|
|
Полярные и неполярные молекулы
Различают две разновидности ковалентной связи: неполярную и полярную. В случае неполярной ковалентной связи электронное облако, образованное общей парой электронов, или электронное облако связи, распределяется в пространстве симметрично относительно обоих атомов. Примером являются двухатомные молекулы, состоящие из атомов одного элемента: H2, Cl2, O2, N2, F2 и другие, в которых электронная пара в одинаковой мере принадлежит обоим атомам. В случае полярной ковалентной связи электронное облако связи смещено к атому с большей относительной электроотрицательностью. Примером могут служить молекулы летучих неорганических соединений: HCl, H2O, H2S, NH3 и другие. Относительная электроотрицательность атомов
Электрические центры положительных и отрицательных зарядов в молекуле не совпадают в одной точке, а находятся на некотором расстоянии ℓ.
Полярная молекула с постоянным электрическим моментом диполя
Молекула при общей нейтральности представляет собой электрический диполь с зарядом q- – у атома хлора и q+ - у атома водорода. Такие связи и молекулы называются полярными. Заряды атомов в молекуле q называются эффективными зарядами (в молекуле HCl qcl = -0,18; а qн = +0,18 абсолютного заряда электрона, степень ионности связи 18 %). Мера полярности связи и молекулы – электрический момент диполя (μ – «мю») определяется произведением μ = qℓ, Кл∙м или μ = qℓ/3,33∙10-30, Д где q – эффективный заряд; ℓ - длина диполя. Единица электрического момента диполя (система СИ) выражается значением 3,33∙10-30 Кл∙м (кулон-метр) = 1Д (Д - Дебай). Электрический момент диполя – векторная величина. Направление его условно принимают от положительного заряда к отрицательному – в сторону смещения связующего электронного облака. Чем больше разность электроотрицательностей элементов в полярных молекулах, тем больше электрический момент диполя. Для многоатомных молекул следует различать понятия о дипольных моментах отдельных связей и молекулы в целом. Поскольку при наличии нескольких связей в молекуле их дипольные моменты складываются по правилу параллелограмма, то в зависимости от формы молекулы, определяемой направленностью связей, результирующий дипольный момент отличается от дипольных моментов отдельных связей и в частном случае (для высокосимметричных молекул) может быть равен нулю, несмотря на значительную полярность отдельных связей. Например, линейная молекула СО2 неполярна (μ = 0), хотя каждая связь С=О имеет значительный дипольный момент (μ = 2,7 Д). -δ +2δ -δ О == С == О 2,7 Д 2,7 Д
Молекулы, содержащие неполярную ковалентную связь, называются неполярными или гомеополярными. У таких молекул связующее электронное облако распределяется симметрично между ядрами обоих атомов, и ядра в равной мере действуют на него. Примером могут служить молекулы простых веществ, состоящие из атомов одного элемента: H2, Cl2, O2, N2, F2 и другие. Электрический момент диполя таких молекул равен нулю. Способность молекул (и отдельных связей) поляризоваться под влиянием внешнего электрического поля называется поляризуемостью. Это может происходить и под влиянием поля, создаваемого приблизившейся полярной молекулой. Поэтому поляризуемость имеет большое значение в химических реакциях. Всегда важно учитывать полярность молекулы и ее электрический момент диполя. С последним связана реакционная способность веществ. Как правило, чем больше электрический момент диполя молекулы, тем выше реакционная способность вещества. С электрическим моментом диполя связана также и растворимость веществ. Полярные молекулы жидкостей благоприятствуют электрической диссоциации растворенных в них электролитов по принципу «подобное растворяется в подобном».
Ионная связь Возникновение ионной связи рассмотрим на примере образования хлорида натрия NaCl. Атомы натрия и хлора, из которых образовалось это соединение резко отличаются по электроотрицательности: для атома натрия она равна 0,9, для атома хлора – 3,0. Это атомы с незавершенными внешними электронными уровнями. Для образования устойчивой октетной оболочки внешнего энергетического уровня атому натрия легче отдать 1 электрон, а атому хлора принять 1 электрон по схеме Na – e- = Na+ Cl + e- = Cl- то есть электронная оболочка атома натрия превращается в устойчивую оболочку атома благородного газа Ne – 1s22s22p6 (это натрий-ион Na+), а оболочка атома Cl – в оболочку атома благородного газа Ar - 1s22s22p63s23p6 (это хлорид-ион Cl-). Между ионами Na+ и Cl- возникают силы электростатического притяжения, в результате чего образуется соединение NaCl. Химическая связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением, называется электровалентной или ионной связью. Соединения, которые образовались путем взаимодействия ионов, называются гетерополярными или ионными. Ионные соединения образуют два элемента, резко отличных по электроотрицательности, например, атомы элементов главных подгрупп I и II групп с элементами главных подгрупп VI и VII групп. Ионных соединений сравнительно немного. Молекулы хлорида натрия NaCl существуют только в парообразном состоянии. В твердом (кристаллическом) состоянии ионные соединения состоят из закономерно расположенных положительных и отрицательных ионов. Молекулы в этом случае отсутствуют. Ковалентная связь является более общим типом химической связи. Теория связи объясняет возникновение ионной связи из ковалентной предельной односторонней поляризацией (смещением) общей электронной пары, когда последняя переходит во владение одного из соединяющихся атомов, в молекуле NaCl
В приведенном примере предельная односторонняя поляризация производится атомом хлора, проявляющим неметаллические свойства (электроотрицательность χсl =3,0). Молекулярное электронное облако (электронная пара) полностью смещается к атому хлора. Это равносильно переходу электрона от атома натрия к атому хлора. Очевидно, полярную ковалентную связь можно определить как разновидность ковалентной связи, которая претерпела лишь незначительную одностороннюю поляризацию (связующее электронное облако сместилось к атому с большей относительной электроотрицательностью). Она является промежуточной между ионной и неполярной ковалентной связями. Таким образом, в механизме возникновения неполярной ковалентной, полярной ковалентной и ионной связями нет принципиального различия. Они различаются лишь степенью поляризации (смещения) общих электронных пар. Предсказать полярность связи можно на сравнении значений относительной электроотрицательности атомов элементов. Чем больше разность относительных электроотрицательностей связанных атомов (обозначим ее через Δχ), тем сильнее выражена полярность. Предельно высокое значение Δχ в соединении CsF (4,0 – 0,86 = 3,14). Итак, химическая связь между атомами ионная если Δχ ≈ 2; при Δχ = 0 - эта связь неполярная ковалентная; в промежуточных случаях – полярная ковалентная. В действительности связи не бывают ионными на 100 %. Поэтому говорят о степени, или доле ионности связи. Ее определяют опытным путем. Оказывается, даже в таком соединении, как CsF, ионная связь выражена только на 89 %. Ионная связь в отличие от ковалентной связи характеризуется ненаправленностью в пространстве и ненасыщаемостью. Ненаправленность связи определяется тем, что каждый ион, представляющий собой как бы заряженный шар, может притягивать ион противоположного знака по любому направлению. Взаимодействие ионов противоположного знака не приводит к компенсации силовых полей: способность притягивать ионы противоположного знака у них остается по другим направлениям (ненасыщаемость).
  Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...  Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...  ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...  ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|
