH4+ [РdСl4]2- РСl5 SF6
Конфигурация
молекулылинейная
плоская треугольна
ятетраэдр квадрат
тригональная бипирамида
октаэдр
Таблица 1.Тип гибридизации и пространственная конфигурация
молекул
Н
НН
Н
109,5°
Рис.10. Форма молекул и влияние НЭП на величину валентного угла в молекуле (на примере sp3-гибридизации).
Н
НН
107,8° НН
104,3°
Так молекула метана СН4 является тетраэдрической (без НЭП), молекула аммиака NH3 с одной НЭП – треугольной пирамидальной, а молекула воды Н2О с двумя НЭП – угловой.
π – связь
π - связь
О
ОSО
О
О
ОSО
О
О
ОSО
О
↔ ↔ О
О S О
О
2-
Ковалентная связь
δ+δ –
– +
0 1,0 2,0 3,0 ∆χ
100
Ионная связь
Зав-сть степени ионности связи q/ℓ от разности ЭО ∆χ атомов.
50
0
Свойства – неспецифичность ненасыщаемость ненаправленность.
Ионные соединения не образуют молекул.
координационное число – к.ч.
аниона
катионаrr
0,41 ÷ 0,73 0,73 ÷ 1,37
октаэдр куб
к.ч. 6 8
координация
к.ч. = 6 к.ч. = 8
Линейная комбинация двух s-орбиталей (молекула Н2) даёт столько же молекулярных орбиталей МО в виде:
ψ+ = с1ψ1 + с2ψ2 и ψ– = с1ψ1 – с2ψ2, ψ+ - связывающая МО – (волновая функция - при сложении исходных
АО ).ψ– - разрыхляющая МО – (волновая функция- при вычитании исходных
АО).
разрs1
свs1
АО МО АО
1s 1s
Рис.14. Энергетическая диаграмма АО атомов и МО двухатомных молекул элементов первого периода.
–ΔΕ
+ΔΕ
свs1
разрs1
Н НН2
2NN
n разрсвязсвязи
1202
n2H
разрs1
свs1
1s 1s
Е
Энергетическая диаграмма молекулярного иона водорода .
АОН НАО
2Н
2Н
MO
21
201
n2H
диамагнит
парамагнит
2ОМО
σx*
σx
πy πz
πy* πz
*
Рис.17. Энергетическая диаграмма АО атомов и МО двухатомных молекул элементов 2-ого периода.
2р
АОО
2р
АОО
2s 2s
σs
σs*
2248
n2O
О
О
2s
2р
2р
2s
НЭП
парамагнит
диамагнит
σs
σs*
σx*
σx
πy πz
πy* πz
*
2р
2s
АОО
2р
2s
АОО
2ОМО
Рис.17. Энергетическая диаграмма АО атомов и МО двухатомных молекул элементов 2-ого периода.
В
ΔΕ З
П П
ВΔΕ
а б вРис.19. Относительные размеры
энергетических зон –валентной (В), запрещённой (З) и
проводимости (П) – в кристаллах диэлектриков (а),
полупроводников (б) и металлов (в).
Е
металлы диэлектрики
полупроводники
Рис.18. Расщепление энергетических уровней при последовательном присоединении атомов.
Е
1 2 4 N число атомов
Метод МО при описании металлической связи.
N (для 1 см3 порядка 1022–1023)
ММО рассматривает металлическую связь как предельно делокализованную ковалентую связь.
600-1000
150-600100-400
150-400< 405-25 до 40
0-150-20-20 до 60
Характеристика различных типов связи
(а) ориентационное
±
+─
± ± +─+─
а)
б)
в)
μинд≠0μ=0
(б) индукционное
(в) дисперсионное
Межмолекулярное взаимодействие.Ван-дер-Ваальс, 1873г.
Водородная связь
Н2О
Н2ТеН2SеН2S
СН4SiН4
GеН4
SnН4
Ткип,°C
+100
0
–100
2 3 4 5 Период
Рис.21. Влияние водородной связи на температуру кипения
ряда бинарных водородных соединений.
F
НF
НF
Н
межмолекулярная внутримолекулярная
фтороводород салициловый альдегид
C
H
O
O
H
Рис.22. Водородная связь в ионе НF2− и форма
молекулярных орбиталей.
σs*
σs
Форма МО
АОН
_FHF
МОАО(F,F
-)
1s 2рz
2рz
FF-
σs
σs*
σнесв
Е
АОН
4KCN + Fe(CN)2 = 4KCN*Fe(CN)2 = K4[Fe(CN)6]
“Дополнительные” химические связи в К.С. имеют ковалентный характер и образуются по донорно-акцепторному механизму. Первые комплексные соединения были синтезированы в середине 19 века. Первая теория строения К.С. – координационная теория (А. Вернер, 1893 г).
КОМПЛЕКСНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ
Все хим. в-ва подразделяют на простые и сложные.Сложные в-ва: первого порядка NH3, H2O, KCN, Fe(CN)2
В-ва, у к-рых элементы проявляют “дополнительные” валентности, – комплексные.