8. Перекрывание атомных орбиталей как условие образования связи. Типы перекрывания (сигма, пи). Гибридизация атомных орбиталей. Кратные связи.

Химическая связь между атомами обусловливается перекрыванием электронных облаков.

Перекрывание атомных орбиталей вдоль линии, связывающей ядра атомов, приводит к образованию σ-связей. Между двумя атомами в химической частице возможна только одна σ-связь. Все σ-связи обладают осевой симметрией относительно межъядерной оси. Совокупность направленных, строго ориентированных в пространстве σ-связей создает структуру химической частицы.

При дополнительном перекрывании атомных орбиталей, перпендикулярных линии связи, образуются π-связи.

Связь двух атомов может осуществляться более чем одной парой электронов. В результате этого между атомами возникают кратные связи:

Одинарная (σ)	Двойная (σ +π)	Тройная (σ + π + π)
F−F	O=O	N≡N

Гибридизация атомных орбиталей

При определении геометрической формы химической частицы следует учитывать, что пары внешних электронов центрального атома, в том числе и не образующие химическую связь, располагаются в пространстве как можно дальше друг от друга.

Сущность гибридизации атомных орбиталей состоит в том, что электрон вблизи ядра связанного атома характеризуется не отдельной атомной орбиталью, а комбинацией атомных орбиталей с одинаковым главным квантовым числом. Такая комбинация называется гибридной (гибридизованной) орбиталью. Как правило, гибридизация затрагивает лишь высшие и близкие по энергии атомные орбитали, занятые электронами.

В результате гибридизации появляются новые гибридные орбитали (рис.24), которые ориентируются в пространстве таким образом, чтобы расположенные на них электронные пары (или неспаренные электроны) оказались максимально удаленными друг от друга, что соответствует минимуму энергии межэлектронного отталкивания. Поэтому тип гибридизации определяет геометрию молекулы или иона.

ТИПЫ ГИБРИДИЗАЦИИ

Тип гибридизации	Геометрическая форма	Угол между связями	Примеры
sp	линейная	180o	BeCl2
sp2	треугольная	120o	BCl3
sp3	тетраэдрическая	109,5o	CH4
sp3d	тригонально-бипирамидальная	90o; 120o	PCl5
sp3d2	октаэдрическая	90o	SF6

9. Валентность. Степень окисления.

Валентность – способность атома в соединении образовывать определенное число химических связей с атомом другого элемента. В образовании химической связи участвуют валентные электроны (электроны внешнего энергетического уровня), прежде всего – неспаренные электроны, но и спаренные тоже могут. В возбужденном состоянии электроны могут переходить на внешний уровень. Высшая валентность совпадает с номером группы, а низшая равна 8-N группы, т.о. для S высшая равна 6, низшая – 8-6=2 :

Валентность II

S P d

Уже валентность IV

S P d

Уже валентность VI

3s1 3p3 3d2

Валентность не имеет знака и обозначается римскими цифрами.

Щ

H

|

H-N-H

|

H

елочные металлы первой группы главной подгруппы - постоянная валентность всегда I, и у F, (т.к. не хватает 1 электрона на внешнем уровне и нет свободных подуровней). Щелочноземельные металлы – II группа главная подгруппа – валентность всегда II, и H тоже

Низшая валентность с V по VII группы находится по формуле 8-Nгруппы, исключение – N, его высшая валентность IV - NH4

Степень окисления – понятие формальное, обозначающее заряд атома в молекуле вещества. (способность того или иного атома образовывать ионную связь характеризуют понятием степени окисления элемента.) При определении СО следует иметь ввиду, что суммарная СО всех атомов в молекуле =0

Для определения СО атомов в химических соединениях используют следующие допущения:

I) степень окисления кислорода в соединениях обычно равна -2 (кроме ОF₂ (т.к. СО F всегда -1, то здесь у O будет +2), Н₂О₂ (т.к. у Н всегда +1, то здесь у О -1)

степень окисления водорода равна +1 в соединениях с неметаллами и -1 в соединениях с металлами (КН, СаН₂).

II) Постоянную СО = +1 имеют щелочные металлы (главная подгруппа 1-й группы)

III) Постоянную СО = +2 имеют щелочно-земельные металлы (главная подгруппа 2-й группы)

IV) СО атомов в простых веществах =0 (Cl2,H2, O2)

V) У F постоянная СО = -1

При определении СО условно предполагают, что в соединении валентные электроны переходят к более электроотрицательным атомам, => соединения эти состоят только из «+» и «-« заряженных ионов. В действительности же, в большинстве случаев происходит не полная отдача электронов, а только смещение электронной пары от одного атома к другому.