n1.doc
3.2. Legătură covalentăLegătură covalentă - Aceasta este o comunicație cu doi electroni, cu doi centri, realizată prin împărțirea unei perechi de electroni.
Să luăm în considerare mecanismul formării unei legături covalente folosind exemplul moleculei de hidrogen H2.
Nucleul fiecărui atom de hidrogen este înconjurat de un nor sferic de electroni 1s. Când doi atomi se apropie unul de altul, nucleul primului atom atrage electronul celui de-al doilea, iar electronul primului atom este atras de nucleul celui de-al doilea. Drept urmare, norii lor de electroni se suprapun cu formarea unui nor molecular comun. Astfel, ca urmare a suprapunerii norilor de electroni a atomilor, se formează o legătură covalentă.
Acest lucru poate fi descris schematic după cum urmează:
H + H H : H
În mod similar, în molecula de clor se formează o legătură covalentă:
. . . . . . . .
: Cl + Cl Cl : Cl :
. . . . . . . .
Dacă legătura este formată din atomi identici (cu aceeași electronegativitate), atunci norul de electroni este situat simetric față de nucleele a doi atomi. În acest caz, vorbesc despre covalent conexiune nepolare .
Legătură polară covalentă format atunci când interacționează atomi cu electronegativitate diferită.
. . . .
H + Cl H : Cl :
. . . .
Norul de legături electronice este asimetric, deplasat la unul dintre atomii cu electronegativitate mai mare, în acest caz la clor.
Exemplele de mai sus caracterizează legătura covalentă care este formată din mecanism de schimb.
Al doilea mecanism pentru formarea unei legături covalente este donator-acceptor... În acest caz, legătura se formează datorită perechii de electroni singulari ai unui atom (donator) și orbitalului liber al altui atom (acceptor):
H 3 N : + H + +
Se numesc compuși cu o legătură covalentă atomic.
Condiții de educație legătură chimică
1. O legătură chimică se formează atunci când atomii sunt suficient de apropiați unul de celălalt în cazul în care energia internă totală a sistemului scade. Astfel, molecula rezultată este mai stabilă decât atomii individuali și are mai puțină energie.
2. Formarea unei legături chimice este întotdeauna un proces exoterm.
3. O condiție prealabilă pentru formarea unei legături chimice este prezența unei densități de electroni crescute între nuclee.
De exemplu, raza unui atom de hidrogen este de 0,053 nm. Dacă atomii de hidrogen se apropiau unul de celălalt în timpul formării unei molecule, atunci distanța internucleară ar fi de 0,106 nm. De fapt, această distanță este de 0,074 nm, prin urmare, abordarea nucleelor \u200b\u200bduce la o creștere a densității electronilor.
Caracteristicile cantitative ale legăturii chimice
1. Energie de legare, E, kJ / mol
Energia comunicării este energia care este eliberată în timpul formării unei legături sau cantitatea de energie care trebuie cheltuită pentru ruperea unei legături.
Cu cât energia de legătură este mai mare, cu atât este mai puternică legătura. Energia legăturilor majoritare compuși covalenți este în intervalul 200 - 800 kJ / mol.
2. Lungimea legăturii, r 0, nm
Lungimea legăturii este distanța dintre centrele atomilor (distanța internucleară).
Cu cât lungimea legăturii este mai mică, cu atât este mai puternică legătura.
Tabelul 3.1.
Valorile energetice și lungimile unor legături
| Comunicare | r 0 , nm | E, kJ / mol |
| C - C | 0, 154 | 347 |
| C \u003d C | 0,135 | 607 |
| C C | 0,121 | 867 |
| H - F | 0,092 | 536 |
| Acid clorhidric | 0,128 | 432 |
| H - fr | 0,142 | 360 |
| BUNĂ | 0,162 | 299 |
3. Unghiuri de valență
depind de structura spațială.
Proprietăți de legătură covalentă
1. Direcția legăturii covalente apare în direcția suprapunerii maxime a orbitelor electronice ale atomilor care interacționează, care determină structura spațială a moleculelor, adică forma lor.
Distinge -conexiune - legături formate de-a lungul liniei care leagă centrele atomilor. Bonds-legături se pot forma s - s, s - p și p - p nori electronici.
Legătura se poate forma numai p - p nori electronici.
-conexiune este o legătură formată pe ambele părți ale liniei care leagă centrele atomilor. Această legătură este caracteristică numai compușilor cu legături multiple (duble și triple).
Schemele pentru formarea legăturilor și-sunt prezentate în Fig. 3.1.
Figura: 3.1. Scheme pentru formarea bonds- și-legături.
2. Saturația legăturii covalente - utilizarea deplină a orbitalilor de valență de către atom.
3.3. Legătură metalică
Atomii majorității metalelor la nivelul energiei externe conțin un număr mic de electroni (1 e - 16 elemente; 2 e - 58 elemente,
3 e - 4 elemente; Câte 5 e pentru Sb și Bi și 6 e pentru Po). Ultimele trei elemente nu sunt metale tipice.
