Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Теория Косселя. Ионная связь



В 1916 г. В.Коссель предложил статическую электронную теорию строения атомов и молекул, согласно которой:

а) атомы благородных газов обладают особенно устойчивой восьмиэлектронной внешней оболочкой (атом гелия – двухэлектронной);

б) атомы других элементов во внешней оболочке имеют неполный электронный октет;

в) образование химических соединений происходит вследствие перехода электронов от атома одного элемента к атому другого и появления ионной химической связи, т. е. благодаря электростатическому притяжению.

Наиболее устойчивыми должны быть те соединения, в которых валентные электроны распределяются так, чтобы каждый атом был окружен оболочкой, имитирующей электронную оболочку благородного газа. Гипотеза Косселя легла в основу теории ионной связи.

Согласно теории ионной связи, в решетке ионного кристалла (например, NaCl) происходит не только притяжение между разноименными ионами, но и отталкивание одноименных ионов. В этих условиях устойчивость подобных кристаллов объясняется тем, что расстояния между разноименными ионами меньше, чем между одноименными. Поэтому кулоновские силы притяжения превалируют над силами отталкивания, что и обеспечивает ионную связь.

Ионная связь – частный случай ковалентной, когда образовавшаяся электронная пара полностью принадлежит более электроотрицательному атому, становящемуся анионом. Основой для выделения этой связи в отдельный тип служит то обстоятельство, что соединения с такой связью можно описывать в электростатическом приближении, считая ионную связь обусловленной притяжением положительных и отрицательных ионов. Взаимодействие ионов противоположного знака не зависит от направления, а кулоновские силы не обладают свойством насыщености. Поэтому каждый ион в ионном соединении притягивает такое число ионов противоположного знака, чтобы образовалась кристаллическая решетка ионного типа. В ионном кристалле нет молекул. Каждый ион окружен определенным числом ионов другого знака (координационное число иона). Ионные пары могут существовать в газообразном состоянии в виде полярных молекул. В газообразном состоянии NaCl имеет дипольный момент ~ 3∙10–29 Кл∙м, что соответствует смещению 0,8 заряда электрона на длину связи 0,236 нм от Na к Cl, т. е. Na0,8+Cl0,8–.

Эффективный заряд атома, входящею в состав соединения, определяется как алгебраическая сумма его отрицательного электронного заряда и положительною заряда ядра.



 

Однако идеально ионных соединений вообще не существует, а следовательно, истинной ионной связи тоже. Даже при химическом взаимодействии наиболее электроположительных и электроотрицательных элементов образуются соединения, в которых химическая связь не на 100% ионная. Поэтому в молекулах и кристаллах ионная связь должна рассматриваться как предельный случай частично ионной связи.

К чисто ионным соединениям близки только галогениды щелочных металлов, хотя и для них эффективные заряды не достигают единицы. Все остальные соединения, том числе галогениды, оксиды, сульфиды кальция и магния, являются только частично ионными. Расчеты показывают, что эффективные заряды на типических электроотрицательных атомах (кислород, сера) почти не превосходят 1, в то время как заряды металлических элементов (кальций, алюминий) могут быть заметно больше единицы. Значит, ионы типа О2-, S2- не существуют и все оксиды, сульфиды независимо от активности металлов не относятся к ионным соединениям. Если двухзарядные ионы в действительности не существуют, тем более нереальны многозарядные одноатомные отрицательные ионы. Самопроизвольная передача электрона от металлического атома к атому неметалла в действительности вряд ли осуществляется.

Задание на дом: Рассмотреть донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи.

 

Лекция № 7

Метод валентных связей.

 

Цель:Объяснить причины устойчивости соединений, обеспечиваемой возникновением химической связи. Рассмотреть связь между природой химической связи и выделением энергии при образовании молекул из атомов.Сформулировать основные положения метода валентных связей.

Ключевые слова:Химическая связь; механизм образования молекул; метод валентных связей; двухцентровые двухэлектронные связи; электронная структура молекул;механизмы образования связи; полярность, направленность, насыщаемость, энергия и длина связи, валентный угол.



План.

1. Метод валентных связей.

2.. Теория гибридизации атомных орбиталей.

3. Кратность связи.

 

Метод валентных связей.

Метод валентных связей (МВС) иначе называют теорией локализованных электронных пар, поскольку в основе метода лежит предположение, что химическая связь между двумя атомами осуществляется с помощью одной или нескольких электронных пар, которые локализованы преимущественно между ними. В МВС химическая связь всегда двухэлектронная и обязательно двухцентровая. Число элементарных химических связей, которые способен образовывать атом или ион, равно его валентности. В образовании химической связи принимают участие валентные электроны. Каждая связь рассматривается как состоящая из двух электронов и для каждого имеется атомная электронная функция j. Волновая функция, описывающая состояние электронов, образующих связь, называется локализованной орбиталью (ЛО).

 

HCl NH3 N2 BF2 H2S

 

Отметим, что электроны, описываемые ЛО, в соответствии с принципом Паули должны иметь противоположно направленные спины, то есть в МВС все спины спарены, и все молекулы должны быть диамагнитны. Следовательно, МВС принципиально не может объяснить магнитные свойства молекул.

Тем не менее, принцип локализованных связей имеет ряд важных преимуществ:

1-е преимущество данной теории – его чрезвычайная наглядность. МВС достаточно хорошо, например, предсказывает валентные возможности атомов - мы получили как бы полное соответствие “валентная связь - электронная пара - валентный штрих.

2-е преимущество теории - она объясняет направленность химической связи. В молекуле воды, например, кислород отдает на связь два 2p-электрона, сидящие на разных p-орбиталях, расположенных перпендикулярно друг к другу. Молекула имеет уголковое строение.

Но возникло противоречие: одинаковые связи в молекуле CH4. Углерод имел первоначально конфигурацию 2s22p2. 2 неспаренных электрона. Чтобы образовать четыре связи нужно затратить немного энергии и перебросить один электрон на p-орбиталь 2s12p3. Но тогда связи должны быть разными по длине и энергии, а они одинаковые и расположены к вершинам тетраэдра под углом 109о28’ друг к другу.

Это противоречие решается путем гибридизации АО.

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!