Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (Учебник по химии), страница 13

Какова структура этих молекул? В какой из них возможна гибридизация атомных орбиталейэ 13. Какая химическая связь называется ионной? Каков механизм ее образования? Какие характерные особенности имеет ионная связь? Ответ поясните на примерах ионных соединений. 14.

Какова структура молекул гННь 5!Нь ВеНт? 16. Сравните структуру молекул РС1э и ВС1т. 16, Перекрыванием каких электронных орбиталей образуются химические связи в молекулах СЬ, РНз, ВНз? В какой нз данных молекул происходит гибридизация атомных орбиталей? 17. Какие элентроны атома бора участвуют в образовании ковалентных связей? Как с помощью метода ВС обьяснить симметричную треугольную форму молекулы ВГз? 18.

Какую химическую связь называют ковалентной? Чем можно объяснить направленность ковалентной связи? Как с помощью метода ВС обьяснить строение молекулы воды? 19. Что называется электрсютрицательностьюэ Как с помощью этой величины можно объяснить последовательность в изменении электрических моментов диполя молекул НГ, НС1, НВг, Н!э 20. Определите тип химической связи в молекулах НэО и ВеСЬ.

Какова структура этих молекул? Какан из этих молекул имеет электрический момент диполя, равный нулю? Почему? Возможна ли в какой-нибудь из этих молекул гибридизация атомных орбнталей? 21. Какие типы химических связей вам нзвестны? Одинвковый ли тип связи в следующих молекулах: НС1, С1ь НЬС1? Ответы поясните 22. Какой тип гибридизации возможен при образовании молекулы А1С1т? 23. Как образуютси химические связи в молекулах ХНз и ВСН и какова структура этих молекул? 24. Перекрыванием каких атомных орбиталей образуется химическая связь в соединении НЕСИ? Какова структура этой молекулы? Полярна ли эта молекула? 23.

Перекрыванием каких атомных орбиталей образуютсн химические связи в молекулах ЫР, Март, Срз? В наком из этих соединений и почему химическая связь более всего приближается к ионноМ 26. Молекула РЬС!т угловая, а молекула НЕС!э линейная. Почему? 27. Как образуются химические связи в молекуле 3|Нэ? Какова структура этой молекулы? 23. Какие атомные орбитали участвуют в образовании химической связи в молекулах Нгэ и СН4? Полярны ли эти молекулы? 29. Как метод молекулярных орбиталей объясняет пзрамагнитные свойства молекулы кислорода? Нарисуйте энергетическую схему образования молекулы О, по методу МО. 30.

Нарисуйте энергетическую схему образования молекулы Рэ по методу МО. Сколько электронов находится на связывающих и разрыхляющих орбнталях? Глава 111 ТИПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МОЛЕКУЛ. КОНДЕНСИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА В первых двух главах были рассмотрены электронное строение атомов и молекул, взаимодействия атомов и характеристики атомов и молекул. Однако обычно человек имеет дело не с кон-' кретными атомами и молекулами, а с вешеством в одном из агрегатных состояний. В настоящей главе будут выяснены причина' нахождения и свойства вешеств в различных состояниях. й 11!Л. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ МОЛЕКУЛАМИ Молекула представляет собой частицу, способную к самостоятельному сушествованию.

Это устойчивое электрически нейтральное образование. Однако химическая устойчивость отдельных молекул относительна и проявляется лишь в системах, где расстояния между молекулами значительно больше их собственных размеров. Уже на расстоянии одного или нескольких нанометров (! О ' м) между соседними молекулами возникают заметные силы притяжения (вандерваальсовы силы). При вандерваальсовом взаимодействии электронные облака соседних молекул не перекрываются и химические связи не образуются. При достаточном сближении некоторых молекул может происходить перекрывание электронных облаков и образование новых молекул.

Возникаюшие при этом химические связи могут иметь различную прочность. Относительно малую прочность имеют водородные связи. 5б При взаимодействии молекул по донорно-акцепторному механизму возникают прочные ковалентные связи. Ваидерваальсовы силы. Слабые взаимодействия между нейтральными молекулами, проявляющиеся на расстояниях, превосходящих размеры частиц, были впервые обнаружены голландским ученым Ван-дер-Ваальсом. В связи с этим силы, вызывающие подобного рода взаимодействия, называют вандерваальсовыми силами. Силам Ван-дер-Ваальса приписывают электростатическую природу. Обычно в зависимости от природы системы выделяют три составляющие вандерваальсовых сил: ориентационную, индукционную и дисперсионную.

