Химическа връзка 1

химична връзка

Естеството на химическо взаимодействие в продължение на векове е бил обект на отражение на много поколения учени и философи. В опит да се реши афинитет вещества мистерия химически, учените са направили много важни наблюдения, направени редица интересни хипотези, но значителен напредък може да се постигне само чрез създаването на 1925-1927. Квантовата механика (вж., Quantum Chemical).

Според квантовата теория, конкретното подреждане на атомните ядра (вж. Atom електроника) в пространството съответства на някои от разпределението на електронната плътност (фиг. 1). При образуването на електрона облаците на молекулата, съответстваща на външната страна, разтягане, орбитали атоми между жилата се припокриват и се образуват някои отрицателен заряд, наречен заряд припокриване (фиг. 2). Наличието на голяма електронна плътност в internuclear пространство, тъй като "цименти" молекулата, издърпване на ядрото на областта на припокриване на електрона облаци взаимодействащите атоми.

Какво се нарича химична връзка, е взаимодействието на атома, чиято енергия е в граници от няколко десетки до около. Така че, в молекулата, енергията на свързване е около, докато тя е на път. Въпреки това, критерият за енергия все още не е да позволи да се направи разграничение между химична връзка с други видове взаимодействия (например чрез междумолекулни енергия, която може да достигне. Би било правилно да се определи химичната връзка на основата на електронната структура на съединения, за своя характерен с цялото разнообразие от химически видове взаимодействие е от преструктурирането на електронната свързва мембрани атома. в резултат на това възниква регулиране колективизация (социализация) валентните електрони атоми (вж. валентност) и заряд erenos (ако се образува връзката между въглеродните атоми). Освен това, социализация на електроните валентните е особено важно, тъй като образуването на химична връзка само чрез прехвърляне на зареждане от един атом към друг без колективизация електрони естествено не изпълняват. С други думи, чисто йонна връзка не съществува, въпреки йонна модел на химическо взаимодействие в много случаи (например, за да се опишат силно полярни съединения в твърдо състояние, и така нататък. д.) е много полезно и правилно отразява основните с oystva вещества.

Така, съгласно химичната връзка следва да включва ковалентна връзка, т. Е. Interatomic взаимодействие придружава от пренареждане на валентността електронен слой атоми и електрони колективизация на. Това определение дава възможност да се покрие почти всички случаи на химичната връзка.

Обикновено, ковалентна връзка, се осъществява локализиран (концентрирана) между два атома на двойка електрони с противоположния (антипаралелен) завъртания .. (Spin - вътрешен ъглов момент на движение на частиците), т.е. представлява два електрона, две център връзка (а "център" означава атомен ядро), sokraschenno - връзка. Нека сега разгледаме по-подробно на ковалентна връзка на молекулата на водород (фиг. 3). На образуване електронен -oblaka (орбитален) препокриване и в пространството между ядрата, има допълнителна електронна плътност - отрицателен заряд на припокриването, дърпа заедно положително заредена ядрото. ядрена сближаване може да се осъществи толкова дълго, колкото internuclear отблъскване сили се балансират от силите на привличане на ядрата на заряда на припокриване. В internuclear разстояние, съответстващо на уравнението на тези сили се нарича равновесно и приема като дължината на химичната връзка. атома взаимодействие енергия на системата, тъй като те подход първия намалява, достигайки минимум на, и след това се увеличава, което отразява преобладаването на отблъскващи сили между техните ядра по време на подхода на разстояние по-малко.

Виждаме, че всеки валентно бар в класическата структурна химическа формула, обикновено (но не винаги), можем да свържем с - -Контрол. Следователно, броят на химични връзки, образувани съгласно атом, зависи главно от броя на несдвоени електрони в него. Въпреки това, често атом облигации в молекулата дава повече, отколкото тя има несвоен електроните в земята (не-развълнуван) състояние.

Както по същия начин, тези "допълнителни" връзка? Като пример разглежда въглеродни съединения. В повечето случаи С атом образува четири ковалентни връзки, въпреки че в основното състояние има само две несдвоен електрон. Но ако, на цена малко енергия за да се възбуди атоми, така че един от най-свободните електрони прехвърлен орбитална, тогава броят на несвоен електрони ще бъде равна на четири (фиг. 4).

