les4 (1154126)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекция 4ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬПлан лекции1. Природа химической связи.2. Ковалентная, ионная и металлическая связь.3. Характеристики и свойства ковалентной связи.4. Полярность связи и полярность молекулы.Химическая связь:– это такое взаимодействие между частицами, при которомобразуются новые устойчивые структуры: молекулы, ионы,радикалы, комплексы и другие системы.Условия образования химической связи:1. Снижение общей энергиимногоатомной системы по сравнению ссуммарной энергией исходных частиц, из которых эта система образована.2.

Перераспределение электронной плотности в области химической связи.Природа сил химической связи – электрическая.Квантовая механика позволяет объяснить и описать образование всехтипов химических связей.Основные типы химической связи(распределение электронной плотности между ядрами)ковалентнаяионнаяметаллическаяПараметры химической связи1.Энергия связи Есв, кДж/моль:Количество энергии, выделяющееся при образованиихимической связи в расчете на 1 моль вещества.Чем больше энергия химической связи, тем онаЧембольше энергия химической связи, тем устойчивее молекулыпрочнее.2.

Длина связи lсв ,нм:Количество энергии, выделяющееся при образованииМежъядерное расстояние взаимодействующих атомовхимической связи и характеризующее ее прочностьlсв зависит от размеров электронных оболочек и степени их перекрывания.3. Кратность связи:Кол-во связей между взаимодействующими атомамимолек связьулаF2F-FH2H–HО2N2ООNNЕсв, кДж lсв,вывод/мольнм159,00,142 Чемменьше lсв, тем436,00,074 больше Есв и устойчивеемолекула498,70,120 Чемвышекратность945,60,109 связи, тем больше Есв иустойчивее молекула4. Угол связи, или валентный угол:Угол между воображаемыми прямыми,проходящими через ядра связанных атомовНапример: молекула Н2О:lсв (Н-О) = 0,096 нм;угол связи Н-О-Н = 104,50,Есв(н-о) = 464 кДж/моль.КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ- это химическая связь, образованная в результатеобобществления валентных электронов вобласти связывания (между ядрами атомов)«Ковалентная» - совместно действующаяСуществует два квантово-механических подхода к описанию ковалентнойсвязи: метод валентных связей (ВС) и метод молекулярных орбиталей(МО).Метод валентных связей.(1927 г.

нем.уч. У. Гейтлер и Ф.Лондон)Квантово-механический расчет взаимодействия двух атомов водорода:Н + Н = Н2Из уравнения Шредингера следует, что энергия системы является функциейрасстояния (r) между ядрами атомов водорода Есист= f (r ).1) При сближении двух атомов с антипараллельными спинами действуют силы:Рис.1.

Зависимость энергии системы из 2-х атомов водорода сантипараллельными (1) и параллельными (2) спинамипритяжения Fпритяжения между электронами с антипараллельнымиспинами и двумя протонами отталкивания Fотталкивания электронов друг от друга и двух протоновдруг от другаКогда Fпритяжения  Fотталкивания  Есист - уменьшается (кривая 1).При некотором расстоянии между ядрами r = lсв  Есист= Еmin и системаприобретает наиболее устойчивое состояние, т.е.

образуется химическая связь Н2.2) При сближении атомов, спины электронов которых параллельны Fпритяжения  Fотталкивания  Есист все время возрастает (кр.2) и образование связине происходит.Основные положения метода ВСа) связь образуется за счет перекрывания АО с образованием связывающихэлектронных пар, локализованных в пространстве между ядрами(обобществление двух электронов);б) химическая связь образуется привзаимодействии электронов сантипараллельными спинами (по принципу Паули);в) связь образуется в направлении максимального перекрывания АОреагирующих атомов.г) характеристики химической связи (энергия, длина, полярность и др.)определяются типом перекрывания АО;Механизмы образования ковалентной связиобменныйдонорно-акцепторныйдативныйОбменный механизм каждый из двух взаимодействующих атомовпредоставляет для образования пары по одному неспаренному электрону.Донорно-акцепторный механизм - образование общей электронной пары засчет неподеленной пары электронов одного атома (донора) и вакантнойорбитали другого атома (акцептора).Пример: образование иона аммония NН4+ (NН3 + Н+  NН4+)Дативный механизм – связи образуются за счет того, что у одного и тогоже атома одни орбитали могут выступать в роли донора, а другие в ролиакцептора неподеленных пар электронов.Пример: образование молекулы Cl2Есв(Сl2) = 243 кДж/моль;lсв(Сl2) = 0,Есв(F2) = 159 кДж/мольlсв(F2) = 0,142 нмСвойства ковалентной связи1.Насыщаемость ковалентной связи - запрещается (по принципу Паули)использование одной и той же орбитали дважды для образования связи.Образование общей пары электронов насыщает одну и другую орбитали.2 .

