Типы химических связей
Типы химических связей. Электростатическая, ковалентная связь. Ковалентная связь в органических соединениях. Строение метана. Строение молекул с N, O-атомами с неподеленной парой электронов. Строение и физико-химические свойства органических соединений. Связь между частицами лучше всего определять через энергию, которую система теряет при образовании соединения - аддукта. 1. Электростатическая связь Ионная связь Ион-дипольное взаимодействие Диполь-дипольное взаимодействие ИОННАЯ СВЯЗЬ Ион-дипольное взаимодействие Диполь-дипольное взаимодействие 2. КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ - связь, образованная двумя электронами Переход от ковалентной связи к ионной |
ковалентная связь | полярная ковалентная связь | ионная связь | | А:А | d+В:Аd- | М+ А- | | |
Молекулярные орбитали - атомные орбитали Молекула водорода Н2 Длина связи Энергетическая диаграмма для разрыхляющей и связывающей орбиталей 3. Структуры Льюиса Связь между атомами обеспечивается электронными парами (американский химик Джилберт Льюис) Некоторые свойства ковалентных связей (длина связи, полярность связи и энергия связи) 4.1 Длина связи Минимальное расстояние между атомами отвечает минимальной потенциальной энергии системы. Кривая потенциальной энергии (энергетический профиль) 2 - участок притяжения, вызванного индуцированной поляризацией (дисперсионые силы Лондона). Половина расстояния, разделяющего атомы в точке 3, соответствует вандерваальсову радиусу. Вандерваальсовы радиусы |
Атом или группа | Вандерваальсов радиус, Е | | Br | 1,35 | | CH2 | 2,0 | | CH3 | 2,0 | | Cl | 1,8 | | F | 1,35 | | H | 1,2 | | I | 2,15 | | N | 1,15 | | O | 1,4 | | |
4.2 Полярность связи Диоксид углерода, представляющий собой линейную молекулу, имеет нулевой дипольный момент, а дипольный момент диоксида серы, нелинейной молекулы, равен 1,6 Д. Дипольный момент может быть рссчитан по формуле: m = e · l e-элементарный заряд l-расстояние между центрами положительных и отрицательных зарядов. Дипольный момент измеряют в дебаях (Д). 1 дебай равен 10-18 е·см Средняя величина дипольных моментов связей и функциональных групп |
Структурная единица | Дипольный момент, Д | | H-Br | 0,74 | | H-Cl | 1,03 | | H-N | 1,3 | | H-O | 1,5 | | H-S | 0,7 | | C-Cl | 1,9 | | C-N | 1,0 | | C-O | 1,2 | | C=O | 2,7 | | C-NO2 | 4,0 | | |
4.3. Энергия связи Процесс, в результате которого разрывается ковалентная связь и каждый из фрагментов сохраняет один электрон, называется «гомолизом» или «гомолитическим расщеплением». X-Y ® X· + Y· гомолитическое расщепление Энергия, требующаяся для гомолитического расщепления отдельной связи и образования двух нейтральных атомов, называется энергией диссоциации (ккал/моль). Средняя величина энергии, необходимая для разрыва отдельной связи называется энергией связи. Энергия связей, ккал/моль |
H-C | 99 | | C-C | 80 | | C-O | 81 | | C-N | 62 | | C-S | 65 | | H-N | 84 | | C-F | 102 | | C-Cl | 77 | | C-I | 56 | | H-O | 110 | | |
Энергетический профиль образования А2 5. Связь в органических соединениях Ковалентная связь характерна для соединений углерода, именно эта связь имеет основное значение в химии органических соединений. Примеры написания моделей связей. атомные орбитали углерода Элементы пространства, в котором наиболее вероятно нахождение электрона, называют орбиталью. Орбитали отличаются формой и энергией. 6. Строение метана Электронная конфигурация основного состояния изолированного атома углерода: Рассмотрение электронного строения метана дает основание утверждать, что углерод 2-х валентен и должен образовывать соединения строения СН2, однако в метане углерод соединение 4 атомами углерода. Чтобы получить 4-х валентный углерод, необходимо иметь следующую схему распределения электронов: Возбужденное состояние атома включает образование четырех новых внешних орбиталей путем «гибридизации» 2s-орбитали и всех трех 2р-орбиталей. Четыре гибридные орбитали обладают одинаковой энергией, и каждая из них обозначается 2sp3. Гибридные орбитали обладают наибольшей степенью направленности, они точно эквивалентны друг другу. Главные оси четырех гибридных орбиталей направлены к углам правильного тетраэдра - расположение, при котором орбитали максимально удалены друг от друга. Угол связи (109,50) определяется условием максимального перекрывания гибридных орбиталей с орбиталями водорода. Длина связи в метане 1,09 . Энергия связи 102 ккал/моль (417,05103Дж/моль) В отличии от ионной связи, прочность которой одинакова по всем направлениям, ковалентная связь является направленной. Для углерода возможны три типа гибридизации: 7. Строение молекул с n, o-атомами с неподеленной парой электронов NH3 Энергия связи 103 ккал/моль (431,24103Дж/моль) Н2О Энергия связи 103 ккал/моль (431,24103 Дж/моль) Наличие свободных электронов у аммиака и воды придает им основные свойства, более сильные у аммиака. 8. Строение и физико-химические свойства Т пл., Т кип., растворимость. Физические свойства дают информацию о строении вещества. Строение позволяет предсказать физические свойства. Сравнить ионные и неионные соединения: NaCl Т пл 8010С СН4 Т пл. -1830С Межмолекулярные силы Диполь-дипольное взаимодействие, вандерваальсовы силы (индуцир. диполь) NaCl Т кип 14130С (ионная пара - газообразное состояние) CH4 Т кип -161,50С H2O 1000С NH3 -330С Растворимость Ион-дипольное взаимодействие Na+ НОН сольватация гидратация Подобное растворяется в подобном. Растворимость определяется полярностью. СН4 и CCl4 нерастворимы в воде СН3ОН растворим в воде.
| 
