III Химическая связь и строение молекул

Условия образования и природа химической связи на примере молекулы водорода. Спаривание электронов и перекрывание валентных орбиталей как необходимые условия образования химической связи, физический смысл валентного штриха в структурных формулах.

Классификация химических связей:

1. По механизму образования - обменный, донорно-акцепторный. Валентность и валентные возможности химических элементов - на примере элементов II и III периодов. Образование ионов аммония и гидроксония.

2. По способу перекрывания валентных орбиталей - s, p и d - связи. Примеры возможных способов перекрывания с участием s, p и d- орбиталей. Кратность связи и ее связь с энергией и длиной химической связи. Химические связи в молекулах N₂ и СО.

3) По положению связывающей электронной пары между ядрами - ковалентные, полярные, ионные. Электроотрицательность химических элементов и ее изменение в периодах и группах ПС. Разность электроотрицательностей атомов как мера полярности связи (на примере молекул галогеноводородов). Дипольные моменты связей и многоатомных молекул; связь дипольного момента молекулы с ее пространственным строением (СО₂ и SO₂; CCl₄ и CHCl₃; SO₃, H₂O; NF₃ и NH₃). Особенности ионной связи и строение ионных кристаллов на примере NaCl и CsCl. Координационное число решетки. Понятие о степени окисления атомов в соединении и правила ее вычисления. Окислительно-восстановительные реакции, важнейшие окислители и восстановители, методика подбора стехиометрических коэффициентов методом электронного баланса.

Обоснование направленности химических связей и пространственное строение молекул. Гибридизация атомных орбиталей как способ объяснения формы молекулярных систем. Основные типы гибридизации с участием s, p, d- орбиталей, валентные углы. Примеры.

Комплексные (координационные) соединения: определение, условия их образования. Понятие о комплексообразователе, лигандах, координационном числе, внутренней и внешней сферах комплексного соединения. Примеры атомов и ионов - комплексообразователей, их электронные конфигурации; гибридизация валентных орбиталей комплексообразователя как способ обоснования формы комплекса. Примеры монодентантных (анионы галогенов, H₂O, NH₃, СО, СN^-, ОН^-) и полидентантных (трилон Б, порфирин) лигандов - особенности их электронного строения.

Примеры: строение комплексов [Fe(CN)₆]^3-, [Ag(NH₃)₂]⁺, Al(OH)₄ ^-, тетацина (комплекс трилона Б с ионом Са²⁺), миоглобина и гемоглобина.

Агрегатные состояния веществ - условия их существования, степень упорядоченности состояний. Межмолекулярные взаимодействия как необходимое условие существования конденсированных состояний. Природа взаимодействий Ван-дер-Ваальса, их виды и энергия. Сжижение воздуха и выделение из него азота и кислорода. Водородная связь как наиболее сильное межмолекулярное взаимодействие, условие ее образования, характеристики и способы проявления (структура льда и жидкой воды, сжижаемость фтороводорода, димеризация карбоновых кислот в органических растворителях, вторичная структура белка).