ქიმიური ბმის გაწყვეტის ენერგია. ქიმიური ბმა

სექსუალური ენერგია ფულის ენერგიაა ძალაუფლება აფროდიზიაკია. სექსი უდრის ძალაუფლებას. მაიკლ ჰაჩინსონმა ფსიქოლოგმა კარლ იუნგმა გამოიგონა ფსიქოლოგიური მოდელი მამაკაცებისა და ქალებისთვის, რომელსაც მან უწოდა ანიმა და ანიმუსი. მან აღიარა, რომ ყველა ადამიანს აქვს შინაგანი

ქიმიური ბმის ძირითადი მახასიათებლები

კავშირის ენერგია არის ენერგია, რომელიც საჭიროა ქიმიური ბმის გასატეხად.ბმის გაწყვეტისა და ფორმირების ენერგია ტოლია სიდიდით, მაგრამ საპირისპირო ნიშნით. რაც უფრო დიდია ქიმიური კავშირის ენერგია, მით უფრო სტაბილურია მოლეკულა. შებოჭვის ენერგია ჩვეულებრივ იზომება კჯ/მოლში.

იმავე ტიპის ობლიგაციებით პოლიატომური ნაერთებისთვის, მისი საშუალო მნიშვნელობა მიიღება როგორც ბმის ენერგია, რომელიც გამოითვლება ატომებისგან ნაერთის წარმოქმნის ენერგიის გაყოფით ბმების რაოდენობაზე. ასე რომ, 432,1 კჯ / მოლი იხარჯება H–H ბმის გაწყვეტაზე, ხოლო 1648 კჯ / ∙ მოლი იხარჯება მეთანის CH 4 მოლეკულაში ოთხი ბმის გაწყვეტაზე და ამ შემთხვევაში E C–H \u003d 1648: 4 \u003d 412. კჯ / მოლი.

ბმის სიგრძე არის მანძილი მოლეკულაში ურთიერთმოქმედ ატომების ბირთვებს შორის.ეს დამოკიდებულია ელექტრონული გარსების ზომაზე და მათი გადახურვის ხარისხზე.

ბმის პოლარობა არის ელექტრული მუხტის განაწილება ატომებს შორის მოლეკულაში.

თუ ბმის წარმოქმნაში მონაწილე ატომების ელექტრონეგატიურობა ერთნაირია, მაშინ ბმა იქნება არაპოლარული, ხოლო განსხვავებული ელექტრონეგატიურობის შემთხვევაში – პოლარული. პოლარული ბმის უკიდურესი შემთხვევა, როდესაც საერთო ელექტრონული წყვილი თითქმის მთლიანად მიკერძოებულია უფრო ელექტროუარყოფითი ელემენტის მიმართ, იწვევს იონურ კავშირს.

მაგალითად: H–H არის არაპოლარული, H–Cl პოლარული და Na + –Cl – იონური.

აუცილებელია განვასხვავოთ ცალკეული ბმების პოლარობა და მთლიანობაში მოლეკულის პოლარობა.

მოლეკულის პოლარობა არის მოლეკულის ყველა ბმის დიპოლური მომენტების ვექტორული ჯამი.

Მაგალითად:

1) CO 2 წრფივი მოლეკულა (O=C=O) არაპოლარულია - პოლარული C=O ბმების დიპოლური მომენტები აკომპენსირებენ ერთმანეთს.

2) წყლის მოლეკულა პოლარულია– ორი О-Н ბმის დიპოლური მომენტები არ ანაზღაურებს ერთმანეთს.

მოლეკულების სივრცითი სტრუქტურაგანისაზღვრება ელექტრონული ღრუბლების სივრცეში ფორმისა და მდებარეობის მიხედვით.

ბმის რიგი არის ქიმიური ბმების რაოდენობა ორ ატომს შორის.

მაგალითად, H 2 , O 2 და N 2 მოლეკულებში ბმის რიგი არის 1, 2 და 3, შესაბამისად, რადგან ბმა ამ შემთხვევებში წარმოიქმნება ერთი, ორი და სამი წყვილი ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის გამო.

4.1. კოვალენტური ბმა არის ბმა ორ ატომს შორის საერთო ელექტრონული წყვილის მეშვეობით.

ქიმიური ბმების რაოდენობა განისაზღვრება ელემენტების ვალენტობით.

ელემენტის ვალენტობა არის ორბიტალების რაოდენობა, რომლებიც მონაწილეობენ ბმების ფორმირებაში.

კოვალენტური არაპოლარული ბმა - ეს ბმა ხორციელდება თანაბარი ელექტრონეგატიურობის მქონე ატომებს შორის ელექტრონული წყვილების წარმოქმნის გამო. მაგალითად, H 2, O 2, N 2, Cl 2 და ა.შ.

კოვალენტური პოლარული ბმა არის კავშირი ატომებს შორის სხვადასხვა ელექტრონეგატიურობით.

მაგალითად, HCl, H 2 S, PH 3 და ა.შ.

