Направленность ковалентной связи

Рис. Образования двухатомных молекул HF

Направленность ковалентной связи это

Чем больше степень перекрывания электронных облаков, тем выше энергия химической связи.

Чтобы это перекрывание было максимальным, оно должно происходить в направлении наибольшей электронной плотности.

Например, при образовании двухатомных молекул HF перекрывание s-электронного облака атома водорода и р-электронного облака атома фтора осуществляется вдоль оси р-облака.

В соответствии с тем же принципом происходит образование химических связей и в многоатомных молекулах рис.

Пример образования молекулы воды H₂О

Рассмотрим в качестве примера схему образования молекул воды из отдельных атомов.

Конфигурация внешнего квантового слоя атома кислорода 2s²p⁴.

Из распределения электронов по квантовым ячейкам видно, что валентными в атоме кислорода являются два не спаренных р— электрона.

Один из трех р— подуровней (орбиталей) (пусть это будет р_z-подуровень) занят парой электронов с противоположными спинами.

Тогда р_х— и р_y-подуровни, очевидно, заняты не спаренными электронами.

При взаимодействии атома кислорода с атомами водорода одна связь О—Н образуется вдоль оси х, а другая — вдоль оси у (рис. 3).

Отсюда следует, что угол между связями О—Н в молекуле воды должен составлять 90°. В действительности же он равен 104°34′.

Такое расхождение между предполагаемым и экспериментальным значениями валентного угла объясняется взаимным отталкиванием атомов водорода.

Которое проявляется тем сильнее, чем ближе друг к другу они расположены в пространстве.

Рис. 3. Образование молекулы воды.

Поэтому в молекулах H₂S, H₂Se и Н₂Те (радиусы центральных атомов в этом ряду возрастают) углы между связями последовательно снижаются, приближаясь к теоретическому смотрим рис. 2.

Аналогичное рассмотрение схемы образования молекул аммиака NH₃ приводит к заключению, что они имеют пирамидальную форму, а углы между связями N—Н равны 90°. На самом же деле вследствие взаимного отталкивания атомов водорода эти углы, близки к 107° .

Вывод

Направленность ковалентной связи и ее особенностях в молекулах демонстрирует ключевую роль перекрывания электронных облаков для формирования устойчивых химических соединений.

Максимальное перекрытие происходит в направлении повышенной электронной плотности, что позволяет эффективно образовывать связи между атомами.

Приведенные примеры, такие как вода и аммиак, иллюстрируют, как взаимодействия и расположение электронов влияют на геометрию молекул.

Несмотря на теоретические предположения о валентных углах, на практике наблюдаются отклонения, объясняемые взаимным отталкиванием атомов.

Это подчеркивает важность учета пространственного расположения атомов и их радиусов для понимания молекулярной геометрии.

Сравнение углов в различных молекулах, таких как H₂O и NH₃, демонстрирует, как рост атомных радиусов меняет углы между связями.

Статья на тему Направленность ковалентной связи