Ориентационная составляющая (или диполь-дипольная) сил Ван-дер-Ваальса представляет собой электростатическое взаимодействие соответствующим образом ориентированных днполей. Энергия ориентационного взаимодействия Е., резко возрастает с увеличением электрического момента диполя молекул р и уменьшается с ростом температуры, так как при этом тепловое движение нарушает ориентацию молекул, В смесях, содержащих полярные и неполярные молекулы, возникает взаимодействие между молекулами, обусловленное электростатическим притяжением между диполями полярных молекул и наведенными (индуцированными) диполями неполярных молекул. Последние возникают в результате поляризации под действием электрических полей диполей, окружающих данную полярную молекулу.

Этот эффект называется индукционной составляющей сил Ван-дер-Ваальса. Энергия индукционного взаимодействия Е„„„возрастает с увеличением электрического момента диполя и не зависит от температуры, так как наведение диполей определяется напряженностью всего поля и происходит при любой пространственной ориентации молекул. Межмолекулярное притяжение не исчерпывается ориентационными и индукционными взаимодействиями. Известно большое число веществ, таких, как, например, благородные газы, молекулы которых неполярны и относительно мало поляризуются.

И тем не менее эти вещества получены как в жидком, так и в твердом состояниях. Возникновение прн этом взаимодействий было впервые объяснено Ф. Лондоном. Он показал, что электростатическое отталкивание между электронами двух каких-либо атомов или молекул уменьшается, если движение электронов происходит таким образом, что они все время оказываются максимально удаленными друг от друга. При таком согласованном движении электронов каждый из атомов можно рассматривать как «мгновенный» электрический диполь, положительный полюс которого расположен в ядре атома, а отрицательный — в точке нахождения данного электрона.

При согласованном движении электронов такие мгновенные диполи ориентируются друг к другу противоположно заряженными концами, в результате чего происходит их электростатическое притяжение. Модель Лондона позволяет определить среднее статистиче- ское всех таких взаимодействий, получившее название дисперсионной составляющей сил Ван-дер-Ваальса. Дисперсионные силы действуют между любыми атомами или молекулами независимо от их строения.

Энергия их взаимодействия Е...„возрастает с увеличением эффективных радиусов взаимодействующих микрочастиц, так как при этом растет величина поляризуемости последних. Все составляющие вандерваальсовых сил притяжения обратно пропорциональны расстоянию в шестой степени между взаимодействующими частицами. На малых расстояниях между молекулами, когда электростатическое отталкивание их ядер и электронов становится больше взаимного притяжения, проявляется действие сил отталкивания.

На существование этих сил указывают многие факты, в частности малая сжимаемость жидкостей и твердых тел. Лондон установил, что силы отталкивания обратно пропорциональны расстоянию в двенадцатой степени между частицами. Таким образом, полную энергию межмолекулярного взаимодействия можно представить как алгебраическую сумму двух слагаемых: а ь л* = — -т+-тг Г (1П.1) Водородная связь. Промежуточный характер между межмолекулярным взаимоденствием и ковалентной связью имеет водородная связь. Она возникает между положительно поляризованным атомом водорода и отрицательно поляризованным атомом с большой электроотрицательностью, например атомом фтора, кислорода или азота.

Положительно поляризованный атом водорода зв где а и Ь вЂ” константы, характеризующие энергию притяжения и отталкивания. Вандерваальсовым взаимодействиям свойственна небольшая энергия (табл. 111.!), соизмеримая с энергией теплового движения частиц и примерно на порядок меньшая энергии химической связи. Зтн силы отличаются от ковалентных сил отсутствием направленности и насыщаемости, а также тем, что они проявляются на значительно больших расстояниях. Т в б л и ц а П!. !. Ориентациоиная, индткцнонная и дисяерсиониая составляющае ваидерваальсовюх снл некотормх веществ обладает уникальными свойствами: очень малым размером и отсутствием внутренних электронных слоев, поэтому он может проникать в электронную оболочку отрицательно поляризованного атома соседней молекулы.