კოვალენტურ კავშირს აქვს შემდეგი თვისებები:

1) გაჯერება- ატომის უნარი შექმნას იმდენი ბმა, რამდენიც მას აქვს ვალენტობა.

2) ორიენტაცია- ელექტრონული ღრუბლები გადახურულია იმ მიმართულებით, რომელიც უზრუნველყოფს გადახურვის მაქსიმალურ სიმკვრივეს.

4.2. იონური ბმა არის კავშირი საპირისპიროდ დამუხტულ იონებს შორის.

ეს არის კოვალენტური პოლარული ბმის უკიდურესი შემთხვევა და ხდება მაშინ, როდესაც დიდი განსხვავებაა ურთიერთმოქმედ ატომების ელექტრონეგატიურობაში. იონურ კავშირს არ აქვს მიმართულება და გაჯერება.

ჟანგვის მდგომარეობა არის ატომის პირობითი მუხტი ნაერთში, რომელიც ეფუძნება ვარაუდს, რომ ბმები მთლიანად იონიზებულია.

ლექცია მასწავლებლებისთვის

ქიმიური ბმა (შემდგომში ბმა) შეიძლება განისაზღვროს, როგორც ორი ან მეტი ატომის ურთიერთქმედება, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ქიმიურად სტაბილური პოლიატომური მიკროსისტემა (მოლეკულა, კრისტალი, კომპლექსი და ა.შ.).

შეკავშირების დოქტრინა ცენტრალურ ადგილს იკავებს თანამედროვე ქიმიაში, რადგან ქიმია, როგორც ასეთი, იწყება იქ, სადაც მთავრდება იზოლირებული ატომი და იწყება მოლეკულა. არსებითად, ნივთიერებების ყველა თვისება განპირობებულია მათში არსებული ბმების თავისებურებებით. მთავარი განსხვავება ქიმიურ კავშირსა და ატომებს შორის ურთიერთქმედების სხვა ტიპებს შორის არის ის, რომ მისი ფორმირება განისაზღვრება მოლეკულაში ელექტრონების მდგომარეობის ცვლილებით საწყის ატომებთან შედარებით.

კომუნიკაციის თეორიამ უნდა გასცეს პასუხი რიგ კითხვებზე. რატომ იქმნება მოლეკულები? რატომ ურთიერთქმედებენ ზოგიერთი ატომები და სხვები არა? რატომ ერწყმის ატომები გარკვეულ თანაფარდობებში? რატომ არის ატომები განლაგებული სივრცეში გარკვეულწილად? და ბოლოს, აუცილებელია გამოვთვალოთ კავშირის ენერგია, მისი სიგრძე და სხვა რაოდენობრივი მახასიათებლები. თეორიული იდეების შესაბამისობა ექსპერიმენტულ მონაცემებთან თეორიის ჭეშმარიტების კრიტერიუმად უნდა ჩაითვალოს.

არსებობს ურთიერთობის აღწერის ორი ძირითადი მეთოდი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ უპასუხოთ დასმულ კითხვებს. ეს არის ვალენტური ბმების (BC) და მოლეკულური ორბიტალების (MO) მეთოდები. პირველი უფრო ნათელი და მარტივია. მეორე უფრო მკაცრი და უნივერსალურია. მეტი სიცხადისთვის, აქ ყურადღება გამახვილდება VS მეთოდზე.

კვანტური მექანიკა შესაძლებელს ხდის კომუნიკაციის აღწერას ყველაზე ზოგადი კანონების საფუძველზე. მიუხედავად იმისა, რომ არსებობს ბმის ხუთი ტიპი (კოვალენტური, იონური, მეტალის, წყალბადის და ინტერმოლეკულური ბმები), ბმა ბუნებით ერთია და მის ტიპებს შორის განსხვავებები ფარდობითია. კომუნიკაციის არსი კულონის ურთიერთქმედებაშია, დაპირისპირეთა ერთიანობაში - მიზიდულობა და მოგერიება. კომუნიკაციის ტიპებად დაყოფა და მისი აღწერის მეთოდებში განსხვავება უფრო მეტად მიუთითებს კომუნიკაციის მრავალფეროვნებაზე, არამედ მის შესახებ ცოდნის ნაკლებობაზე მეცნიერების განვითარების ამჟამინდელ ეტაპზე.

ეს ლექცია მოიცავს ისეთ თემებს, როგორიცაა ქიმიური ბმის ენერგია, კოვალენტური ბმის კვანტური მექანიკური მოდელი, კოვალენტური ბმის წარმოქმნის გაცვლის და დონორ-მიმღების მექანიზმები, ატომების აგზნება, ბმის სიმრავლე, ატომური ორბიტალების ჰიბრიდიზაცია, ელექტრონეგატიურობა. კოვალენტური ბმის ელემენტები და პოლარობა, მოლეკულური ორბიტალების მეთოდის კონცეფცია, კრისტალებში ქიმიური კავშირი.