În condiții normale, metalele sunt solide cristaline (cu excepția mercurului). În nodurile rețelei de cristal metalic sunt cationi metalici.
Figura: 3.2. Schema de educație legătură metalică.
Electronii de valență au o energie de ionizare scăzută și, prin urmare, sunt slab reținuți în atom. Electronii se deplasează pe întregul zăbrele de cristal și aparțin tuturor atomilor săi, reprezentând așa-numitul „gaz de electroni” sau „marea de electroni de valență”. Astfel, legătura chimică din metale este puternic delocalizată. Aceasta determină astfel de proprietăți caracteristice metalelor precum conductivitatea termică și electrică ridicată, ductilitatea, plasticitatea.
Legătura metalică este tipică pentru metale și aliaje în stare solidă și lichidă. În starea de vapori, metalele constau din molecule individuale (monoatomice și diatomice) legate prin legături covalente.
Pentru prima dată despre un astfel de concept ca legătură covalentă chimiștii au început să vorbească după descoperirea lui Gilbert Newton Lewis, care a descris-o ca socializarea a doi electroni. Studiile ulterioare au făcut posibilă descrierea principiului legăturilor covalente. Cuvânt covalentpoate fi considerată în cadrul chimiei ca fiind capacitatea unui atom de a forma legături cu alți atomi.
Să explicăm cu un exemplu:
Există doi atomi cu diferențe minore în electronegativitate (C și CL, C și H). De regulă, acestea sunt cât mai aproape de structura învelișului de electroni ai gazelor nobile.
Când aceste condiții sunt îndeplinite, nucleii acestor atomi sunt atrași de perechea de electroni comună acestora. În acest caz, norii de electroni nu se suprapun pur și simplu unul pe celălalt, deoarece în cazul legăturii covalente asigură o conexiune fiabilă a doi atomi datorită faptului că densitatea electronilor este redistribuită și energia sistemului se modifică, ceea ce este cauzat de „tragerea” unui atom al norului de electroni al altuia în spațiul internuclear. Cu cât suprapunerea reciprocă a norilor de electroni este mai extinsă, cu atât este mai puternică legătura.
Prin urmare, legătură covalentă - Aceasta este o formațiune care a apărut prin socializarea reciprocă a doi electroni aparținând a doi atomi.
De regulă, substanțe cu molecule zăbrele de cristal sunt formate prin intermediul unei legături covalente. Topirea și fierberea la temperaturi scăzute, solubilitatea redusă a apei și conductivitatea electrică scăzută sunt caracteristice. Prin urmare, putem concluziona că structura elementelor precum germaniu, siliciu, clor, hidrogen se bazează pe o legătură covalentă.
Proprietăți tipice pentru acest tip de conexiune:
- Saturabilitate.Această proprietate este de obicei înțeleasă ca suma maximă legături, pe care le pot stabili atomi specifici. Acest număr este determinat de numărul total al acelor orbitali din atom care pot participa la formarea legăturilor chimice. Valența unui atom, pe de altă parte, poate fi determinată de numărul orbitalilor deja utilizați în acest scop.
- Concentrați-vă... Toți atomii se străduiesc să formeze cele mai puternice legături posibile. Cea mai mare forță se realizează atunci când direcționalitatea spațială a norilor de electroni a doi atomi coincide, deoarece se suprapun reciproc. În plus, tocmai o astfel de proprietate a unei legături covalente ca direcționalitatea este cea care afectează dispunerea spațială a moleculelor, adică este responsabilă pentru „forma lor geometrică”.
- Polarizabilitatea.Această prevedere se bazează pe ideea că există două tipuri de legături covalente:
- polare sau dezechilibrate. O legătură de acest tip poate fi formată numai din atomi de diferite tipuri, adică cei a căror electronegativitate este semnificativ diferită sau în cazurile în care perechea comună de electroni este separată asimetric.
- apare între atomi, a căror electronegativitate este practic egală, iar distribuția densității electronilor este uniformă.
În plus, există unele cantitative:
- Energia comunicării... Acest parametru caracterizează conexiune polară din punct de vedere al puterii sale. Energia se referă la cantitatea de căldură necesară pentru a rupe legătura dintre doi atomi, precum și la cantitatea de căldură care a fost eliberată atunci când au fost combinate.
- Sub lungimea legăturiiiar în chimia moleculară se înțelege lungimea liniei drepte dintre nucleele a doi atomi. Acest parametru caracterizează, de asemenea, rezistența la legătură.
- Momentul dipol - o valoare care caracterizează polaritatea legăturii de valență.
legătură covalentă
tipul legăturii chimice; efectuată de o pereche de electroni comuni la doi atomi care formează o legătură. Atomii dintr-o moleculă pot fi legați printr-o singură legătură covalentă (H2, H3C-CH3), dublă (H2C \u003d CH2) sau triplă (N2, HCCH). Atomii diferiți în electronegativitate formează așa-numitul. legătură covalentă polară (HCI, H3C-Cl).
