rabLekc2[1] (Лекции), страница 2

длина диполя (l_Д) :

расстояние между центрами тяжести эффективных зарядов (+q и –q)

электрический момент диполя связи _св

(количественная мера полярности связи)

произведение эффективного заряда q на длину диполя l_д связи: _св = ql_д. (Клм)

_св - векторная величина, направленная от положительного полюса к отрицательному.

ПОЛЯРНОСТЬ МОЛЕКУЛ

электрический момент диполя молекулы (_м)

векторная сумма электрических моментов диполей всех связей и несвязывающих электронных пар в молекуле

Полярность молекулы зависит от ее геометрической структуры.

2-х атомные молекулылинейная структура _{м =}_св

Если _м = _св = 0  молекула неполярная

Если _м = _св  0  молекула полярная

Молекула Н₂S угловая структура( 92⁰)

ЭО(Н)=2,1 и ЭО(S)=2,5) связь полярная.

_м = _св 0.  молекула в целом полярная.

Молекула SbН₃

S b…5s²5p³

Н 1s¹ Н 1s¹ Н 1s¹

Структура – тригональная пирамида

Связь полярная, т.к. Э.О.0

_м = _св 0.  молекула в целом полярная.

Гибридизация атомных орбиталей.

Если у атома в образовании химических связей участвуют разные по типу АО (s-, p-, d- или f-АО), то химические связи формируются электронами не «чистых», а «смешанных», или гибридных орбиталей.

Гибридизация:

смешение АО с разными (но близкими) энергетическими состояниями, вследствие которого возникает такое же число одинаковых по форме и энергии орбиталей, симметрично расположенных в пространстве.

Перекрывание гибридных АО происходит в большей степени, чем негибридных орбиталей  химические связи прочнее  молекула более устойчива. Гибридная орбиталь:

типы гибридизации АО

Молекула ВеСl₂

sp-гибридизация АО Ве , 180^о

пространственная структура  линейная.

Cl Be Cl

ЭО Ве и Cl: 1,5 и 3,0 связь полярная  _св  0

Cl  Be  Cl

_мол = _св = 0  молекула в целом неполярная.

Молекула ВН₃.

В^ 2s¹ 2p²

H 1s H 1s H 1s

s-s перекрывание и два p-s перекрывания АО.

sp²–гибридизация

 - связи,  120 , связи полярные ЭО = (2.1-2.0)  0. Структура молекулы - плоский треугольник.

_мол = _св =0  молекула ВН₃ - неполярная.

Молекула SiCl₄

Si^ 3s 3p Cl 3s 3p

Cl 3s 3p Cl 3s 3p Cl 3s 3p

одна s-АО и три р-АО  sp³- гибридизация АО Пространственная структура молекулы  тетраэдр

 109,3⁰ связи – полярные, ЭО = 3 – 1,8  0.

_св=0 - молекула в целом неполярная.

Вывод:

а) если гибридные АО центрального атома взаимодействуют с АО одинаковых атомов, то молекула  неполярная ( СН₄, ВF₃).

б) если гибридные АО взаимодействуют с разными атомами (CH₂Cl₂,ВF₂Cl), то молекулы  полярные,

т. к. величины векторов электрических моментов диполей связей отличаются.

Молекулы NН₃ и Н₂О

N …2s²2p³ O…2s²2p⁴

H 1s¹ H 1s¹ H1s¹ 1s¹ 1s¹

sp³ – гибридизация АО азота «N» и кислорода «О».

Неподеленные электронные пары (НП) влияют на величину валентных углов  силы отталкивания между ними больше, чем между относительно закрепленными электронными парами образующими связь (связывающая электронная пара - СП).

Уменьшение силы отталкивания электронных пар: НП-НП  НП-СП  СП-СП

В молекуле NН₃ одна НП уменьшает тетраэдрический угол (109,3^о) до 107^о , а в молекуле Н₂О две НП уменьшают его до 104,5^о.

ИОННАЯ ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

связь, образованная в результате электростатического взаимодействия ионов

- предельный случай полярной ковалентной связи. анион А^-, катион К⁺

Ионная связь не обладает :насыщаемостью

направленностью

повышенной электронной

плотностью в области связывания. Каждый ион окружен сферическим электрическим полем, действующим на любой другой ион.

Сила взаимодействия ионов определяются величиной их заряда и расстоянием между ними по закону Кулона.

Ион окружает себя наибольшим числом ионов противоположного заряда в определенном порядке, позволяющем занять минимально возможный объем с минимальной потенциальной энергией.

Ионные кристаллы - гигантские полимерные молекулы.

Понятие валентности к ионной связи неприменимо.

Чисто ионная связь не существует - доля ионности связи ( Na^+0.9Cl^-0.9 )

Ионные связи - прочные.

Твердые кристаллические вещества ионного типа - тугоплавкие, высокопрочные, но хрупкие, растворяются в полярных растворителях (в Н₂О).

Формулы (NаСl, СаF₂, Аl₂(SО₄)₃ ) - отражают лишь состав.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МЕЖДУ МОЛЕКУЛАМИ

Силы Ван-дер-Ваальса (голланд.ученый) – силы межмолекулярного взаимодействия, проявляющиеся на расстояниях, превосходящих размеры частиц.

три составляющие вандерваальсовых сил:

(в зависимости от природы системы)

1.ОРИЕНТАЦИОННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИЛИ ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ (эффект Кьезома) – электростатическое взаимодействие полярных молекул при сближении (рис.а)

Е_ориен увеличивается с увеличением _мол и уменьшением расстояния между молекулами.

Чем выше температура, тем Е_ориен –меньше.

2.индукционная составляющая (Эффект Дебая) –

электростатическое взаимодействие полярной и неполярной молекул (рис б).

Диполи, действуя на неполярные молекулы, превращают их в индуцированные (наведенные) диполи

Е_инд увеличивается с увеличением _{мол ,} уменьшением расстояния между молекулами и увеличением поляризуемости неполярной молекулы..

Е_инд Е_ориен

1. дисперсионная составляющая (эффект Лондона)

-электростатическое взаимодействие мгновенных диполей, возникающих за счет флуктуации электрической плотности (рис.в). В результате взаимодействия мгновенных диполей энергия системы понижается.

Е_дисп пропорциональна поляризуемости молекул и обратно пропорциональна расстоянию между центрами частиц.

Для неполярных молекул - единственная составляющая вандерваальсовых сил .

Минимальная энергия системы обеспечивается при расстояниях между центрами молекул 0,4 – 0,5 нм, т. е. существенно больше длины химической связи.