Слайд 2
Дипольный момент – количественная характеристика полярности связи
μ
= qэфф⋅lдип
qэфф– эффект. заряд,
lдип – длина диполя
Дебай (D):
1D = 3,33 . 10-30 Кл⋅м
[Кл•М]
Слайд 3
Дипольный момент – векторная величина, направленная от
(+)
к (–)
Различают дип. моменты хим. связи и молекул
μмол.
= Σ μсв
Слайд 5
Донорно-акцепторный механизм образования связи
связывающие электронные пары образуются объединением
пары валентных электронов одного атома (донора) со свободной АО
другого атома (акцептора)
Пример:
BF3 + F – = BF4–
B
F
Слайд 6
Кратность хим. связи - число общих электронных пар,
реализующих связь между двумя атомами
Чем выше кратность связи, тем
она прочнее (кратности > 3 не бывает)
Кратность обусловлена характером перекрывания АО
Молекула F2 O2 N2
Кратность связи 1 2 3
Е св, кДж/моль 159 494 945
Слайд 7
Гибридизация АО
Это математический прием отыскания новых волновых функций,
удовлетворяющих условию равнопрочности образуемых связей и уменьшению энергии
Слайд 8
Основные положения гибридизации
Гибридизуются только орбитали центрального атома
Гибридизуются
АО с близкой энергией
Число гибридных орбиталей равно суммарному числу
исходных орбиталей
Слайд 9
Гибридные орбитали более вытянуты в пространстве и обеспечивают
более полное перекрывание с соседними атомами
Гибридные орбитали участвуют только
в образовании σ-связей
Теория гибридизации объясняет направленность ковалентной связи и геометрическое строение молекул и кристаллов
Слайд 10
При образовании молекулы BeCl2 происходит гибридизация АО Be
Be (2s2)
Cl(3s23p5)
SP – гибридизация
180°
Слайд 11
AlCl3
sp2 - гибридизация
3s23p1
Al
Al*
120°
Слайд 12
Скелетная и пространственная модели молекулы метана
Слайд 13
sp3d2 – гибридизация
SF6
S 3s23p4
F 2s22p5
Слайд 14
В гибридизации могут участвовать:
Одноэлектронные орбитали
Орбитали со спаренными электронами
Орбитали
без электронов
Геометрия молекул и валентные углы зависят от типа
орбиталей
Слайд 15
Орбитали, участвующие в образовании хим. связи наз-ся связывающими
Орбитали,
не участвующие в образовании хим. связи наз-ся несвязывающими
Слайд 17
Метод ОЭПВО (метод Гиллеспи)
(отталкивание электронных пар валентной оболочки)
Объясняет
геометрическое строение молекул с различными орбиталями: связывающими и несвязывающими
Слайд 18
Основные положения метода МО
В образовании хим.св. могут участвовать
как пара, так и один электрон
Состояние электронов в молекулах
соответствует принципам min энергии, Паули и Гунда
Слайд 19
АО должны быть близкими по энергии
Из n
АО образуется n МО
МОразр → σs*
ns(АО) + ns(АО)
МОсвяз
→ σs
σpx*
npx(АО) + npx(АО)
σpx
πy* πz*
npypz(АО) + npypz(АО)
πy πz
Слайд 20
Связывающие и разрыхляющие МО
Для нахождения волновых функций МО
используют метод ЛКАО
Из двух перекрывающихся АО образуютсяся две МО
МОсв
– min энергия
МОр – max энергия
Слайд 21
Распределение электронов по МО в Н2
МОр
МОсв
АО
АО
Слайд 22
Энергетическая диаграмма позволяет определить:
Магнитные свойства вещества
Порядок (кратность) связи
в молекуле
Порядок связи =
Увеличивается или уменьшается порядок связи при
отрыве или присоединении электрона
Σeсвяз - Σeразр
2
Слайд 23
Изоэлектронные частицы
N2, CO, NO+
имеют одинаковый набор МО,
их одинаковую энергетическую последовательность, заселенность электронами и одинаковый порядок
связи
Слайд 26
Электронная формула молекулы
O2
(KK)σs2σs*2σpx2 πy2πz2πy*1πz*1
Обозначение (KK)
относится к внутренним электронам в O2
N2
(KK)σs2σs*2σpx2πy2πz2
Слайд 27
Ионная связь
Это предельный случай полярной ковалентной связи,
когда степень ионности > 50%
или ΔЭО > 1,9
Пример:
ЭОMg=1,2; ЭОО=3,5
ΔЭО = 2,3
Слайд 28
Ионная связь
Энергия связи определяется силами электростатического взаимодействия
противоположно заряженных ионов
Ионные соединения состоят из огромного числа ионов,
связанных в одно целое силами электростатического притяжения
Слайд 29
В соединениях с большой долей ионности связи возникают
не молекулы, а твердые тела с ионным кристаллическим строением
Слайд 31
Свойства
ионной связи:
- ненаправленность
- ненасыщаемость
Слайд 32
Ненаправленность и ненасыщаемость
В ионном соединении каждый ион притягивает
к себе независимо от направления неограниченное число противоположно заряженных
ионов из-за сил электростатического взаимодействия
Взаимное отталкивание противоионов ограничивает их число в окружении каждого иона
Слайд 35
Ионные соединения при обычных условиях – твердые и