Направленность ковалентной связи означает, что АО пространственноориентированы около ядра атома.Перекрывание АОпроисходит поопределенным направлениям, откуда вытекает пространственная структурамолекул.Количественнонаправленностьхарактеризуетсязначениемвалентных углов.Валентный угол - это угол между воображаемыми прямыми, проходящимичерез ядра химически связанных атомов3 . П о л я р н о с т ь с в я з и о з н а ч а е т , ч т о общая связывающая параэлектронов смещается в сторону атома с большей ЭО, образуется дипольныймомент связи.ВАЛЕНТНОСТЬСпособность атома присоединять или замещать определенноечисло других атомов с образованием химических связейВалентность по обменному механизму равначислу внешних неспаренныхэлектронов в атоме.

Различают валентность в основном (В) и возбужденном(В*) состоянии атома.Возбужденное состояние реализуется при распаривании пары электронов ипереходе одного из них (или нескольких электронов, равных числуразъединенных пар) на свободную орбиталь другого подуровня того жеэнергетического уровня.ПРИМЕРЫ.Валентность Мg - в основном состоянии В = 0,в возбужденном состоянии В*= 2(!) Кислород и фтор – возбужденного состояния не имеютХлор Cl (аналог фтора) – в основном состоянии имеет валентность 1, ввозбужденном - 3, 5, 7 вследствие наличия свободных d-орбиталей на третьемэнергетическом уровне:3s3p3s3p3dB=1B=3B=5B=7Валентность кобальта Cо в основном состоянии:Валентность Cо в возбужденном состоянии:ВЫВОД:Для большинства d-элементов валентность в основном состоянии равна 0, т.к.на внешнем уровне нет неспаренных электронов.При переходе в возбужденное состояние s-электроны распариваются,валентность возрастает.

При этом кроме внешних валентными становятсянеспаренные d-электроны предвнешнего подуровня.Типы химической связи-связь – связь, образуемая по линии, соединяющие центры атомов;-связь – связь, при которой перекрывание облаков происходит над и подвоображаемой линией, соединяющей центры атомов;δ-связь – связь, образуемая при наложении друг на друга и перекрывании dоблаков в 4-х областях.Между двумя атомами возможна только одна σ-связь. Все σ-связи обладаютосевой симметрией относительно межъядерной оси.Совокупность направленных, строго ориентированных в пространстве σ-связейсоздает структуру химической частицы.Перекрывание АО при образовании -связей меньше → Еπсв < ЕσсвПерекрывание АО разных типов при образовании -связейОбразование тройной связи в молекуле азота N2: одна сигма- и две пи-связи.Кратность связи равна трем.Направления перекрывания атомных орбиталейпри образовании -связейЕсли связывающая электронная пара равномерно распределена между ядрамивзаимодействующих атомов, то связь неполярная ковалентная.Такая связь образована атомами с одинаковым значением ЭО (ЭО = 0): N2, Н2,О2 и т.дП о л я р н а я с в я з ь - с вязь, образованная атомами с различным значениемЭО; п р и э т о м связывающая электронная пара смещена к атому с большимзначением ЭО.ПРИМЕРМолекула НI1s-АО атома H перекрываются снеспаренному электрону:5p-АО атома иода, имеющими по одномуH 1s1I 5s25p5HIВ молекуле НI : механизм образования связи – обменный; тип связи - -связь; кратность связи – 1; структура молекулы – линейная; связь – полярная, так как образована атомами с разной ЭО:ЭО(I) = 2,5, ЭО(H) = 2,1  связывающая электронная пара смещена всторону I, возникает эффективный отрицательный заряд (δ-) у атома I,эффективный положительный заряд (δ+) у атома НД л и н а диполя (lД) равна расстоянию между центрами тяжести эффективныхзарядов (δ-и δ+).Количественной мерой полярности связи служитэ л е к т р и ч е с к и й м о м е н т д и п о л я с в я з и св, равный произведениюэффективного заряда δq на длину диполя lд связи:св = δqlд.

(Клм) св - векторная величина, направленная от положительного полюса котрицательному.молекулаН – СlН – BrH IЭО0,900,740,40Дипольные моменты св некоторых связейсв10-30,Клм1,030,780,38ВыводЧем больше ЭО, тем больше сви, следовательно, связь болееполярная.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций