Всего на сайте:
119 тыс. 927 статей

Главная | Химия

Химическая связь  Просмотрен 63

Учебное пособие

Под редакцией профессора Рябухина Ю.И.

 

Химическая связь: Учебное пособие / Рябухин Ю. И., Бурлинов А.А. / Под редакцией доктора хим. наук Рябухина Ю.И. – Астрахань: Астрахан. гос. техн. ун-т, 2010

Предназначено для студентов инженерно-технических нехимических специальностей.

Соответствует Государственным образовательным стандартам высшего профессионального образования

Ил.: 15 рис., табл.: 1,библиография: назв., прилож.

Печатается по решению кафедры «Общая, неорганическая и аналитическая химия» (протокол № от 2010 г.)

Рецензент: канд. хим. наук, доцент Лебедева А.П.

© Рябухин Ю.И., 2010

© АГТУ, 2010

 

ВВЕДЕНИЕ

В природе химические элементы в виде свободных атомов (за исключением благородных газов – элементов VIIIА-группы) практически не встречаются. Обычно атомы элемента взаимодействуют либо друг с другом, либо с атомами других элементов. Они образуют химические связи, с возникновением соответственно простых или сложных веществ. В то же время и молекулы вещества взаимодействуют друг с другом.

Учение о химической связи составляет основу всей теоретической химии.

Химическая связь[1]– это совокупность сил, связывающих атомы или молекулы друг с другом в более устойчивые структуры – молекулы или кристаллы.

Образование молекул и кристаллов обусловлено главным образом кулоновским притяжением между электронами и атомными ядрами.

Природа химической связи была уяснена лишь после открытия законов квантово-волновой механики, управляющих микромиром. Современная теория отвечает на вопросы, почему возникает химическая связь и какова природа сил, обусловливающих её.

Образование химических связей — процесс самопроизвольный, в противном случае не существовало бы ни простых, ни сложных веществ. С термодинамической точки зрения причиной образования химической связи между частицами (атомами или молекулами) является уменьшение энер­гии системы.

Образование химической связи сопровождается выделением энергии, а разрыв химической связи требует затраты энергии.

Характеристиками химической связи является энергия и длина связи.

Энергия химической связи — это количество энергии, выделяющейся в процессе образования химической связи и характеризующей её прочность; энергию связи выражают в кДж на 1 моль образовавшегося вещества (Есв, кДж/моль).[2]

Чем больше энергия химической связи, тем связь прочнее. Энергию химической связи оценивают, сравнивая с состоянием, предшествующим образованию связи (для двухатомных молекул). Для трёх- и многоатомных молекул с одинаковым типом связи рассчитывают среднюю энергию связи (например, для Н2 О и СН4).

 

Средняя энергия связи в молекуле определяется делением энергии образования молекулы на число связей.

Длиной химической связи называют расстояние между ядрами атомов в молекуле.

Длина связи обусловлена размерами реагирующих атомов и степенью перекрывания их электронных облаков.

Например: для фтороводорода и иодоводорода:

LHF < LHI

 

В зависимости от типа соединяемых частиц различают внутримолекулярные связи, за счёт которых образуются молекулы, и межмолекулярные связи, приводящие к образованию ассоциатов из молекул или к связыванию отдельных групп в молекуле. Эти виды связей резко отличаются по величине энергии: для внутримолеку­лярных связей энергия составляет 100–1000 кДж/моль[3], а для межмолекулярных связей обычно не превышает 40 кДж/моль.

Рассмотрим образование внутримолекулярной химиче­ской связи на примере взаимодействия атомов водорода.

При сближении двух атомов водорода между их внешними электронами с антипараллельными спинами происходит сильное обменное взаимодействие, приводящее к появлению общей электронной пары. При этом увеличивается электронная плотность в межъядерном пространстве, что способствует притяжению ядер, взаимодействующих атомов. В результате энергия системы уменьшается и система становится более устойчивой - между атомами возникает химическая связь (рис.1).

 

 

 

 

 

Рис. 1 «Механизм образования химической связи между атомами водорода»

 

Система имеет минимум энергии при определенном расстоянии между ядрами атомов; при дальнейшем сближении атомов энергия начинает увеличиваться вследствие возрастания сил отталкивания между ядрами.

В зависимости от того, каким образом взаимодействует общая электронная пара с ядра­ми соединяемых атомов, различают три основных типа химической связи: ковалентную, ионную и металлическую ,а также водородную связь.

 

Предыдущая статья:Переносимость Следующая статья:КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ
page speed (0.0112 sec, direct)