ქიმიური კავშირის ენერგია

უმცირესი ენერგიის პრინციპის მიხედვით, მოლეკულის შინაგანი ენერგია, მისი შემადგენელი ატომების შიდა ენერგიების ჯამთან შედარებით, უნდა შემცირდეს. მოლეკულის შინაგანი ენერგია მოიცავს თითოეული ელექტრონის ურთიერთქმედების ენერგიების ჯამს თითოეულ ბირთვთან, თითოეული ელექტრონის ერთმანეთ ელექტრონთან, თითოეული ბირთვის ერთმანეთთან ბირთვთან. მიზიდულობა უნდა სჭარბობდეს მოგერიებას.

კავშირის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელი არის ენერგია, რომელიც განსაზღვრავს მის სიძლიერეს. კავშირის სიმტკიცის საზომი შეიძლება იყოს როგორც ენერგიის რაოდენობა, რომელიც დახარჯულია მის დაშლაზე (ბმის დისოციაციის ენერგია) და მნიშვნელობა, რომელიც, როდესაც ჯამდება ყველა ბმაზე, იძლევა ელემენტარული ატომებიდან მოლეკულის წარმოქმნის ენერგიას. კავშირის გაწყვეტის ენერგია ყოველთვის დადებითია. ბმის ფორმირების ენერგია სიდიდით იგივეა, მაგრამ აქვს უარყოფითი ნიშანი.

დიატომური მოლეკულისთვის, შეკავშირების ენერგია რიცხობრივად უდრის მოლეკულის ატომებად დაშლის ენერგიას და ატომებიდან მოლეკულის წარმოქმნის ენერგიას. მაგალითად, შეკავშირების ენერგია HBr მოლეკულაში უდრის H + Br = HBr პროცესში გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობას. ცხადია, HBr-ის შეკავშირების ენერგია მეტია, ვიდრე HBr-ის წარმოქმნის დროს გამოთავისუფლებული ენერგიის რაოდენობა აირისებრი მოლეკულური წყალბადისგან და თხევადი ბრომისგან:

1 / 2H 2 (გ.) + 1 / 2Br 2 (ლ.) \u003d HBr (გ.),

1/2 მოლი Br 2 აორთქლების ენერგიის მნიშვნელობამდე და 1/2 მოლი H 2 და 1/2 მოლი Br 2 დაშლის ენერგიის მნიშვნელობებამდე თავისუფალ ატომებად.

კოვალენტური ბმის კვანტურ-მექანიკური მოდელი ვალენტური ბმების მეთოდით წყალბადის მოლეკულის მაგალითზე

1927 წელს შრედინგერის განტოლება წყალბადის მოლეკულაზე გადაჭრეს გერმანელმა ფიზიკოსებმა ვ.ჰაიტლერმა და ფ.ლონდონმა. ეს იყო კვანტური მექანიკის გამოყენების პირველი წარმატებული მცდელობა საკომუნიკაციო პრობლემების გადასაჭრელად. მათმა ნაშრომმა საფუძველი ჩაუყარა ვალენტური ბმების, ანუ ვალენტური სქემების (VS) მეთოდს.

გამოთვლის შედეგები შეიძლება გრაფიკულად იყოს წარმოდგენილი, როგორც ატომებს შორის ურთიერთქმედების ძალების (ნახ. 1, ა) და სისტემის ენერგიის (ნახ. 1, ბ) დამოკიდებულება წყალბადის ატომების ბირთვებს შორის მანძილზე. ერთ-ერთი წყალბადის ატომის ბირთვი განთავსდება კოორდინატების საწყისთან, ხოლო მეორის ბირთვი მიუახლოვდება პირველი წყალბადის ატომის ბირთვს აბსცისის ღერძის გასწვრივ. თუ ელექტრონის სპინები ანტიპარალელურია, გაიზრდება მიზიდულობის ძალები (იხ. სურ. 1, a, მრუდი I) და მოგერიების ძალები (მრუდი II). ამ ძალების შედეგი წარმოდგენილია III მრუდით. თავდაპირველად ჭარბობს მიზიდულობის ძალები, შემდეგ საგრებელი. როდესაც ბირთვებს შორის მანძილი უდრის r 0 = 0,074 ნმ, მიზიდულობის ძალა დაბალანსებულია საგრებელი ძალით. ძალთა ბალანსი შეესაბამება სისტემის მინიმალურ ენერგიას (იხ. ნახ. 1ბ, მრუდი IV) და, შესაბამისად, ყველაზე სტაბილურ მდგომარეობას. „პოტენციური ჭაბურღილის“ სიღრმე წარმოადგენს შეკავშირების ენერგიას E 0 H–H H 2 მოლეკულაში აბსოლუტურ ნულზე. ეს არის 458 კჯ/მოლი. თუმცა, რეალურ ტემპერატურაზე ბმის გაწყვეტა მოითხოვს ოდნავ დაბალ ენერგიას E H–H, რომელიც 298 K (25 °C) არის 435 კჯ/მოლი. განსხვავება ამ ენერგიებს შორის H2 მოლეკულაში არის წყალბადის ატომების ვიბრაციების ენერგია (E col = E 0 H–H – E H–H = 458 – 435 = 23 kJ/mol).

