НАПРАВЛЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ. МОЛЕКУЛЫ и

НАПРАВЛЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ.
МОЛЕКУЛЫ NH 3 и H 2O .
ПРИНЦИП МАКСИМАЛЬНОГО ПЕРЕКРЫВАНИЯ
Теория Гайтлера-Лондона в обобщенном виде послужила основой
метода валентных связей (МВС). Согласно МВС:
1.Каждая
химическая
связь
создается
парой
электронов
с
антипараллельными спинами, участвующих в химической связи атомов. При
этом электронные облака перекрываются и в пространстве между ядрами
образуется
область
с
высокой
плотностью
заряда.
В
результате
потенциальная энергия системы уменьшается и возникает химическая связь.
2.Химическая связь всегда образуется в том направлении, где
перекрывание электронных облаков максимально. Это утверждение носит
название
принципа
максимального
перекрывания.
Наиболее
сильная
химическая связь создается с той из 2-х орбиталей рассматриваемого атома,
которая с орбиталью другого атома создает большее перекрывание.
Основываясь
на
этих
утверждениях,
МВС
дает
объяснение
направленности ВС. Рассмотрим для примера молекулу H 2O .
Как известно, электронная конфигурация атома кислорода:
8O : 1s 2 2s 2 2 p 4  1s 2 2s 2 2 px 2 py 2 pz
электронов
т.е.
орбитали
2-х
с неспаренными спинами, расположены под углом 900 друг к
другу. При сближении атома водорода с атомом кислорода 1 s электрон
водородного атома создает химическую связь с 2 p электроном атома
кислорода с антипараллельным спином. Согласно принципу максимального
перекрывания эти связи создаются вдоль осей OX и OY , т.е. в H 2O угол
HOH должен быть равен 900. Однако опыты показывают, что этот угол
равен 104,50. Это расхождение
следующим образом.
теории и
практики можно объяснить
1.
Химическая
связь
OH
полярная
ковалентная.
Электроотрицательность (ЭО) кислорода больше ЭО водорода, поэтому в
связи O  H электронное облако смещается к
водорода
заряжается положительно. В
атому кислорода. Атом
результате кулоновского
отталкивания 2-х протонов угол H  O  H увеличивается.
2.
В
H 2O
параллельны, а
спины
электронов,
участвующих
в
связи
O H
это приводит к отталкиванию между ними.
Аналогично можно объяснить структуру молекул NH 3 .
Известно, что электронная структура азота 7 N в основном состоянии:
1s 2 2 s 2 2 p x 2 p y 2 p z т.е. 3 неспаренных электрона находятся на 3-х
орбиталях. Согласно принципу максимального перекрывания N  H связи
будут располагаться вдоль осей OX , OY , OZ с HNH валентными углами,
равными 900. Значит молекула NH 3 .должна быть в виде пирамиды, на
вершине которой находится атом H 2 .
Опыты показывают, что в
NH 3
валентные углы между связями
N  H  107,3o . Разница между теоретическими и экспериментальными
значениями валентных углов может быть объяснена так же как и в случае
молекулы H 2O . Если бы не воздействие посторонних сил,то p -электроны
стремятся к образованию химических связей под углом 900 друг к другу.