Превод на атома в състояние валентност не може да бъде намалена само до неговата възбуда. Atom в молекулата, за разлика от свободния атом отговаря системата за случайно разпределение на ориентации на спиновете на несвоен електрони. Това обстоятелство налага прибавянето на енергия за възбуждане енергията на атом свързан с преориентирането на завъртания. Принос към общите разходи на енергия, необходима за превръщането на един атом в състояние валентност (Оценка), силно видими и съизмерим с. В допълнение, електрон облаците на атомите в молекулата могат да бъдат хибридизирани или иначе, което също отговаря на определена енергия. Въпреки това, нейния принос за Evad обикновено не повече от, и често се пренебрегва.

Всички тези разходи за енергия, подадена на атомите в състояние валентната компенсирани енергията, освободена при формирането на химични връзки. Разбира се, ако EVAL е много висока, това може да не изплати допълнителни облигации. Така че, атомите и съответстващи на прехода към свободна електронна орбитален

Това е доста висока, а максималната за среброто. Може би това се дължи на факта, че в продължение на най-типичните едновалентни състояние, като има предвид, и - съответно има дву.

Преходът от един атом в състояние валентност не е единственият начин за увеличаване на възможностите си валентност. Общото-връзка може да се образува, когато един партньор (донор) допринася си "готов" чифт електрони, а другият (акцептора) - свободна клетка (орбитален). Получената полярен ковалентна връзка се нарича донор-акцептор. Добре известен пример - образуването на амониев йон:

Имайте предвид, че връзката донор-акцептор е различно от нормалното ковалентна връзка само неговия произход, следователно, когато се обмисля "готовност" на молекулата няма смисъл да се прави разлика между тези два вида комуникация.

Valence възможности атоми могат също да бъдат увеличени чрез образуване -връзките.

В този случай, два електрона в своето движение "покриват" три ядра, като диборан в молекулата (Фиг. 5), характеризиращ се с мостова връзка, В-Н-В от две електрони. Молекулата има (-връзките във всичките пет борни атоми. С други думи, движението на електрони не винаги е ограничена до обхвата от само две ядра, електрони могат да бъдат делокализирани през цялата молекула или фрагмент от него (вж. Бензен).

Въпреки разнообразието от видове химични връзки, има три общи и най-важните свойства. Преди всичко, възможни валентните атоми на всеки елемент, г. Способност Е. му да образуват химически връзки, и са подредени строго ограничени, при което молекулите имат специфичен състав. С други думи, химическата взаимодействието е собственост на степента на насищане. Това е първата важна собственост на химична връзка. Например, има неутрална молекула, ОН радикали, но не състав на съединенията и подобните. D.

Вторият важен елемент на химичната връзка - му ориентация. Тъй като електрон облаци имат различна форма и ориентация в пространството (вж. Atom), тяхното взаимно припокриване може да се извърши по различни начини. В зависимост от симетрията на получените облаците припокриват разграничи -връзките. -връзките в образуването на областта на припокриване е в комуникационна линия (Фигура 6а.); -връзките възникне при припокриването на електрони облаци от двете страни на линията (фиг. 6Ь). подреждане -връзките Пространствената определя геометрията на молекулата. Често, обаче, химическите връзки се образуват "чисти" електрон облаци характерни изолирани атома, и "смесен" или хибриден облак от атоми. Чрез хибридизация на различни форми и мощност облак първоначалния им вид, енергията и фокуса променило и новата форма на електронните облаци от една и съща форма и енергията, които са ориентирани в пространството, така че отблъскване между тях ще бъде минимално. С други думи, когато хибридни електронни облаци (орбитали) атоми са един вид "изравняване" на формата и енергията.

И накрая, третата важната характеристика на химичната връзка - неговата полярност. Връзката между атоми на различни елементи са винаги в известна степен на полярност, като различни атоми имат различни Електроотрицателност. Например, в една молекула, електронната плътност се измества атом на хлор, поради своята голяма Електроотрицателност от водород. В резултат на това се образуват ефективните частични такси на атомите.

Посочените по-горе понятия и идеи са в основата на съвременната теория на химичната връзка. Понастоящем структурата на молекулите и твърди вещества чрез методи на квантовата механика, квантовата проучвания химия.