13. Характеристики химической связи (энергия, длина, насыщаемость, направленность, кратность, полярность)

Насыщаемость ковалентной связи обусловлена ограниченными валентными возможностями атомов, т.е. их способностью к образованию строго определенного числа связей(обычно от1 до6). Например, в молекуле метана насыщены все четыре валентности

углерода и валентности четырех атомов водорода.

Направленность. Ковалентным связям присуще определенное пространственное направление друг относительно друга. Две связи могут быть вытянуты в одну линию и могут образовывать между собой некоторый угол. Ковалентная связь возникает в направлении, в котором достигается максимальное перекрывание атомных орбиталей.

Направленность связей определяется и формой атомных орбиталей, способом их перекрывания и геометрическим расположением. Ковалентная σ–связь возникает в том случае, когда перекрывание атомных орбиталей совпадает с линией, соединяющей ядра атомов.

Облака s–электронов имеют шаровую симметрию, т.е. полностью лишены направленности, следовательно, атомы с валентными s-орбиталями могут образовать одинаково прочную связь в любом направлении.

В случае s–p– связи наибольшее перекрывание достигается по оси х, которая является осью симметрии рх–орбитали. Расчетом установлено, что s–p связь прочнее, чем s–s–связь. И еще более прочная р–р–связь. Все три ординарные ковалентные связи называют σ–связями. Между каждой парой атомов может быть только одна σ–связь, т.е. одинарная связь– всегда σ–связь.

Именно направленность σ–связей центрального атома полностью определяет пространственную конфигурацию молекулы. Когда в атоме имеются два или три неспаренных р–электрона, их орбитали располагаются перпендикулярно друг другу.

Атомные орбитали py и pz не обладают осевой симметрией относительно оси х. Поэтому между двумя py и pz– орбиталями может осуществляться лишь«боковое» перекрывание– π–связь.

Это перекрывание меньше, чем в случае образования σ–связей, поэтому π–связь, как правило, менее прочна, чем σ–связь. π–связь может только дополнять σ–связь в двойной или тройной связи.

Энергия связи зависит не только от полноты перекрывания, но и от длины связи. С уменьшением длины связи энергия π–связи возрастает. В молекуле азота по этой причине π–связь прочнее σ–связи.

Cвойством ковалентной связи является поляризуемость. При образовании химической связи атомами, имеющими различные значения электроотрицательности, связующее электронное облако поляризуется, т.е. смещается в сторону атома, у которого электроотрицательность больше. Полученную связь называют ковалентной полярной связью.

13. Ионная связь как предельный случай ковалентной полярной связи.

Предельным случаем ковалентной полярной связи является ионная связь. Она образуется атомами, электроотрицательности которых различаются максимально. При

образовании ионной связи происходит практически полный переход связующей электронной пары к более электроотрицательному атому, и образуются положительный и отрицательный ионы, удерживаемые вблизи друг друга электростатическими силами.

Ионная связь, в отличие от ковалентной, характеризуется ненаправленностью и ненасыщаемостью.

Молекулы с наиболее выраженной ионной связью образуются из атомов типичных металлов(шелочных и щелочноземельных) и типичных неметаллов(элементовVI иVII групп), т.е. когда различие в электроотрицательностях атомов велико.

(пример: LiF)