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 A.
Энергия
связи 102 ккал/моль
(417,05•103Дж/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
(431,24•103Дж/моль)
Н2О
Энергия
связи 103 ккал/моль
(431,24•103
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.