Общие положения образования химической связи

Химическая связь в молекулах можно рассматривать как взаимодействие Валентных (внешних) электронов и ядер атомов (ядерно-электронная взаимодействие), в результате которой выделяется энергия химической связи и образуется стабильный молекулярный остов. 

Механизм образования химической связи можно рассмотреть на примере молекулы Н2. Учтем, что в одного неподвижного атома в любой точке пространства приближается второй атом. При этом, на соответствующем расстоянии в результате взаимодействия валентных электронов-нов освобождается энергия химической связи, а между двумя атомами возникать ют силы притяжения (силы химического взаимодействия). Но, начиная с расстояния между положительно заряженными ядрами атомов возрастают силы отталкивания. Поэтому потенциальная энергия Епот., Как векторная сумма сил притягивания и отталкивания, сначала (при сближении ядер) плавно падает, проходя через минимум, а затем резко возрастает . Таким образом, такая рас-стояние между атомами (в случае молекулы Н2 это 0,074 нм), которой соответствует максимум выделенной химической энергии и минимум потенциальной энергии Епот. (В случае молекулы Н2 это 435 кДж / моль). Рассмотренный механизм образования химической связи в молекуле Н2 характерный для большинства органических мо-лекул.

Для изображения химической связи в молекуле водорода (Н2), с учением теории квантовой механики, используют два основных метода - метод валентных связей (МВС) (рис. 1.3) и метод молекулярных орбита-лей (МО).

 

- Одна из образованных молекулярных орбиталей называется связующим, обозначается (s - или p-) и имеет меньшую энергию, чем соответствующая АО, вторая МО называется Разрыхляя, обозначается (s * - или p * -) и имеет большую энергию, по сравнению с соответствующей АО;

- Порядок заполнения (рост энергии) молекулярных орбиталей и-кий: s1s <s * 1s <s2s <s * 2s <s2p <py2p = pz2p <2p = 2p <s * 2р.

Основы "электронной теории валентности" принадлежат В. Косселя и Дж. Н. Льюису (1916 г.), согласно которой:

- Атомы, образующие химическую связь, стремятся к электронной кон-фигурации инертных газов;

- Атомы, образующие общую электронную пару, отдают или принимают электроны. Принцип заполнения наружных оболочек к конфигурации инертных газов при образовании химической связи называется правилом "октета" (октетного правилу). Необходимо отметить, что В. Коссель, изучавший полярные молекулы, пояснил образования ионного связи в полярных молекулах (NaCl, CaCl2), а Дж. Н. Льюис объяснил образования химической связи в неполярных молекулах (H2, N2, O2) . Термин "ковалентная связь" ввел Ленгмюр в 1919 году (дополненная теория Льюиса-Ленгмюра).

Кроме отмеченных основных типов химической связи: ионного, еще различают донорно-акцепторный (координационный) связь, водородная (hydrogen bond) и металлический.