Направленность химических связей. Молекулы NH3 и H2O . Принцип максимального перекрывания

НАПРАВЛЕННОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙ.

МОЛЕКУЛЫ и .

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 .

Как известно, электронная конфигурация атома кислорода:

т. е. орбитали 2-х электронов с неспаренными спинами, расположены под углом 900 друг к другу. При сближении атома водорода с атомом кислорода 1 электрон водородного атома создает химическую связь с электроном атома кислорода с антипараллельным спином. Согласно принципу максимального перекрывания эти связи создаются вдоль осей и , т. е. в угол должен быть равен 900. Однако опыты показывают, что этот угол равен 104,50. Это расхождение теории и практики можно объяснить следующим образом.

1.  Химическая связь полярная ковалентная. Электроотрицательность (ЭО) кислорода больше ЭО водорода, поэтому в связи электронное облако смещается к атому кислорода. Атом водорода заряжается положительно. В результате кулоновского отталкивания 2-х протонов угол увеличивается.

2.  В спины электронов, участвующих в связи параллельны, а это приводит к отталкиванию между ними.

Аналогично можно объяснить структуру молекул .

Известно, что электронная структура азота в основном состоянии:

т. е. 3 неспаренных электрона находятся на 3-х орбиталях. Согласно принципу максимального перекрывания связи будут располагаться вдоль осей с валентными углами, равными 900. Значит молекула .должна быть в виде пирамиды, на вершине которой находится атом .

Опыты показывают, что в валентные углы между связями . Разница между теоретическими и экспериментальными значениями валентных углов может быть объяснена так же как и в случае молекулы . Если бы не воздействие посторонних сил, то -электроны стремятся к образованию химических связей под углом 900 друг к другу.