11. Направленность ковалентной связи. Сигма и п-связи. Гибридизация атомных орбиталей.
Перекрывание электронных облаков при образовании ковалентных связей возможно только при определенной их ориентации в пространстве – отсюда направленность ковалентных связей, приводящая к той или иной стереохимии молекул, т.е. к определенной их форме.
1)AA, BB. Этот тип молекул характерен для Н2 (сигма-связь), галогенов, и соединений Н с галогенами. Молекулы водорода имеют линейную структуру. Химическая связь действует по кратчайшему расстоянию, связывая атомы сигама-связью.
2)А2В. Этот тип характерен для соединений, образованных элементами главной подгруппы 6-ой группы: Н2О, Н2S.(см.рис) ( Н2О – угол –1050, Н2S – 920 35’) Максимальная плотность возникает при темп.=4 градуса цельсия.
3)А3В. Элементы главной подгруппы 3 группы(N,P,As,Sb). NH3 – тетраэдр.
4)А4В Главная подгруппа 4 группа(Si,C,Ge,Sn). СН4 – электроны последнего уровня углерода – s2p2. После возбуждения - sp3. Гибридизация электронных облаков. s2p2 ®® sp3 ®® q4 Гибридизация требует затрат энергии, но эта энергия компенсируется при протекании реакции образования связи. Все связи энергетически равноценны.
5)АВ3 – характерно для соединений гл. подгруппы 3-ей группы.(B,Al,Ga,In,Tl) BCl3. s2p ®® sp2 ®® q3.
6)АВ2 –для некоторых соединений, образованными элементами главной подгруппы 2 группы. ВеCl2 (линейная структура, угол – 1800). sp ®®spàа q2 d2 sp3 ®® q6.
Если в молекуле имеется кратная связь между атомами (двойная и тройная), то только одна связь является прочной - сигма-связь. Видно на примере этилена. S2p2->sp3->sp2p->q3p – неполная гибридизация. Поскольку сигма связи действуют по кратчайшему расстоянию, повышенная электронная плотность оказывается в области между ядрами, за счет чего происходит стягивание ядер. В случае пи-связи повышенная плотность возникает вдали от межъядерной линии, дополнительное стягивание не возникает.
Гибридизация: sp- 180 (ZnCl2), sp2,dp2,sd2-120 (BCl3,AlF3), sp3,sd3 109.28(CH4,SiH4),
Dsp2-плоский
квадрат – 90 (
),
dsp3-триагональная
бипирамида – 90, 120 (PF5),
d2sp3
– 90 – октаэдр (SF6,
),
d4sp3
– додекаэдр (
)
12. Ионная (электронная) связь.
Ионная связь – такая связь, при которой преобладают электростатические взаимодействия между атомами. И.с. возникает между элементами, которые значительно отличаются по величинам электроотрицательности. (NaCl: Na – e -> Na+ ; Cl + e -> Cl- ; Na+ + Cl- -> NaCl
Ионы натрия и хлора сближаются, пока силы притяжения не компенсируются силами отталкивания одноимённых зарядов электронных оболочек. Ионы занимают в пространстве строго определённое место. Если взаимодействуют тв. Na и г. Cl, то образуется твердокристаллическая решётка NaCl. Если взаимодействие происходит в растворе – ионы Na и Cl – в сольватированном виде (в сл. воды – в гидротированном). Вокруг ионов образуется оболочка растворителя. При кристаллизации из раствора образуется кристаллическая решётка. Валентность атомов в соединениях определяется по числу потерянных или приобретённых электронов. Координационное число показывает сколько ионов противоположного знака в растворе ион данного знака (к.ч. Na=6, к.ч. Cl=6). Понятие молекулы не применимо в случае ионной связи. Весь кристалл представляет собой одну гигантскую молекулу. Соединений с чисто ионной связью не существует (имеет место определённая ковалентность). Электростатическое взаимодействие очень мощное. Это объясняет высокую прочность соединений с ионной связью, высокую температуру плавления и кипения. Соединения с ионной связью – проводники второго рода.