СВОЙСТВА ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ

Наука » Химия

Чтобы можно было сравнивать друг с другом химические связи, в том числе и связи разных типов, исполь­зуют единые количественные характеристики, среди которых главные — длина, энергия, полярность и порядок связи.

 

  Дипольные взаимодействия в молекулярном кристалле.

 

 

 

 Длина связи — это равновесное расстояние между ядрами атомов, соединённых связью. Её можно из­мерить экспериментально. Обычно длина ковалентной связи составляет 0,1—0,2 нм. Самая короткая связь — 0,074136 нм — в молекуле дейтероводорода HD.

Длина вандерваальсовой связи может достигать нескольких нанометров (рекорд принадлежит атомам гелия Не...Не — 6,20 нм).

Образование водородной связи между молекулами воды.



Прочность химической связи опре­деляется энергией связи, т. е. энергией, которая необходима для того, чтобы разорвать связь и развести атомы на бесконечное расстояние. Энергия свя­зи изменяется в очень широких пре­делах. Наиболее прочная связь — в мо­лекулах N2 (945,3 кДж/моль) и СО (1070,3 кДж/моль). Самая сливая ковалентная химическая связь также образуется между атомами азота — в окси­де N2O3 (40,6 кДж/моль), а самая слабая вандерваальсова связь — меж­ду атомами гелия (8•10-6 кДж/моль). Наиболее прочными связями являют­ся ковалентные и ионные (энергия связи порядка сотен килоджоулей на моль), затем идут водородные (десят­ки килоджоулей на моль), самые же слабые — вандерваальсовы.

Полярность связи показывает, насколько электронная плотность смещена к одному из атомов. Способ­ность атома смещать к себе электрон­ную плотность химической связи называют электроотрицателъностью. Самые электроотрицательные элемен­ты — активные неметаллы: F, О, N, Cl; самые электроположительные — ще­лочные металлы. Чем больше раз­ность электроотрицательностей ато­мов, участвующих в химической связи, тем более полярна эта связь. Пре­дельный случай полярной связи — ионная связь.



СВОЙСТВА ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ



Порядок (или, иначе, кратность) связи в различных теориях химиче­ской связи определяют по-разному. В теории электронных пар Льюиса порядок связи — это число электрон­ных пар, осуществляющих химиче­скую связь. Порядок может быть целым или дробным. В теории МО по­рядок связи для двухатомных молекул определяют как половину разности между числом электронов на связыва­ющих и на разрыхляющих орбиталях. Так, порядок связи в молекуле О2 ра­вен (6-2)/2 = 2, в молекулярном ионе O-2 порядок равен 2,5, а в ионе О+2 — 1,5. Дробный порядок характерен так­же для многоцентровых связей.

Чем выше порядок, тем большее число электронов обеспечивает связь, и тем труднее её разорвать. Так, энергия тройной связи НСºСН (962 кДж/моль) намного больше энергии двойной связи Н2С=СН2 (712 кДж/моль) и значительно пре­вышает энергию одинарной связи Н3С-СН3 (369 кДж/моль).

Химическими связями обусловле­ны строение, реакционная способ­ность и химические свойства всех веществ. В самом деле, любая хими­ческая реакция сводится к разрыву старых и образованию новых хими­ческих связей. Склонность к разрыву зависит от энергии связи, реакцион­ная способность молекулы — от рас­пределения положительных и отри­цательных зарядов в ней, которое определяется полярностью связей. Длины связей задают геометрическую форму молекул и формируют пространственные эффекты в неко­торых химических реакциях. Таким образом, точное описание свойств химических связей является важней­шей задачей химии.

Все современные теории химиче­ской связи базируются на квантовой теории, основы которой были заложе­ны ещё в 20-х гг. XX в. Уже тогда поя­вились уравнения, описывающие дви­жение ядер и электронов в молекуле. Главную проблему теперь составляют сами вычисления, поскольку квантово-химические уравнения очень сложны. Даже для простейшей молекулы вол­новая функция зависит от девяти про­странственных переменных.

Тем не менее современные мето­ды квантовой химии достигли высо­кого уровня развития и позволяют описывать строение и свойства весь­ма сложных молекул. Прогресс в об­ласти компьютерных технологий и создания вычислительных алгорит­мов, а также большие успехи в разра­ботке приближённых методов реше­ния квантово-химических уравнений позволяют надеяться на теоретиче­ское предсказание и открытие новых интересных молекул с необычными химическими связями.

 

СВОЙСТВА ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ

 

Сеть водородных связей в воле. Красные кружки — атомы кислорода, белые — атомы водорода, синие линии обозначают водородные связи.

 



Источник: Мир Энциклопедий Аванта+
Авторы: Андрей Дроздов, Илья Леенсон, Дмитрий Трифонов, Денис Жилин, Александр Серов, Андрей Бреев, Андрей Шевельков, Вадим Ерёмин, Юлия Яковлева, Оксана Рыжова, Виктория Предеина, Наталья Морозова, Алексей Галин, Сергей Каргов, Сергей Бердоносов, Александр Сигеев, Оксана Помаз, Григорий Середа, Владимир Тюрин, Антон Максимов, Вячеслав Загорский, Леонид Каневский, Александр Скундин, Борис Сумм, Игнат Шилов, Екатерина Менделеева, Валерий Лунин, Абрам Блох, Пётр Зоркий, Александр Кури, Екатерина Иванова, Дмитрий Чаркин, Сергей Вацадзе, Григорий Серела, Анастасия Ростоцкая, Александр Серое, Анастасия Сигеева
Авторское право на материал
Копирование материалов допускается только с указанием активной ссылки на статью!

Похожие статьи

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.