ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Межатомная связь в молекулах (гомеополярная или ковалентная связь) из "Строение и свойства металлических сплавов " Причиной любого объединения атомов является взаимодействие электронов. Причина образования молекулы — уменьшение полной энергии двух атомов при их сближении. Это изменение энергии в основном связано с изменением энергии электронов, как кинетической, так и потенциальной (взаимодействие электронов между собой и с ядрами), а также энергии взаимодействия ядер между собой. [c.16] Не рассматривая детально различные приближения в теории молекул, отметим, что физической причиной понижения энергии при образовании молекулы являются притяжение электронов одновременно к обоим ядрам и неразличимость электронов. Каждый электрон концентрируется в области между ядрами в ней же резко растет плотность заряда. Таким образом, возникновение химической ковалентной связи сопровождается сгущением зарядового облака в пространстве между ядрами. При этом потенциальная энергия электрона вследствие его притяжения к обоим ядрам становится больше по абсолютной величине (оставаясь отрицательной), чем в случае притяжения электрона только к одному ядру, и общая энергия системы понижается. Увеличение плотности заряда в области между ядрами, по-видимому, возможно, если зарядовые облака электронов перекрываются. Степень перекрытия может служить приближенной мерой прочности связи. [c.16] В табл. 1 приведены энергии связей в молекулах из одинаковых атомов [3]. [c.17] Уменьшение энергий связи для тяжелых атомов (сверху вниз в группе исключения N, О, F) объясняется главным образом отталкиванием внутренних (заполненных) электронных оболочек. Атомы инертных газов в связь между собой не вступают. [c.17] Прочность связи, возникающей между атомами в молекуле, как уже указывалось, зависит от перекрытия зарядовых облаков (атомных орбит) спаренных электронов. Расчеты показывают, что перекрытие будет максимальным, если отказаться от четкого разделения орбит на s, р, с/-типы и предположить, что электроны находятся в смешанных состояниях. Об этом же говорят другие физические (спектры) и химические данные. Например, для молекулы СН4, в которой должны были бы возникать три связи, образованные р-электронами атома углерода, и одна связь, образованная s-электронами, все четыре связи оказываются эквивалентными. [c.18] Так возникло представление о смешанных или гибридных связях [4]. В случае метана смешанная связь должна, очевидно, содержать одну s-орбиту и три уз-орбиты ее называют гибридизацией sjD -типа. Таких типов гибридизации может быть много. Основным преимуществом гибридной орбиты является высокая степень направленности, позволяющая осуществить более полное перекрывание и, следовательно, образовать более прочную связь. Одно из главных условий эффективной гибридизации заключается в близости энергий соответствующих атомных орбит. Как уже было указано, у тяжелых элементов орбиты с -типа часто весьма близки по энергии к s- и р-орбитам следующего слоя. В никеле, например, энергии уровней 3d, 4s и 4р различаются менее чем на 6,4-10- дж (4 эв). Полинг первым показал, что подходящие комбинации этих орбит могут давать очень четко направленные гибридные орбиты, имеющие координационные числа и углы между связями, совершенно отличные от тех, которые можно ожидать от спаривания атомных s, р, с/-орбит. [c.19] Гибридизация или резонанс связей является лишь способом математического описания однако она позволяет наиболее адекватным образом применить понятие локализованной связи для описания опыта. [c.19] Вернуться к основной статье