ბრინჯი. 1. ატომების (a) ურთიერთქმედების ძალებისა და (ბ) სისტემის ენერგიის დამოკიდებულება.
H 2 მოლეკულაში ატომების ბირთვებს შორის მანძილზე

როდესაც წყალბადის ორი ატომი, რომელიც შეიცავს ელექტრონებს პარალელური სპინებით უახლოვდება ერთმანეთს, სისტემის ენერგია მუდმივად იზრდება (იხ. სურ. 1b, მრუდი V) და არ წარმოიქმნება კავშირი.

ამრიგად, კვანტურმა მექანიკურმა გაანგარიშებამ მისცა ურთიერთობის რაოდენობრივი ახსნა. თუ ელექტრონების წყვილს აქვს საპირისპირო სპინები, ელექტრონები მოძრაობენ ორივე ბირთვის ველში. ბირთვებს შორის ჩნდება ელექტრონული ღრუბლის მაღალი სიმკვრივის უბანი - ჭარბი უარყოფითი მუხტი, რომელიც აერთიანებს დადებითად დამუხტულ ბირთვებს. კვანტური მექანიკური გამოთვლებიდან გამომდინარეობს დებულებები, რომლებიც ემყარება VS მეთოდის საფუძველს:

1. შეერთების მიზეზი არის ბირთვების და ელექტრონების ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება.
2. ბმა წარმოიქმნება ელექტრონული წყვილით ანტიპარალელური სპინებით.
3. ბმული გაჯერება განპირობებულია ელექტრონული წყვილების წარმოქმნით.
4. ბმის სიძლიერე პროპორციულია ელექტრონის ღრუბლის გადახურვის ხარისხზე.
5. შეერთების მიმართულება განპირობებულია ელექტრონული ღრუბლების გადაფარვით ელექტრონის მაქსიმალური სიმკვრივის რეგიონში.

VS მეთოდით კოვალენტური ბმის წარმოქმნის გაცვლის მექანიზმი. კოვალენტური ბმის მიმართულება და გაჯერება

VS მეთოდის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი კონცეფციაა ვალენტობა. ვალენტურობის რიცხვითი მნიშვნელობა VS მეთოდით განისაზღვრება კოვალენტური ბმების რაოდენობით, რომელსაც ატომი ქმნის სხვა ატომებთან.

ბმის წარმოქმნის მექანიზმს ელექტრონების წყვილი ანტიპარალელური სპინებით, რომლებიც ეკუთვნოდნენ სხვადასხვა ატომებს H 2 მოლეკულისთვის განხილული ბმის წარმოქმნამდე, ეწოდება გაცვლის მექანიზმი. თუ მხედველობაში მიიღება მხოლოდ გაცვლის მექანიზმი, ატომის ვალენტობა განისაზღვრება მისი დაუწყვილებელი ელექტრონების რაოდენობით.

H2-ზე უფრო რთული მოლეკულებისთვის, გაანგარიშების პრინციპები უცვლელი რჩება. ბმის წარმოქმნას მივყავართ წყვილი ელექტრონების ურთიერთქმედებამდე საპირისპირო სპინებით, მაგრამ იმავე ნიშნის ტალღური ფუნქციებით, რომლებიც შეჯამებულია. ამის შედეგია ელექტრონის სიმკვრივის გაზრდა ელექტრონის ღრუბლების გადახურვის რეგიონში და ბირთვების შეკუმშვა. განვიხილოთ მაგალითები.

ფტორის მოლეკულაში F 2 ბმა იქმნება ფტორის ატომების 2p ორბიტალებით:

ელექტრონული ღრუბლის ყველაზე მაღალი სიმკვრივე არის 2p ორბიტალთან სიმეტრიის ღერძის მიმართულებით. თუ ფტორის ატომების დაუწყვილებელი ელექტრონები არიან 2p x ორბიტალებში, კავშირი ხორციელდება x ღერძის მიმართულებით (ნახ. 2). 2p y - და 2p z -ორბიტალებზე არის გაუნაწილებელი ელექტრონული წყვილები, რომლებიც არ მონაწილეობენ ბმების წარმოქმნაში (დაჩრდილულია ნახ. 2-ში). შემდეგში ჩვენ არ გამოვსახავთ ასეთ ორბიტალებს.

ბრინჯი. 2. F 2 მოლეკულის ფორმირება

წყალბადის ფტორიდის მოლეკულაში HF ბმა იქმნება წყალბადის ატომის 1s ორბიტალით და ფტორის ატომის 2p x ორბიტალით:

ამ მოლეკულაში ბმის მიმართულება განისაზღვრება ფტორის ატომის 2px ორბიტალის ორიენტირებით (ნახ. 3). გადახურვა ხდება x სიმეტრიის ღერძის მიმართულებით. გადახურვის ნებისმიერი სხვა ვარიანტი ენერგიულად ნაკლებად ხელსაყრელია.

