Полярная и неполярная ковалентная связь

Ковалентная неполярная связь – связь между атомами с одинаковой ЭО, когда общие электронные пары находятся на одинаковом расстоянии от обоих взаимодействующих атомов и в равной степени принадлежат им обоим.

Ковалентная полярная связь – связь между атомами с незначительно различающейся ЗО, когда общие электронные пары смещены в сторону более ЭО химического элемента (разность ЭО < 1,7).

Гибридизация электронов

Гибридизация орбиталей — гипотетический процесс смешения разных (s, p, d) орбиталей центрального атома многоатомной молекулы с возникновением того же числа орбиталей, эквивалентных по своим характеристикам. Виды гибридизации

[править]sp-гибридизация

sp-гибридизация

Происходит при смешивании одной s- и одной p-орбиталей. Образуется две равноценные sp-атомные орбитали, расположенные линейно под углом 180 градусов и направленные в разные стороны от ядра атома углерода. Две оставшиеся негибридные p-орбитали располагаются во взаимно перпендикулярных плоскостях и участвуют в образовании π-связей, либо занимаются неподелёнными парами электронов.

[править]sp²-гибридизация

sp²-гибридизация

Происходит при смешивании одной s- и двух p-орбиталей. Образуется три гибридные орбитали с осями, расположенными в одной плоскости и направленными к вершинам треугольника под углом 120 градусов. Негибридная p-атомная орбиталь перпендикулярна плоскости и, как правило, участвует в образовании π-связей

[править]sp³-гибридизация

sp³-гибридизация

Происходит при смешивании одной s- и трех p-орбиталей, образуя четыре равноценные по форме и энергии sp3-гибридные орбитали. Могут образовывать четыре σ-связи с другими атомами или заполняться неподеленными парами электронов.

Оси sp3-гибридных орбиталей направлены к вершинам правильного тетраэдра. Тетраэдрический угол между ними равен 109°28', что соответствует наименьшей энергии отталкивания электронов. Так же sp3-орбитали могут образовывать четыре σ-связи с другими атомами или заполняться неподеленными парами электронов.

Гибридизация и геометрия молекул

Представления о гибридизации атомных орбиталей лежат в основе теории отталкивания электронных пар Гиллеспи-Найхолма. Каждому типу гибридизации соответствует строго определённая пространственная ориентация гибридных орбиталей центрального атома, что позволяет её использовать как основу стереохимических представлений в неорганической химии.

В таблице приведены примеры соответствия наиболее распространённых типов гибридизации и геометрической структуры молекул в предположении, что все гибридные орбитали участвуют в образовании химических связей (отсутствуют неподелённые электронные пары)^[1].

Тип гибридизации	Число гибридных орбиталей	Геометрия	Структура	Примеры
sp		Линейная		BeF2, CO2, NO2^+
sp^2		Треугольная		BF3, NO3^–, CO3^2–
sp^3		Тетраэдрическая		CH4, ClO4^–, SO4^2–, NH4^+
dsp^2		Плоскоквадратная		Ni(CO)4, XeF4
sp^3d		Гексаэдрическая		PCl5, AsF5
sp^3d^2		Октаэдрическая		SF6, Fe(CN)6^3–, CoF6^3–

 

Свойства гибридизированных ковалентных связей

Сигма и пи связь

Сигма- и пи-связи (s- и p-связи), ковалентные химические связи, характеризующиеся определенней, но различной пространственной симметриейраспределения электронной плотности. Как известно, ковалентная связь образуется в результате обобществления электронов взаимодействующихатомов. Результирующее электронное облако s-связи симметрично относительно линии связи, т. е. линии, соединяющей ядра взаимодействующихатомов. Простые связи в химических соединениях обычно являются (т-связями (см. Простая связь). Электронное облако p-связи симметрично относительно плоскости, проходящей через линию связи (рис. 1, б), причём в этой плоскости (называемой узловой) электронная плотность равна нулю. Употребление греческих букв s и p связано с соответствием их латинским буквам s и р в обозначении электронов атома, при участии которых впервые появляется возможность для образования s- и p-связей соответственно. Поскольку облака атомных р-орбиталей (px, ру, pz) симметричны относительно соответствующих осей декартовых координат (х, у, z), то, если одна р-орбиталь, например pz, принимает участие в образовании s-связи (ось z — линия связи), две оставшиеся р-орбитали (px, py) могут принять участие в образовании двух p-связей (их узловые плоскости будут yz и xz соответственно; см. рис. 2). В образовании s и p-связей могут принять участие также d- (см. рис. 1) и f-электроны атома. Если между атомами в молекуле возникают одновременно как s-, так и p-связи, то результирующая связь является кратной (см. Кратные связи,Двойная связь, Тройная связь, а также Валентность).   Рис. 1. Схематическое изображение пространственной ориентации орбиталей при образовании s-связи в результате s — s-, s — ps-, ps — ps-взаимодействий (а) и p-связи в результате pp —, pp —, dp — dp — взаимодействий (б). Рис. 2. Схематическое изображение облаков px-, ру-, pz- электронов. Показаны оси декартовых координат и узловые плоскости px- и ру-орбиталей.

Дипольный момент