прочные, но хрупкие вещества
При плавлении и растворении в воде
они распадаются на ионы (электролитическая диссоциация) и проводят электрический ток, т.е. являются электролитами
Слайд 36
Поляризация
Это влияние друг на друга ионов, которое приводит
к деформации электронных оболочек
Причина - действие электрического поля,
создаваемого соседними противоположно заряженными ионами
В результате электронная оболочка смещается в сторону соседнего иона и деформируется
Слайд 37
Поляризуемость - деформация электронного облака в электрическом поле
Поляризующая
способность - деформирующее влияние на другие ионы
Слайд 38
Поляризуемость иона
возрастает с ув-м размеров иона
Li+ –
Na+ – K+ – Rb+ – Cs+
F-– Cl-–
Br-– I-
радиус увеличивается
поляризуемость возрастает
rкат < rат < rан
поэтому поляризуемость анионов выше поляризуемости катионов
Слайд 39
Поляризующая способность ионов
зависит от заряда, размера и типа
иона
Чем > заряд иона, тем > его поляризующее действие
При
одном и том же заряде напряженность электрического поля вблизи иона тем >, чем < его размеры
Слайд 40
Катионы d-элементов обладают (при одном и том же
заряде и близком радиусе) большей поляризующей способностью, чем катионы
s- и p-элементов
Анионы характеризуются поляризуемостью, а катионы поляризующей способностью
Слайд 41
Влияние поляризации на свойства соединений:
растворимость
термическая устойчивость
окраску
Слайд 42
Пример
AgCl хуже растворим в воде, чем NaCl
и KСl
Причина
более сильное поляризующее действие Ag+ на Cl–
и связи становятся более ковалентны в AgCl, что ухудшает его растворимость в воде
Слайд 43
Пример: Оксо-кислоты менее устойчивы при нагревании, чем их
соли
Причина - сильное поляризующее действие Н+. Внедряясь в анион,
протон снижает его заряд, ослабляет в нем хим. связи и делает его менее устойчивым, поэтому кислоты легко разлагаются на воду и оксид
Слайд 44
Металлическая связь
образуется в металлах и их сплавах Осуществляется
между ионами, атомами металлов и делокализованными электронами в кристаллич.
решетке
Причина: невысокие Еиониз. металлов обусловливают легкость отрыва валентных электронов от атомов и перемещение по всему объему кристалла
Результат: высокая тепло- и электропроводность
Слайд 45
Природа металлической связи основана на обобществлении валентных электронов,
т.к. валентных электронов меньше, чем вакантных орбиталей, валентные электроны
могут переходить с одной орбитали на другую
Слайд 46
Теория электронного газа
Все валентные электроны свободны и принадлежат
всей кристаллической решетке. Совокупность электронов называется электронным газом
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Слайд 47
Метод МО – Зонная теория
ΔЕ – ширина запрещенной
зоны
АО Е Кристал Е
АО
ΔЕ
Зона
проводимости
Валентная зона
Запрещенная зона
Слайд 48
ΔЕ = 0 для металлов
ΔЕ ≥ 4,0 эВ
для диэлектриков
ΔЕ от 0 до 4,0 эВ для полупроводников
Металлическая
связь ненасыщенна и ненаправлена
Слайд 49
Межмолекулярные взаимодействия
называют силами Ван дер Ваальса
Обеспечивает переход
из одного агрегатного состояния в другое, определяет многие физические
свойства: Тпл, Ткип, электро- и теплопроводность, твердость, плотность и др.
Три типа межмолекулярных взаимодействий, обусловленных электростатическим притяжением молекул
Слайд 50
Ориентационные силы действуют между близкорасположенными полярными молекулами, противоположно
заряженные полюса которых притягиваются друг к другу
Слайд 51
Индукционные силы возникают между полярной и неполярной молекулами
благодаря поляризуемости неполярных молекул
Электроны и ядра неполярной молекулы смещаются
в противоположных направлениях под действием электрического поля полярной молекулы
Слайд 52
Дисперсионное взаимодействие (наиболее универсальное)
Возникает в неполярных молекулах, т.е.
возникают мгновенные диполи в результате взаимного притяжения в любой
момент времени вследствие несовпадения электрических центров тяжести электронного облака и ядер, вызванного их независимым колебанием
Слайд 53
Водородная связь
Периоды
t°
кипения
Слайд 54
Водородная связь бывает внутримолекулярная (чаще в орг. молекулах)
и межмолекулярная (HF, NH3, H2O, H2O2, H2SO4, H3PO4)
Возникает мостиковая
связь между положительно поляризованным атомом водорода одной молекулы и отрицательно поляризованным атомом (N, O, или F) другой молекулы
Слайд 55
Cхема образования водородной связи
между молекулами H2O
Н О
Н
О
Н
Н
Н О
Н
:О
Н
Н