ბრინჯი. 3. HF მოლეკულის ფორმირება

უფრო რთული d- და f-ორბიტალები ასევე ხასიათდება ელექტრონების მაქსიმალური სიმკვრივის მიმართულებებით მათი სიმეტრიის ღერძების გასწვრივ.

ამრიგად, მიმართულება არის კოვალენტური ბმის ერთ-ერთი მთავარი თვისება.

ბმის მიმართულება კარგად არის ილუსტრირებული წყალბადის სულფიდის H 2 S მოლეკულის მაგალითით:

ვინაიდან გოგირდის ატომის ვალენტური 3p ორბიტალების სიმეტრიის ღერძი ერთმანეთის პერპენდიკულარულია, მოსალოდნელია, რომ H2S მოლეკულას უნდა ჰქონდეს კუთხის სტრუქტურა S–H ობლიგაციებს შორის 90°-იანი კუთხით (ნახ. 4). მართლაც, კუთხე ახლოსაა გამოთვლილთან და უდრის 92°-ს.

ბრინჯი. 4. H 2 S მოლეკულის ფორმირება

ცხადია, კოვალენტური ბმების რაოდენობა არ შეიძლება აღემატებოდეს შემაკავშირებელ ელექტრონული წყვილების რაოდენობას. თუმცა, გაჯერება, როგორც კოვალენტური ბმის თვისება ასევე ნიშნავს, რომ თუ ატომს აქვს გარკვეული რაოდენობის დაუწყვილებელი ელექტრონები, მაშინ ყველა მათგანი უნდა მონაწილეობდეს კოვალენტური ბმების ფორმირებაში.

ეს თვისება აიხსნება უმცირესი ენერგიის პრინციპით. ყოველი დამატებითი ბმის წარმოქმნით, დამატებითი ენერგია გამოიყოფა. ამიტომ, ყველა ვალენტური შესაძლებლობა სრულად არის რეალიზებული.

მართლაც, H 2 S მოლეკულა სტაბილურია და არა HS, სადაც არის არარეალიზებული ბმა (დაუწყვილებელი ელექტრონი აღინიშნება წერტილით). დაუწყვილებელ ელექტრონებს შემცველ ნაწილაკებს თავისუფალ რადიკალებს უწოდებენ. ისინი უკიდურესად რეაქტიულები არიან და რეაგირებენ გაჯერებული ბმების შემცველი ნაერთების წარმოქმნით.

ატომის აგზნება

განვიხილოთ ვალენტურობის შესაძლებლობები პერიოდული სისტემის მე-2 და მე-3 პერიოდის ზოგიერთი ელემენტის გაცვლის მექანიზმის მიხედვით.

ბერილიუმის ატომი გარე კვანტურ დონეზე შეიცავს ორ დაწყვილებულ 2s ელექტრონს. არ არსებობს დაუწყვილებელი ელექტრონები, ამიტომ ბერილიუმს უნდა ჰქონდეს ნულოვანი ვალენტობა. თუმცა ნაერთებში ის ორვალენტიანია. ეს შეიძლება აიხსნას ატომის აგზნებით, რომელიც შედგება ორი 2s ელექტრონიდან ერთის 2p ქვედონეზე გადასვლაში:

ამ შემთხვევაში იხარჯება აგზნების ენერგია E*, რომელიც შეესაბამება 2p და 2s ქვედონეების ენერგიებს შორის სხვაობას.

როდესაც ბორის ატომი აღფრთოვანებულია, მისი ვალენტობა იზრდება 1-დან 3-მდე:

და ნახშირბადის ატომში - 2-დან 4-მდე:

ერთი შეხედვით, შეიძლება ჩანდეს, რომ აგზნება ეწინააღმდეგება მინიმალური ენერგიის პრინციპს. თუმცა, აგზნების შედეგად წარმოიქმნება ახალი, დამატებითი ბმები, რის გამოც გამოიყოფა ენერგია. თუ ეს დამატებითი გამოთავისუფლებული ენერგია აღემატება აგზნებაზე დახარჯულ ენერგიას, საბოლოო ჯამში დაკმაყოფილებულია მინიმალური ენერგიის პრინციპი. მაგალითად, CH 4 მეთანის მოლეკულაში, C–H ბმის საშუალო ენერგია არის 413 კჯ/მოლი. აგზნებაზე დახარჯული ენერგია არის E* = 402 კჯ/მოლი. ენერგიის მომატება ორი დამატებითი ბმის წარმოქმნით იქნება:

დ E \u003d E დამატებითი შუქი - E * \u003d 2 413 - 402 \u003d 424 კჯ / მოლი.

თუ არ არის დაცული უმცირესი ენერგიის პრინციპი, ე.ი.< Е*, то возбуждение не происходит. Так, энергетически невыгодным оказывается возбуждение атомов элементов 2-го периода за счет перехода электронов со второго на третий квантовый уровень.

მაგალითად, ჟანგბადი მხოლოდ ორვალენტიანია ამ მიზეზით. ამასთან, ჟანგბადის ელექტრონულ ანალოგს - გოგირდს - აქვს დიდი ვალენტური შესაძლებლობები, რადგან მესამე კვანტურ დონეზე არის 3D ქვედონე, ხოლო ენერგიის სხვაობა 3s-, 3p- და 3d-ქვედონეებს შორის შეუდარებლად ნაკლებია, ვიდრე მეორე და შორის. ჟანგბადის ატომის მესამე კვანტური დონეები:

ამავე მიზეზით, მე-3 პერიოდის ელემენტები - ფოსფორი და ქლორი - ავლენენ ცვალებად ვალენტობას, განსხვავებით მე-2 პერიოდის მათი ელექტრონული კოლეგებისგან - აზოტი და ფტორი. შესაბამის ქვედონეზე აგზნებამ შეიძლება აიხსნას მე-3 და შემდგომი პერიოდის VIIIa ჯგუფის ელემენტების ქიმიური ნაერთების წარმოქმნა. ჰელიუმსა და ნეონში (1 და მე-2 პერიოდები), რომლებსაც აქვთ დასრულებული გარე კვანტური დონე, ქიმიური ნაერთები არ არის ნაპოვნი და მხოლოდ ისინი არიან ჭეშმარიტად ინერტული აირები.

კოვალენტური ბმის ფორმირების დონორ-აქცეპტორული მექანიზმი

ელექტრონების წყვილი ანტიპარალელური სპინებით, რომლებიც ქმნიან კავშირს, შეიძლება მიღებულ იქნეს არა მხოლოდ გაცვლის მექანიზმით, რომელიც მოიცავს ელექტრონების მონაწილეობით ორივე ატომიდან, არამედ სხვა მექანიზმითაც, რომელსაც ეწოდება დონორ-მიმღები მექანიზმი: ერთი ატომი (დონორი) უზრუნველყოფს გაუზიარებელს. წყვილი ელექტრონი ბმის ფორმირებისთვის, ხოლო მეორე (მიმღები) - ვაკანტური კვანტური უჯრედი:

ორივე მექანიზმის შედეგი იგივეა. ხშირად, ბმის ფორმირება შეიძლება აიხსნას ორივე მექანიზმით. მაგალითად, HF მოლეკულა შეიძლება მიღებულ იქნას არა მხოლოდ გაზის ფაზაში ატომებიდან გაცვლის მექანიზმით, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ (იხ. სურ. 3), არამედ წყალხსნარში H + და F იონებიდან დონორ-მიმღები მექანიზმით. :

ეჭვგარეშეა, სხვადასხვა მექანიზმით წარმოქმნილი მოლეკულები ერთმანეთისგან არ განსხვავდება; კავშირები სრულიად თანაბარია. მაშასადამე, უფრო სწორია არ გამოვყოთ დონორ-მიმღები ურთიერთქმედება, როგორც ბმის განსაკუთრებული ტიპი, არამედ მივიჩნიოთ მხოლოდ კოვალენტური ბმის წარმოქმნის სპეციალურ მექანიზმად.

როდესაც მათ სურთ ხაზი გაუსვან ბმის ფორმირების მექანიზმს ზუსტად დონორ-აქცეპტორი მექანიზმის მიხედვით, იგი სტრუქტურულ ფორმულებში აღინიშნება ისრით დონორიდან აქცეპტორამდე (D® მაგრამ). სხვა შემთხვევაში ასეთი ბმული არ გამოირჩევა და ტირეთი მიუთითებს, როგორც გაცვლის მექანიზმის შემთხვევაში: D–A.

რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი ბმები ამონიუმის იონში: NH 3 + H + \u003d NH 4 +,

გამოიხატება შემდეგნაირად:

სტრუქტურული ფორმულა NH 4 + შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც

.

აღნიშვნის მეორე ფორმა სასურველია, რადგან ის ასახავს ოთხივე ბმის ექსპერიმენტულად დადგენილ ეკვივალენტობას.

დონორ-მიმღები მექანიზმის მიერ ქიმიური ბმის ფორმირება აფართოებს ატომების ვალენტურ შესაძლებლობებს: ვალენტობა განისაზღვრება არა მხოლოდ დაუწყვილებელი ელექტრონების რაოდენობით, არამედ გაუზიარებელი ელექტრონული წყვილების და კვანტური უჯრედების რაოდენობით, რომლებიც მონაწილეობენ ბმების ფორმირებაში. . ასე რომ, ზემოთ მოცემულ მაგალითში, აზოტის ვალენტობა არის ოთხი.

