Химическая связь.

 

Образование химического соединения происходит в результате взаимодействия атомов, которое приводит к образованию химической связи между ними. При этом понижается энергия системы, т.е. она переходит в более устойчивое состояние.

Различают четыре основных вида химической связи:

1) ковалентная;

2) ионная;

3) металлическая;

4) водородная.

Теория химического строения (А.М. Бутлеров,1861).

1. Соединения атомов в молекулу происходит в соответствии с валентностью этих атомов.

2. Атомы в молекуле соединяются в определенной последовательности.

3. Свойства молекул зависят от их состава и строения.

4. Атомы в соединении оказывают взаимное влияние друг на друга.

На основании этой теории были предложены структурные формулы соединений и были объяснены многие явления, например, изомерия органических соединений. При этом теория не объяснила саму природу химической связи.

Метод валентных связей – метод ВС (В.Г. Гайтлер, Ф. Лондон, 1927).

Эти ученые предложили квантово - механическое описание электронного строения молекул на основании решения уравнения Шредингера при определенном приближении, в котором учитывалось только взаимодействие электронов со своим и чужим ядром.

1. Ковалентная связь осуществляется двумя электронами с противоположными спинами, которые принадлежат одновременно двум различным атомам.

2. Взаимное перекрывание валентных электронных облаков двух атомов приводит к образованию электронного облака молекулы, у которого максимальная электронная плотность располагается в пространстве между ядрами, вызывая их притяжение, т.е. осуществляя связь между ними.

3. Связь между атомами в молекуле тем прочнее, чем больше перекрывание облаков.

Этот метод объяснил образование ковалентных связей, в частности, s - и p - связей, но не объяснил существование ионов F₂⁺, O₂⁺,H₂⁺, магнитные свойства многих молекул, например, О₂, образование равноценных связей, например, в ионе NH₄⁺, существование различных углов в молекулах.

Метод гибридизации электронных орбиталей (Л. Полинг).

1. Из s-, p-, d- электронных облаков атомов формируются смешанные (гибридные) облака, которые образуют химические связи, равные по своей энергии и имеющие определенное направление в пространстве.

2. При этом обеспечивается более полное взаимное перекрывание электронных облаков, т.е. образуются более прочные связи

 

Установить тип гибридизации и геометрию молекулы можно так:

1) определить центральный атом (ц.а.).

2) определить координационное число (к.ч.) – число координирующихся атомов или групп атомов вокруг центрального атома.

3) представить электронную структуру ц.а., определить число валентных электронов (ВЭ).

4) определить степень окисления (СО).

5) определить число s - связей (s = к.ч.)

6) определить число p - связей (p = СО - s)

7) определить количество неподеленных электронных пар (НЭП) – половина разности между числом валентных электронов (ВЭ) и числом электронов, участвующих в образовании химической связи.

8) определить число орбиталей (НЭП + s)

9) определить тип гибридизации.

10) определить геометрическую форму молекулы.

11) указать величину валентного угла и полярность связи

 

 

3.3 Комплексные соединения.

 

Комплексные соединения – химические соединения, образованные сочетанием отдельных компонентов и представляющие собой сложные ионы и молекулы, способные к существованию как в кристаллическом, так и в растворенном состоянии.

Основополагающие представления о комплексных соединениях ввел в науку Альфред Вернер (1898). В развитие химии комплексных соединений большую роль сыграли труды Л.А. Чугаева и его многочисленных учеников – И.И. Черняева, А.А. Гринберга, В.В. Лебединского и др.

В молекуле комплексного соединения один из атомов занимает центральное место и называется комплексообразователем или центральным атомом. Рядом располагаются или координируются противоположно заряженные ионы или нейтральные молекулы, называемые лигандами. Комплексообразователь и лиганды образуют внутреннюю сферу комплексного соединения. Общее число s - связей, образуемых комплексообразователем с лигандами, называется координационным числом центрального иона. По числу s - связей, образуемых лигандом с комплексообразователем, лиганды делятся на моно –, ди – и поли – дентантные.

За пределами внутренней сферы комплексного соединения находится его внешняя сфера. Ионы, находящиеся во внешней сфере, связаны с комплексным ионом силами электростатического взаимодействия и в растворах легко отщепляются подобно ионам сильных электролитов. Лиганды, находящиеся во внутренней сфере, связаны с комплексообразователем ковалентными связями и их диссоциация в растворе протекает в растворе в незначительной степени.

Название комплексных солей образуют по общему правилу: сначала называют анион, а затем катион в родительном падеже. Название комплексного катиона составляют так: сначала указывают числа (ди -, три -, тетра -, пента -, гекса -) и названия отрицательно заряженных лигандов с окончанием «о» (Cl^- - хлоро, SO₄^2- - сульфато, OH ^- - гидроксо), затем указывают числа и названия нейтральных лигандов, причем вода называется аква, а аммиак – аммин, последним называют комплексообразователь, указывая его валентность.

[Pt(NH₃)₃Cl]Cl – хлорид хлоротриаминплатины (II)

[Co(H₂O)₅Br]SO₄ – сульфат бромопентаамминкобальта (III)

Название комплексного аниона составляют аналогично названию катиона и заканчивают суффиксом «ат».

Ba[Cr(NH₃)₂(SCN)₄]₂ – тетрароданодиамминхромат (III) бария

(NH₄)₂[Pt(OH)₂Cl₄] – тетрахлордигидроксоплатинат (IV) аммония

Название нейтральных комплексных частиц образуют так же как и катионов, но комплексообразователь указывают в именительном падеже.

[Pt(NH₃)₂Cl₂] – дихлордиамминплатина.

Внешнесферная диссоциация комплексных солей происходит в водных растворах практически полностью

[Ag(NH₃)₂]Cl ® [Ag(NH₃)₂]⁺ + Cl^-

Эта диссоциация называется первичной.

Обратимый распад внутренней сферы комплексного соединения называют вторичной диссоциацией

[Ag(NH₃)₂]⁺ «Ag⁺ + 2NH₃.

Данный процесс обратим и характеризуется константой равновесия – константой нестойкости

Чем устойчивее комплексный ион, тем меньше его константа нестойкости.