Legătură covalentă
unul dintre tipurile de legături chimice dintre doi atomi, care este realizat de o pereche comună de electroni pentru ei (câte un electron din fiecare atom). K. s. există ca în molecule (în orice stări agregate) și între atomii care formează rețeaua cristalină. K. s. poate lega aceiași atomi (în molecule H2, Cl2, în cristale de diamant) sau diferiți (în molecule de apă, în cristale de carbură de siliciu SiC). Aproape tot felul de legături de bază în molecule compusi organici sunt covalente (C ≈ C, C ≈ H, C ≈ N etc.). K. s. foarte durabil. Acest lucru explică activitatea chimică scăzută a hidrocarburilor parafinice. Mulți compuși anorganici, ale căror cristale au o rețea atomică, adică se formează cu ajutorul compușilor cristalini, sunt refractari, au duritate ridicată și rezistență la uzură. Acestea includ unele carburi, silicide, boruri, nitruri (în special cunoscutul borazon BN), care și-au găsit aplicarea în tehnologia nouă. Vezi și Valence și Chemical Bond.
══V. A. Kireev.
Wikipedia
Legătură covalentă
Legătură covalentă (din lat. co - „în comun” și valele - „în vigoare”) - o legătură chimică formată prin suprapunerea unei perechi de nori de electroni de valență. Norii electronici care asigură comunicarea se numesc pereche electronică comună.
Termenul de legătură covalentă a fost inventat pentru prima dată de laureatul Nobel Irving Langmuir în 1919. Acest termen se referea la o legătură chimică datorată posesiei comune de electroni, spre deosebire de o legătură metalică în care electronii erau liberi sau o legătură ionică în care unul dintre atomi a donat un electron și a devenit cation, iar un alt atom a luat un electron și a devenit un anion.
Mai târziu (1927) F. London și W. Heitler, folosind exemplul unei molecule de hidrogen, au dat prima descriere a unei legături covalente din punctul de vedere al mecanicii cuantice.
Luând în considerare interpretarea statistică a funcției de undă M. Born, densitatea probabilității de a găsi electronii de legătură este concentrată în spațiul dintre nucleele moleculei (Fig. 1). În teoria repulsiei perechi electronice se iau în considerare dimensiunile geometrice ale acestor perechi. Deci, pentru elementele fiecărei perioade, există o anumită rază medie a perechii de electroni:
0,6 pentru elemente până la neon; 0,75 pentru elemente până la argon; 0,75 pentru elemente până la kripton și 0,8 pentru elemente până la xenon.
Proprietățile caracteristice ale unei legături covalente - direcționalitate, saturație, polaritate, polarizabilitate - determină substanța chimică și proprietăți fizice conexiuni.
Focusul comunicării se datorează structura moleculară substanțelor și forma geometrică a moleculelor lor. Unghiurile dintre două legături se numesc unghiuri de legătură.
Saturația este capacitatea atomilor de a forma un număr limitat de legături covalente. Numărul de legături formate de un atom este limitat de numărul orbitalilor atomici externi ai acestuia.
Polaritatea legăturii se datorează distribuției inegale a densității electronilor datorită diferențelor în electronegativitățile atomilor. Conform acestei caracteristici, legăturile covalente sunt împărțite în nepolare și polare (nepolare - o moleculă diatomică este formată din atomi identici (H, Cl, N), iar norii de electroni ai fiecărui atom sunt distribuiți simetric în raport cu acești atomi; polar - o moleculă diatomică este formată din atomi de diferite elemente chimice, iar norul general de electroni este deplasat către unul dintre atomi, formând astfel o asimetrie în distribuția sarcinii electrice în moleculă, dând naștere momentului dipolar al moleculei).
Polarizabilitatea unei legături se exprimă în deplasarea electronilor de legătură sub influența unui câmp electric extern, inclusiv a unei alte particule care reacționează. Polarizabilitatea este determinată de mobilitatea electronilor. Polaritatea și polarizabilitatea legăturilor covalente determină reactivitatea moleculelor în raport cu reactivii polari.
Cu toate acestea, de două ori laureatul Premiului Nobel L. Pauling a subliniat că „în unele molecule există legături covalente cauzate de unul sau trei electroni în loc de o pereche comună”. Legătura chimică cu un singur electron este realizată în ionul hidrogen molecular H.
Ionul hidrogen molecular H conține doi protoni și un electron. Un singur electron din sistemul molecular compensează repulsia electrostatică a doi protoni și îi menține la o distanță de 1,06 Å (lungimea legăturii chimice H). Centrul densității electronice a norului de electroni al sistemului molecular este echidistant de la ambii protoni de raza Bohr α \u003d 0,53 A și este centrul de simetrie al ionului de hidrogen molecular H.