Направленность ковалентной связи. Сигма и П-связи. Гибридизация атомных орбиталей

Перекрывание электронных облаков при образовании ковалентных связей возможно только при определенной их ориентации в пространстве – отсюда направленность ковалентных связей, приводящая к той или иной стереохимии молекул, т.е. к определенной их форме.

1)AA, BB. Этот тип молекул характерен для Н₂ (сигма-связь), галогенов, и соединений Н с галогенами. Молекулы водорода имеют линейную структуру. Химическая связь действует по кратчайшему расстоянию, связывая атомы сигама-связью.

2)А₂В. Этот тип характерен для соединений, образованных элементами главной подгруппы 6-ой группы: Н₂О, Н₂S.(см.рис) ( Н₂О – угол –105⁰, Н₂S – 92⁰ 35’) Максимальная плотность возникает при темп.=4 градуса цельсия.

3)А₃В. Элементы главной подгруппы 3 группы(N,P,As,Sb). NH₃ – тетраэдр.

4)А₄ВГлавная подгруппа 4 группа(Si,C,Ge,Sn). СН₄ – электроны последнего уровня углерода – s²p². После возбуждения - sp³. Гибридизация электронных облаков. s²p² ® sp³ ® q⁴ Гибридизация требует затрат энергии, но эта энергия компенсируется при протекании реакции образования связи. Все связи энергетически равноценны.

5)АВ₃– характерно для соединений гл. подгруппы 3-ей группы.(B,Al,Ga,In,Tl) BCl3. s²p ® sp² ® q³.

6)АВ₂ –для некоторых соединений, образованными элементами главной подгруппы 2 группы. ВеCl₂ (линейная структура, угол – 180⁰). sp ®spа q² d² sp³ ® q⁶.

Если в молекуле имеется кратная связь между атомами (двойная и тройная), то только одна связь является прочной - сигма-связь. Видно на примере этилена. S²p²->sp³->sp²p->q³p – неполная гибридизация. Поскольку сигма связи действуют по кратчайшему расстоянию, повышенная электронная плотность оказывается в области между ядрами, за счет чего происходит стягивание ядер. В случае пи-связи повышенная плотность возникает вдали от межъядерной линии, дополнительное стягивание не возникает.

Гибридизация: sp- 180 (ZnCl₂), sp²,dp²,sd²-120 (BCl₃,AlF₃), sp³,sd³ 109.28(CH₄,SiH₄),

Dsp²-плоский квадрат – 90 ( ), dsp³-триагональная бипирамида – 90, 120 (PF₅), d²sp³ – 90 – октаэдр (SF⁶, ), d⁴sp³ – додекаэдр ( )

Ионная (электронная) связь.

Ионная связь – такая связь, при которой преобладают электростатические взаимодействия между атомами. И.с. возникает между элементами, которые значительно отличаются по величинам электроотрицательности. (NaCl: Na – e -> Na^{+ ;} Cl + e -> Cl^- ; Na⁺ + Cl^- -> NaCl

Ионы натрия и хлора сближаются, пока силы притяжения не компенсируются силами отталкивания одноимённых зарядов электронных оболочек. Ионы занимают в пространстве строго определённое место. Если взаимодействуют тв. Na и г. Cl, то образуется твердокристаллическая решётка NaCl. Если взаимодействие происходит в растворе – ионы Na и Cl – в сольватированном виде (в сл. воды – в гидротированном). Вокруг ионов образуется оболочка растворителя. При кристаллизации из раствора образуется кристаллическая решётка. Валентность атомов в соединениях определяется по числу потерянных или приобретённых электронов. Координационное число показывает сколько ионов противоположного знака в растворе ион данного знака (к.ч. Na=6, к.ч. Cl=6). Понятие молекулы не применимо в случае ионной связи. Весь кристалл представляет собой одну гигантскую молекулу. Соединений с чисто ионной связью не существует (имеет место определённая ковалентность). Электростатическое взаимодействие очень мощное. Это объясняет высокую прочность соединений с ионной связью, высокую температуру плавления и кипения. Соединения с ионной связью – проводники второго рода.