Методы описания связи

Метод валентных связей (ВС) – основан на следующих положениях:

- химическая связь между двумя атомами возникает как результат перекрывания атомных орбиталей (АО) с образованием электронных пар;

- атомы обмениваются между собой электронами, образующими связывающие пары; возникающая энергия притяжения вносит основной вклад в энергию химической связи. Дополнительный вклад в энергию связи дают кулоновские силы взаимодействия частиц (в случае полярной связи);

- в соответствии с принципом Паули химическую связь образуют электроны с антипараллельными спинами;

- характеристики химической связи – энергия, длина, полярность и т.д. – определяются типом перекрывания АО.

Метод ВС хорошо объясняет ковалентный тип связи, наглядно демонстрируя ее насыщаемость (обусловленную числом валентных электронов), направленность (зависящую от типа электронных орбиталей и типа их гибридизации) и поляризуемость, грубо оцениваемую по разности электроотрицательностей. Количественной основой метода ВС является уравнение Шредингера, которое впервые решили для молекулы водорода в 1927 г. В. Гайтлер и Ф. Лондон.

Методы изучения химической связи

1. Изучение дипольных моментов в растворе и газообразном состоянии с применением переменного электрического поля.

2. Изучение атомных, электронных, ядерных спектров в различсных областях электро – магнитного излучения (ИК, УФ и др.).

Углы между связями определяют, главным образом, на основании спектроскопических исследований или дифракционных методов. Исследование вращательных спектров в микроволновой, ИК-, видимой, УФ- областях спектра позволяют определить моменты инерции молекул, по данным которых можно вычислить межъядерные расстояния и углы между связями.

3. Изучение магнитной восприимчивости (степени намагничиваемости вещества в магнитном поле), которая определяется наличием и числом неспаренных электронов.

4. Ядерно – магнитный резонанс – ЯМР – позволяет наблюдать состояние ядерных спинов при наложении внешнего магнитного поля.. Мощный аналитический инструмент, применяемый для выявления молекулярных структур и исследования динамического поведения веществ в растворах и твёрдой фазе.

5. Электронный парамагнитный (спиновый) резонанс – ЭПР – используется для исследования веществ с одним или несколькими неспаренными электронами.

Вопросы для самоконтроля

1) Как образуется химическая связь?

2) Что означает термин «валентность»?

3) Как классифицируют химическую связь?

4) Какими количественными характеристиками описывают химическую связь?

5) Как характеризуют прочность связи?

6) Что такое «кратная» химическая связь? Как кратность связи отражается на её прочности?

7) Как соотносятся длина и частота колебаний связи с её прочностью?

8) Какие математические методы используют для описания связи?

9) В чём особенность метода валентных связей (МВС)?

10) Какими методами можно изучить состав и строение химических соединений?

2.3. Примеры описания связи в соединениях: