ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ Лекция 6 Шагалов Владимир Владимирович

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ
Лекция 6
Шагалов Владимир Владимирович
Химическая связь – это любое
взаимодействие между частицами, при
котором выделяется больше 20 кДж
энергии
2
Шагалов Владимир Владимирович
1927 г. Вальтер Генрих Гейтлер и Фриц Лондон,
применив квантово-механические расчеты, вычислили
Е и длину связи в молекуле Н2 (4,477 Эв и 0.7414 Å)
Молекула водорода образуется из атомов с
выделением 432,1 кДж теплоты:
Н + Н = Н2 + 432,1 кДж/моль.
Это значение теплового эффекта
соответствует энергии химической связи Н–Н. Такое
количество энергии затрачивается на разрыв 1 моль
связей. Энергия химической связи в молекуле водорода
равна 432,1 кДж/моль:
Н2 = 2Н – 432,1 кДж/моль,
т. е. численно равна энергии, выделяемой при
3
образовании той же связи.
Шагалов Владимир Владимирович
Виды химической связи
Ковалентная
Ионная
Основные виды связи
Металлическая
Водородная
Межмолекулярные силы
Дополнительные
(силы Ван-дер-Ваальса)
4
Шагалов Владимир Владимирович
Характеристики химической связи
Длина химической связи (ℓсв.) – это межъядерное
расстояние в молекулах или кристаллах
Орбитальные радиусы
элементов (ra) и длина
одноэлектронной
химической связи (d)
Неполярная
ковалентная связь
Полярная
ковалентная связь
5
Шагалов Владимир Владимирович
Характеристики химической связи
Энергия связи (Есв) – это Е, которая выделяется
при образовании хим. св. или затрачивается на
её разрыв
Валентный угол – это угол между связями,
которые образует атом в молекуле
6
Шагалов Владимир Владимирович
Характеристики химической связи
Полярность связи – это смещение ē плотности к
более электроотрицательному атому
Не полярные молекулы
Вода
Фтористый
водород
Полярные молекулы
Метан
Трифторид
бора
7
Шагалов Владимир Владимирович
Магнитные свойства
По характеру поведения в магнитном поле вещества
разделяются на диамагнитные и парамагнитные
Парамагнетики - намагничиваются во внешнем
магнитном поле в направлении внешнего магнитного
поля и имеют положительную магнитную
восприимчивость
Диамагнетики - намагничивающиеся против
направления внешнего магнитного поля. В отсутствие
внешнего магнитного поля диамагнетики немагнитны
8
Шагалов Владимир Владимирович
Механизмы образования ковалентной
связи
Различают три механизма образования ковалентной
связи:
 Обменный
 Донорно-акцепторный
 Дативный
9
Шагалов Владимир Владимирович
Обменный механизм
Заключается в предоставлении атомами
неспаренных ē для образования химических связи
Образование молекулы О2:
О: 2s2 2p4
O: 2S2 2p4
10
Шагалов Владимир Владимирович
Донорно-акцепторный механизм
Химическая связь образуется за счёт ē пары
одного атома и вакантной АО другого атома:
Образ. молекулы СО:
С: 2S2 2p2
О: 2S2 2p4
12
Шагалов Владимир Владимирович
Свойства ковалентной связи
Ковалентная связь имеет 3 основных свойства:
полярность, насыщаемость, направленность.
Полярная ковалентная связь образуется при
взаимодействии атомов различных химических
элементов:
HF, NO, BN …
Неполярная ковалентная связь образуется при
взаимодействии атомов одинаковых химических
элементов:
H2, F2, N2, O2 …
13
Шагалов Владимир Владимирович
Насыщаемость ковалентной связи
Насыщаемость связи заключается в
стремлении атомов полностью реализовать
свои валентные возможности
14
Шагалов Владимир Владимирович
Ионная связь
Ионная связь образуется за счёт электростатического
взаимодействия между ионами противоположного
знака.
Ионная связь ненаправлена и ненасыщаема:
Ненаправленность
связана
с
тем,
что
электростатическое поле иона обладает сферической
симметрией.
25
Шагалов Владимир Владимирович
Ионная связь
Ненасыщаемость – это способность иона
данного знака притягивать к себе переменное
количество ионов противоположного знака
26
Шагалов Владимир Владимирович
Металлическая связь
Характерные свойства металлов:
 электро- и теплопроводность
 пластичность
 металлический блеск
 ковкость
 образование кристаллических структур с
высокими координационными числами (8-12)
27
Шагалов Владимир Владимирович
Водородная связь
Н-связь возникает в молекулах или между
молекулами, в состав которых входит атом
водорода и наиболее электроотрицательный атом
(F,O,N)
- фтороводород
- вода
водородная связь между
молекулами воды
28
Шагалов Владимир Владимирович
Водородная связь
Внутримолекулярная Н-связь возникает между
функциональными группами внутри одной молекулы
29
Шагалов Владимир Владимирович
Силы Ван-дер-Ваальса
Связи между молекулами, обусловленные электростатическим
взаимодействием, называются силами Ван-дер-Ваальса.
Различают 3 типа сил:
 Ориентационное взаимодействие
возникает
между
полярными молекулами (а)
 Индукционное взаимодействие
возникает между полярными и
неполярными молекулами.
 Дисперсионное взаимодействие
возникает между неполярными
молекулами.
30
Шагалов Владимир Владимирович
Уравнение состояния реального газа
Учитывая силы межмолекулярного
взаимодействия, Ван-дер-Ваальс предложил ввести
поправочные коэффициенты в уравнение
Менделеева-Клапейрона:
(Р+ а/V2)·(V – b) = RT,
где:
а/V2 – поправочный коэффициент, учитывающий
силы Ван-дер-Ваальса или внутреннее давление
газа;
b – собственный объём молекул газа.
31
Шагалов Владимир Владимирович