3.2 Химическая связь.

Образование химического соединения происходит в результате взаимодействия атомов, которое приводит к образованию химической связи между ними. При этом понижается энергия системы, т.е. она переходит в более устойчивое состояние.

Различают четыре основных вида химической связи:

1. ковалентная;

2. ионная;

3. металлическая;

4. водородная.

Теория химического строения (А.М. Бутлеров,1861).

1. Соединения атомов в молекулу происходит в соответствии с валентностью этих атомов.

2. Атомы в молекуле соединяются в определенной последовательности.

3. Свойства молекул зависят от их состава и строения.

4. Атомы в соединении оказывают взаимное влияние друг на друга.

На основании этой теории были предложены структурные формулы соединений и были объяснены многие явления, например, изомерия органических соединений. При этом теория не объяснила саму природу химической связи.

Метод валентных связей – метод ВС (В.Г. Гайтлер, Ф. Лондон, 1927).

Эти ученые предложили квантово - механическое описание электронного строения молекул на основании решения уравнения Шредингера при определенном приближении, в котором учитывалось только взаимодействие электронов со своим и чужим ядром.

1. Ковалентная связь осуществляется двумя электронами с противоположными спинами, которые принадлежат одновременно двум различным атомам.

2. Взаимное перекрывание валентных электронных облаков двух атомов приводит к образованию электронного облака молекулы, у которого максимальная электронная плотность располагается в пространстве между ядрами, вызывая их притяжение, т.е. осуществляя связь между ними.

3. Связь между атомами в молекуле тем прочнее, чем больше перекрывание облаков.

Этот метод объяснил образование ковалентных связей, в частности,  - и  - связей, но не объяснил существование ионов F₂⁺, O₂⁺,H₂⁺, магнитные свойства многих молекул, например, О₂, образование равноценных связей, например, в ионе NH₄⁺, существование различных углов в молекулах.

Метод гибридизации электронных орбиталей (Л. Полинг).

1. Из s-, p-, d- электронных облаков атомов формируются смешанные (гибридные) облака, которые образуют химические связи, равные по своей энергии и имеющие определенное направление в пространстве.

2. При этом обеспечивается более полное взаимное перекрывание электронных облаков, т.е. образуются более прочные связи

Установить тип гибридизации и геометрию молекулы можно так:

1. определить центральный атом (ц.а.).

2. определить координационное число (к.ч.) – число координирующихся атомов или групп атомов вокруг центрального атома.

3. представить электронную структуру ц.а., определить число валентных электронов (ВЭ).

4. определить степень окисления (СО).

5. определить число  - связей ( = к.ч.)

6. определить число  - связей ( = СО - )

7. определить количество неподеленных электронных пар (НЭП) – половина разности между числом валентных электронов (ВЭ) и числом электронов, участвующих в образовании химической связи.

8. определить число орбиталей (НЭП + )

9. определить тип гибридизации.

10. определить геометрическую форму молекулы.

11. указать величину валентного угла и полярность связи