4.5. Механизмы образования ковалентной связи

Cвязь между атомами возникает при перекрывании их атомных орбиталей с образованием молекулярных орбиталей (МО). Различают два механизма образования ковалентной связи.

• ОБМЕННЫЙ МЕХАНИЗМ - в образовании связи участвуют одноэлектронные атомные орбитали, т.е. каждый из атомов предоставляет в общее пользование по одному электрону:

• ДOНОРНО-АКЦЕПТОРНЫЙ МЕХАНИЗМ - образование связи происходит за счет пары электронов атома-донора и вакантной орбитали атома-акцептора:

Характеристики ковалентной связи не зависят от механизма ее образования.

4.6. Донорно-акцепторные связи

• Ковалентная связь, образующаяся за счет пары электронов одного из атомов, т.е. по донорно-акцепторному механизму, называется дoнорно-акцeпторной.

Например, такая связь образуется между атомом азота в молекуле метиламина CH₃NH₂ и протоном H⁺ кислоты HCl:

Атом азота отдает свою электронную пару на образование связи и выступает в роли донора, а протон предоставляет вакантную орбиталь, играя роль акцептора. Атом-донор при этом приобретает положительный заряд.

Донорно-акцeпторная связь отличается только способом образования; по свойствам она одинакова с остальными ковалентными связями.

Другой пример - протонирование спирта:

Разновидностью донорно-акцепторной связи является семиполярная связь.

Сeмипoлярная связь является разновидностью донорно-акцепторной связи. Образование этой связи происходит при взаимодействии атома-донора пары электронов и атома-акцептора, не имеющих формальных зарядов. При этом на атоме-доноре возникает положительный заряд, а на атоме-акцепторе, предоставившем вакантную орбиталь, - отрицательный.

Например:

Атом кислорода в молекуле диметилового эфира (CH₃)₂O отдает свою неподеленную пару электронов атому алюминия, имеющему во внешнем слое только 6 электронов и готовому его дополнить до 8 в соответствии с правилом октета (см. раздел 4.8). В результате на атоме кислорода появляется положительный заряд, а на атоме алюминия - отрицательный. Противоположные по знаку заряды на ковалентно-связанных атомах вызывают их дополнительное электростатическое притяжение (ионную связь).

• Сочетание ковалентной и ионной связей называют сeмиполярной связью.

К семиполярным связям относится также связь азот-кислород в нитрогруппе NO₂, входящей в состав азотной кислоты, ее солей и других нитросоединений RNO₂:

4.7. Кратные связи

Встречающиеся в органических соединениях кратные связи (двойные или тройные):

образуются при обобществлении двумя атомами более чем одной пары электронов:

Н₂С : : СН₂;    R₂С : : О;    HС : : : CH;    RС : : : N и т.д.

Кратные связи являются сочетанием - и -связей.

Двойная связь состоит из одной - и одной -связей и осуществляется 4-мя общими электронами.

Тройная связь является комбинацией из одной - и двух -связей и включает в себя шесть электронов.

• Число электронных пар, участвующих в образовании ковалентной связи называется порядком связи.

Таким образом, порядок простой связи равен 1, двойной - 2, тройной - 3. В случае сопряженных (делокализованных) связей (раздел 4.10) порядок связи отличается от этих целочисленных значений.