Cтраница 1
![]() |
Зависимость потенциальной энергии от расстояния г между компонентами. [1] |
Ковалентные молекулы обычно существуют в растворах слабых электролитов, где степень диссоциации низка, так что концентрация ионов также настолько низка, что ионные пары не могут образоваться в заметном количестве. Диссоциация слабых электролитов обычно представляет собой химический процесс, который здесь не будет рассматриваться. [2]
Ковалентные молекулы конгрегнруются в жидкости и твердые вещества. Это указывает на существование сил притяжения между ними, несмотря на то что их нормальные валентности насыщены. Эти вандерваальсовы силы имеют электромагнитное происхождение и возникают различными путями. В некоторых случаях притяжение молекул друг к другу обусловлено их полярностью. В случае неполярных молекул типа Т2 или бензола быстрые случайные флуктуации электронных облаков могут вызвать образование кратковременных электрических диполей, достаточно сильных, чтобы при довольно низких температурах эти вещества существовали в стабильном твердом состоянии. [3]
Неполярную ковалентную молекулу можно определить так же, как такую, у которой электронное облако, скрепляющее оба атома, распределено между ними в одинаковой мере. Тогда полярная молекула - это такая, у которой общее электронное облако сдвинуто в сторону более электроотрицательного атома. Понятие об электронном облаке вытекает из квантово-механических представлений о строении материи, согласно которым электроны вращаются не по строго определенным орбитам; условно принимаемые орбиты - это положения электронов, в которых при своем вращении они бывают наиболее часто. Наряду с этим электроны могут занимать положения, хотя и с меньшей вероятностью, более близкие и более отдаленные от ядра. Плотность облака зависит от вероятности нахождения электрона в том или ином месте пространства. [4]
Количество ковалентных молекул А2 ограничено числом видов атомов в периодической системе, а симметричных молекул Ап, где п 2, немного; молекул же с чисто ионной связью практически нет ( см. стр. Поэтому в молекулах большинства известных нам соединений ( а их сейчас насчитывается более трех миллионов) химическая связь является полярной ковалентной. [5]
Прочность ковалентных молекул характеризуют средней энергией связи, которую получают при делении полной теплоты распада газообразной молекулы на атомы ( АЯ) на число связей. [6]
Количество ковалентных молекул А2 ограничено числом видов атомов в периодической системе, а симметричных молекул А, где п2, немного; молекул же с чисто ионной связью практически нет ( см. стр. Поэтому в молекулах большинства известных нам соединений ( а их сейчасЧнасчитывается более трех миллионов) химическая связь является полярной ковалентной. [7]
Структура ковалентной молекулы OzN - О - NO2 изучена слабо. [8]
Рассмотрим любую ковалентную молекулу, состоящую из разных элементов. Известно, что в ней электроны распределены неравномерно; одни элементы, обладающие большим сродством к электронам, чем другие, оттягивают к себе часть электронов, принадлежащих их соседям. Молекулу АБ можно изобразить как А - - Б, если Б обладает большим сродством к электронам, чем А. Действительно, если А и Б различны, то можно себе представить либо А - - Б, либо А - Б, ибо сродство к электронам у А и Б различно. Целые группы атомов также различны в своем отношении к электронам, например - NCb может оттягивать электроны от - СНз. Эталоном служит водород в углеводородной цепи; те группы, которые лучше, чем водород, оттягивают электрон, например, от СНз-группы, считаются электрофильными. О группе, обладающей меньшим, чем водород, сродством к электрону, говорят, что она является электроноотталкивающей или нуклеофильной, как мы и будем называть такие группы в дальнейшем. Более правильно было бы применять термины электрофильный и нуклеофильный при описании свойств реагирующих веществ ( реагентов), а не заместителей, но есть определенные преимущества в нашем неправильном употреблении этих понятий, о чем будет сказано ниже. [9]
В полярной ковалентной молекуле НС1 эти свойства складываются i преобладают в целом свойства НС1 как восстановителя в реакциях с сильньг ми окислителями ( МпО2, СгО3), и как окислителя в реакциях с сильным. [10]
Все орбитали ковалентных молекул ( например, Н2, С12 и N2) и соединений ( типа СО2, SO2, HC1 и РН3), а также молекул многочисленных органических соединений в большинстве случаев заняты двумя электронами и диамагнитны. Однако известны неустойчивые производные ковалентных молекул, которые образуются в качестве промежуточных продуктов при химических реакциях - так называемые свободные радикалы. Один из их атомов имеет орбиталь, занятую лишь одним электроном, и они могут быть обнаружены и точно идентифицированы благодаря их парамагнетизму. Свободные атомы, например Н, С1 и Вг, тоже парамагнитны, так как имеют неспаренные электроны. [11]
![]() |
Строение некоторых многоатомных ионов. [12] |
Для большинства ковалентных молекул существует единственная электронная формула, описывающая химическую связь в каждой молекуле. Однако в некоторых случаях можно записать две или даже большее число одинаково удовлетворительных электронных формул, в которых учтены валентности всех атомов данного вещества. В таких исключительных случаях приходится иметь дело с так называемым резонансом. Представление о резонансе связано с использованием не слишком удовлетворительного приближения, с помощью которого мы пытаемся описывать химическую связь в молекулах привычным способом составления электронных формул. В подобных случаях отдельные электронные формулы называют резонансными структурами, а истинное электронное строение молекулы, которое мы пытаемся описать, называют резонансным гибридом. [13]
В большинстве ковалентных молекул имеется четное число электронов, причем все они спарены. То же самое наблюдается в большинстве анионов и во всех катионах с конфигурацией инертных газов. Поэтому соединения, состоящие из таких ионов или молекул, диамагнитны. Единственными простыми нечетными молекулами являются NO, NO2 и СЮ2; они, естественно, парамагнитны. Иначе обстоит дело в случае переходных элементов ( см. стр. У катионов переходных металлов d - орбит обычно имеется больше, чем требуется для размещения всех их d - электронов, и поэтому возможны различные размещения. [14]
Простейший пример ковалентной молекулы - молекула водорода Н2 - Для Н2 электронная структура записывается в виде Н: Н; такой вид записи указывает на то, что два электрона одновременно принадлежат двум атомам, образуя связь между ними. [15]