Презентация на тему Химическая связь

катион К+
Ионная связь не обладает:
насыщаемостью
направленностью

повышенной электронной плотностью в области связывания.

Понятие валентности − неприменимо.

Чисто ионная связь не существует:
Na+0.9Cl-0.9 − доля ионности связи

любой другой ион.
Сила взаимодействия ионов определяются величиной их

упаковка анионов, катионы – в октаэдрических пустотах.
Координация (6,6)
Элементарная ячейка

PbO2

ГЦК упаковка катионов, анионы – в тетраэдрических пустотах.
Координация

СаF2, Аl2(SО4)3 ) − отражают лишь состав.
Ионные связи

Свойства ионных соединений
1. Высокие температуры плавления (тугоплавкие, высокопрочные, но хрупкие)
2. Низкая электропроводность в твердом состоянии
3. Высокая электропроводность в расплаве
4. Растворяются в полярных растворителях (в Н2О).

Соли с ионами близкого размера, как правило, хуже растворимы в воде, чем те, у которых размеры ионов сильно различаются

Mg(OH)2 < Ca(OH)2 < Sr(OH)2 < Ba(OH)2

MgSO4 > CaSO4 > SrSO4 > BaSO4

1.ОРИЕНТАЦИОННАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ ИЛИ ДИПОЛЬ-ДИПОЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ (эффект

Еориен увеличивается: а) с увеличением μмол;

б) с уменьшением расстояния
между молекулами;

в) с понижением температуры.

индуцированные (наведенные) диполи.
Еинд увеличивается:
1) с увеличением μмол

2. индукционная составляющая (Эффект Дебая) –
электростатическое взаимодействие полярной и неполярной молекул

увеличивается:
с увеличением поляризуемости молекул
с уменьшением расстоянию между центрами

молекул 0,4 – 0,5 нм, т. е. существенно больше

→ А – Н⋅⋅⋅В – R
водород способен глубоко

Нδ+ – Fδ- + Нδ+ – Fδ- → H – F … H – F

могут быть разными

водородных связей

альдегид
O
O
O
N
H

Е(н-связи) возрастает с увеличением ЭО и уменьшением размеров

-H ··· F(25–42) > -H ··· O (13–19) > -H ··· N –(8–21)

Несмотря на высокую ЭО у хлора Н- связь – Н…Сl- относительно слабая из-за большого размера атома хлора.

Энергия водородной связи имеет промежуточное значение между энергией ковалентной связи и вандерваальсовых сил.
У воды длина связи О–Н – 0,096 нм, а связи О…Н – 0,177 нм.

и других полимерных структур, например, зигзагообразных структур (НF)n, кольцевой

постоянную, температуру кипения и плавления, теплоту плавления и парообразования.

Н2О, НF и NН3 – аномально высокие Ткип и Тпл.

валентности рассматриваются как соединения высшего порядка и называются комплексными:

катион – [Аg(NH3)2]+ , анион – [Al(OH)6]3- – комплексные ионы – устойчивы и существуют самостоятельно как в растворах так и в узлах кристаллической решетки.

сфера
[ Аg(NH3) 2 ] Cl

внутренняя

внешняя

сферы

внешняя

внутренняя

сферы

внешняя сфера

[Al(OH)6]3–
Аg+, Аl3+ – комплексообразователи;
NН3, ОН– – лиганды;
2; 6

дентатность лиганда:

число связей от одного лиганда к центральному атому

моно-, би-, полидентатные лиганды, например:

лиганд NH3 – монодентатный
лиганд -NH2 – СН2 – СН2 – NH2- – бидентатный
лиганд (-NCS)- – амбидентатный – лиганды, которые могут координироваться различными своими атомами [V(-NCS)6]3– ,[Нg(-SCN)]2-

= -2 ⇒ [ Zn(CN)4]2–
Химическая связь в комплексных

Внешняя сфера удерживается около внутренней сферы за счет электростатического ион-ионного взаимодействия.
Используют несколько квантово-механических подходов: метод ВС, теория поля лигандов и метод МО.

p- или d10 – элементы.
Теория валентных связей

Между комплексообразователем и лигандами возникают ковалентные связи, образованные по донорно-акцепторному механизму.
Донор – лиганд (поставщика пары электронов)
Акцептор – комплексообразователь (наличие свободных АО)

Все вакантные орбитали комплексообразователя, принимающие участие в образовании связи одинаковы по энергии и по форме т. е. они гибридизованы.

пара электронов лигандов

sp3-гибридизация АО

Строение комплексного иона - тетраэдр

поля,
:CN–:CN–:CN–:CN–:CN–:CN–

Fe+3












3d 4s

d2sp3 - гибридизация орбиталей
структура комплекса – октаэдр.

были максимальны, а силы отталкивания минимальны.
Теория кристаллического поля.
Комплексообразователь –

Лиганды – точечные заряды (кристаллическое поле), связь между лигандами и центральным атомом – чисто ионная.

Лиганды влияют на энергетическое состояние d-электронов комплексообразователя. d-подуровень в окружении лигандов расщепляется.

(одинаковая энергия).

Под воздействием кристаллического поля лигандов происходит снятие вырождения

электронов ⇒
лиганды сильного поля ⇒ низкоспиновые комплексы.
В

Энергетическая диаграмма: расщепление d-АО в различных электростатических полях лигандов

максимально спариваются
Для 3d-элементов – спектрохимический ряд лигандов
(в порядке

I–< Br–< Cl– < F– < ОН– < ONO– < H2O < NCS– < NH3 < NO2– < NC– < CO

Границы между сильным и слабым полями лигандов провести сложно.

Например: [MnF6]2– лиганд F– – слабое поле,

[NiF6]2– лиганд F– – сильное поле.

0,6
Δ 0,4
4
-4
-2
2
dxydxzdyz
Распределение электронов на (n-1)d-орбиталях:
(зависит от силы поля лиганда)


В

3d

3dγ

3dε

3dγ

3dε

4;9

5

1;6

2;7

3;8

7;8

9

1;4

2;5

3;6

слабое поле

сильное поле

Е

Е

центральный атом – 3d – элемент ⇒ сила поля

Энергетическая диаграмма расщепления d-подуровня

внешнеорбитальный, т. к. взаимодействует внешний d- подуровень.

Магнитные свойства комплекса определяются числом неспаренных электронов на (n-1)dε, γ - орбиталях.
Если на (n-1)dε, γ - орбиталях имеются неспаренные электроны, комплекс – парамагнетик (слабые магнитные свойства)
Если на (n-1)dγ, ε - орбиталях нет неспаренных электронов, комплекс –диамагнетик ( нет магнитных свойств)
[Со(Н2О)6]2+ – парамагнетик

⇒ лиганды сильного поля
К. ч. 6 ⇒

Энергетическая диаграмма:

d2sp3 – гибридизация
структура комплекса – октаэдр
комплекс – внутриорбитальный, устойчивый, т. к. участвуют внутренние 5dγ-орбитали
комплекс – низкоспиновый, диамагнетик, т. к. нет неспаренных электронов.

– элемент ⇒ лиганды слабого поля ⇒

5d- элемент ⇒ лиганды сильного поля ⇒ плоско-квадратное расщепление

Комплекс [Au(NH3)4]3+

Энергетическая диаграмма:

6р

6s

5d

E

:NH3

:NH3

:NH3

:NH3

dsp2- гибридизация орбиталей

комплекс - низкоспиновый, диамагнетик (нет неспаренных электронов).

комплексообразователь – 3d- элемента
лиганды ⇒ слабого поля
тетраэдрическое расщепление

Энергетическая диаграмма:

4р

4s

3dγ

3dε

E

:Cl

:Cl

:Cl

:Cl

sp3-гибридизация АО
структура – тетраэдр
комплекс – высокоспиновый, непрочный, парамагнетик, т. к. есть неспаренные электроны на 3dε - орбиталях

dγ- и dε- орбиталями небольшая, возможен переход электрона с

При этом энергия кванта света должна быть точно равна энергии расщепления Δ, т. е. h ⋅ ν = Δ. Зная длину волны света (λ = c / ν), соответствующую окраске комплекса, можно рассчитать для того или иного лиганда Δ = ch / λ.

При замене в комплексе одних лигандов на другие, расположенные в спектрохими-ческом ряду левее (т. е. обладающие большей силой поля), значение Δ возрастает, и комплекс начинает поглощать лучи света с меньшей длиной волны. Это сказы-вается на изменении его окраски. Например,

ν в пределах от 8000 до 14000 см-1, что

При поглощении веществом определенной части спектра само вещество является окрашенным в «дополнительный» цвет:

Видимый спектр имеет следующие длины волн (нм):

более реакционноспособен, чем [Fe(CN)6)]4- – «внутренняя гибридизация –

Условия , благоприятствующие обмену лигандов :

внешняя гибридизация
наличие у комплексообразователя свободных «внутренних» d-орбиталей.

Реакционная способность комплексных соединений определяется скоростью обмена лигандов на другие ионы или молекулы в растворе.