დონორ-აქცეპტორი მექანიზმი წარმატებით იქნა გამოყენებული კომპლექსურ ნაერთებში ბმის აღსაწერად VS მეთოდით.

კომუნიკაციის სიმრავლე. ს- და p-ობლიგაციები

ორ ატომს შორის კავშირი შეიძლება განხორციელდეს არა მხოლოდ ერთი, არამედ რამდენიმე ელექტრონული წყვილით. სწორედ ამ ელექტრონული წყვილების რაოდენობა განსაზღვრავს სიმრავლეს VS მეთოდში - კოვალენტური ბმის ერთ-ერთი თვისება. მაგალითად, ეთანის მოლეკულაში C 2 H 6 ნახშირბადის ატომებს შორის კავშირი არის ერთჯერადი (ერთჯერადი), ეთილენის მოლეკულაში C 2 H 4 ის ორმაგია, ხოლო აცეტილენის მოლეკულაში C 2 H 2 - სამმაგი. ამ მოლეკულების ზოგიერთი მახასიათებელი მოცემულია ცხრილში. ერთი.

ცხრილი 1

ბმის პარამეტრებში ცვლილებები C ატომებს შორის, დამოკიდებულია მის სიმრავლეზე

ობლიგაციების სიმრავლის ზრდასთან ერთად, როგორც მოსალოდნელი იყო, მისი სიგრძე მცირდება. ბმის სიმრავლე იზრდება დისკრეტულად, ანუ მთელი რიცხვით ჯერ, შესაბამისად, თუ ყველა ბმა ერთნაირი იქნებოდა, ენერგიაც გაიზრდებოდა შესაბამისი რაოდენობის ჯერ. თუმცა, როგორც ჩანს ცხრილიდან. 1, შებოჭვის ენერგია იზრდება ნაკლებად ინტენსიურად, ვიდრე სიმრავლე. ამიტომ, კავშირები არათანაბარია. ეს შეიძლება აიხსნას ორბიტალების გადახურვის გეომეტრიულ გზებში. განვიხილოთ ეს განსხვავებები.

ატომების ბირთვებში გამავალი ღერძის გასწვრივ ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის შედეგად წარმოქმნილ ბმას ე.წ.ს-ბონდი.

თუ s-ორბიტალი ჩართულია ბმაში, მაშინ მხოლოდს -დაკავშირება (ნახ. 5, a, b, c). აქედან მიიღო სახელი, რადგან ბერძნული ასო s არის ლათინური s-ის სინონიმი.

ბმის ფორმირებაში p-ორბიტალების (ნახ. 5, b, d, e) და d-ორბიტალების (ნახ. 5, c, e, f) მონაწილეობით, s-ტიპის გადახურვა ხდება უმაღლესი სიმკვრივის მიმართულებით. ელექტრონული ღრუბლების, რომელიც ენერგიულად ყველაზე ხელსაყრელია. ამიტომ, როდესაც კავშირი იქმნება, ეს მეთოდი ყოველთვის პირველ რიგში ხორციელდება. ამიტომ, თუ კავშირი არის ერთჯერადი, მაშინ ის უნდა იყოსს -დაკავშირება, თუ მრავალჯერადი, მაშინ ერთ-ერთი კავშირი დარწმუნებულიას-ბონდი.

ბრინჯი. 5. s-ობლიგაციების მაგალითები

თუმცა, გეომეტრიული მოსაზრებებიდან ცხადია, რომ ორ ატომს შორის შეიძლება იყოს მხოლოდ ერთი.ს - კავშირი. მრავალ კავშირში მეორე და მესამე ბმები უნდა ჩამოყალიბდეს ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის სხვადასხვა გეომეტრიული გზით.

ატომების ბირთვებში გამავალი ღერძის ორივე მხარეს ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის შედეგად წარმოქმნილ ბმას ე.წ.პ-ბონდი. მაგალითები გვ - კავშირები ნაჩვენებია ნახ. 6. ასეთი გადახურვა ენერგიულად ნაკლებად ხელსაყრელია, ვიდრე შესაბამისადს -ტიპი. მას ახორციელებენ ელექტრონული ღრუბლების პერიფერიული ნაწილები ელექტრონის დაბალი სიმკვრივით. კავშირის სიმრავლის გაზრდა ნიშნავს ფორმირებასგვ ობლიგაციები, რომლებსაც ნაკლები ენერგია აქვთ ვიდრეს -კომუნიკაცია. ეს არის შებოჭვის ენერგიის არაწრფივი მატების მიზეზი სიმრავლის მატებასთან შედარებით.

ბრინჯი. 6. p-ობლიგაციების მაგალითები

განვიხილოთ ბმების წარმოქმნა N 2 მოლეკულაში. როგორც ცნობილია, მოლეკულური აზოტი ქიმიურად ძალიან ინერტულია. ამის მიზეზი არის ძალიან ძლიერი NєN სამმაგი კავშირის ფორმირება:

ელექტრონის ღრუბლების გადახურვის სქემა ნაჩვენებია ნახ. 7. ერთ-ერთი ბმა (2px–2px) წარმოიქმნება s-ტიპის მიხედვით. დანარჩენი ორი (2рz–2рz, 2рy–2рy) არის p–ტიპი. იმისათვის, რომ ფიგურა არ დაიშალოს, გადახურული 2py ღრუბლების გამოსახულება ცალ-ცალკე არის გადმოცემული (ნახ. 7ბ). ზოგადი სურათის მისაღებად, ნახ. 7a და 7b უნდა გაერთიანდეს.

ერთი შეხედვით, შეიძლება ასე ჩანდესს -ბმა, რომელიც ზღუდავს ატომების მიახლოებას, არ იძლევა ორბიტალების გადახურვის საშუალებასგვ -ტიპი. ამასთან, ორბიტალის გამოსახულება მოიცავს ელექტრონული ღრუბლის მხოლოდ გარკვეულ ნაწილს (90%). გადახურვა ხდება ასეთი გამოსახულების გარეთ პერიფერიულ არეალთან. თუ წარმოვიდგენთ ორბიტალებს, რომლებიც მოიცავს ელექტრონული ღრუბლის დიდ ნაწილს (მაგალითად, 95%), მაშინ მათი გადაფარვა აშკარა ხდება (იხ. წყვეტილი ხაზები ნახ. 7ა).

ბრინჯი. 7. N 2 მოლეკულის წარმოქმნა

Გაგრძელება იქნება

V.I. ელფიმოვი,
მოსკოვის პროფესორი
სახელმწიფო ღია უნივერსიტეტი

რომელშიც მოცემული ბმის ერთი მოლი იშლება. ვარაუდობენ, რომ საწყისი ნივთიერება და რეაქციის პროდუქტები არიან ჰიპოთეტური იდეალური გაზის სტანდარტულ მდგომარეობებში 1 ატმოსფეროზე და 25 0 C ტემპერატურაზე. ქიმიური ბმის გაწყვეტის ენერგიის სინონიმებია: ბმის ენერგია, დიატომური მოლეკულების დისოციაციის ენერგია, ქიმიური ბმის წარმოქმნის ენერგია.

ქიმიური ბმის რღვევის ენერგია შეიძლება განისაზღვროს სხვადასხვა გზით, მაგალითად

მასის სპექტროსკოპიული მონაცემებიდან (მასპექტრომეტრია).

ქიმიური ბმების რღვევის ენერგია სხვადასხვა ნაერთებში აისახება საცნობარო წიგნში.

ქიმიური ბმების გაწყვეტის ენერგია ახასიათებს ქიმიური ბმის სიძლიერეს.

C-C ბმის გაწყვეტის ენერგია.

იხილეთ ასევე

შენიშვნები

ფონდი ვიკიმედია. 2010 წ.

ნახეთ, რა არის "ქიმიური ბმების გაწყვეტის ენერგია" სხვა ლექსიკონებში:

ის უდრის სამუშაოს, რომელიც უნდა დაიხარჯოს მოლეკულის ორ ნაწილად (ატომები, ატომების ჯგუფებად) დაყოფა და ერთმანეთისგან უსასრულო მანძილიდან ამოღება. მაგალითად, თუ განიხილება E. x. თან. H3CH H მეთანის მოლეკულაში, შემდეგ ასეთი ... ... დიდი საბჭოთა ენციკლოპედია

ეგზოთერმული რეაქცია არის ქიმიური რეაქცია, რომელსაც თან ახლავს სითბოს გამოყოფა. ენდოთერმული რეაქციის საპირისპირო. ქიმიურ სისტემაში ენერგიის ჯამური რაოდენობის გაზომვა ან გამოთვლა უკიდურესად რთულია... ვიკიპედია

ნახ.1 სამმაგი ბმა ვალენტური ბმების თეორიის ფარგლებში სამმაგი ბმა არის ორი ატომის კოვალენტური ბმა მოლეკულაში სამი საერთო შემაკავშირებელი ელექტრონული წყვილის მეშვეობით. სამმაგი ბმის ვიზუალური სტრუქტურის პირველი სურათი მოცემულია ... ვიკიპედიაში

ალკოჰოლური სასმელების გამორჩეული თვისებაა ჰიდროქსილის ჯგუფი გაჯერებული ნახშირბადის ატომში ფიგურაში, რომელიც ხაზგასმულია წითლად (ჟანგბადი) და ნაცრისფერი (წყალბადი). ალკოჰოლი (ლათინურიდან ... ვიკიპედია

C (კარბონეუმი), ელემენტების პერიოდული სისტემის IVA ქვეჯგუფის (C, Si, Ge, Sn, Pb) არამეტალური ქიმიური ელემენტი. ბუნებაში გვხვდება ალმასის კრისტალების (ნახ. 1), გრაფიტის ან ფულერენის და სხვა ფორმების სახით და არის ორგანული ... ... კოლიერის ენციკლოპედია