Химическая связь
Химическая связь — взаимодействие атомов, обусловливающее устойчивость молекулы или кристалла как целого. Химическая связь определяется взаимодействием между заряженными частицами (ядрами и электронами). Современное описание химической связи проводится на основе квантовой механики. Основные характеристики химической связи — прочность, длина, полярность, устойчивость.
Эволюция представлений о природе химической связи
Представления о химической связи до открытия электрона
Электронные теории химической связи
Квантовые теории химической связи
Виды связей
Существует всего 6 видов связей:
- Металлическая связь
- Ковалентная связь
- Ионная связь
- Ван-дер-ваальсова связь
- Водородная связь
- Двухэлектронная трёхцентровая химическая связь
Простейшая одноэлектронная ковалентная химическая связь

Простейшая одноэлектронная химическая связь создаётся единственным валентным электроном. Оказывается, что один электрон способен удерживать в едином целом два положительно заряженных иона. В одноэлектронной связи кулоновские силы отталкивания положительно заряженных частиц компенсируются кулоновскими силами притяжения этих частиц к отрицательно заряженному электрону. Валентный электрон становится общим для двух атомов.
Примерами таких химических соединений являются молекулярные ионы: H2+, Li2+, Na2+, K2+, Rb2+, Cs2+:
| Элемент | H | Li | Na | K | Rb | Cs |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Электронная конфигурация | 1S1 | [He]2S1 | [Ne]3S1 | [Ar]4S1 | [Kr]5S1 | [Xe]6S1 |
| Межъядерное расстояние в молекулярном ионе xz+, Å | 1,06 | 3,14 | 3,43 | 4,18 | 4,44 | 4,70 |
| Орбитальный радиус атома, Å | 0,53 | 1,57 | 1,715 | 2,09 | 2,22 | 2,35 |
Существование молекулярных ионов водорода и щелочных металлов, в которых химическую связь создаёт единственный валентный электрон, расширяет и дополняет понятие химической связи. В перечисленных ионах ни о каком взаимодействии спинов электронов и перекрывания электронных облаков речи быть не может. Единственный связывающий электрон локализуется в пространстве между ядрами атомов и удерживает их в едином целом, образуя устойчивую химическую систему (рис.1).
Одинарная ковалентная связь



Одинарная ковалентная химическая связь создаётся связывающей электронной парой. Во всех существующих теориях (теория валентных связей, теория молекулярных орбиталей, теория отталкивания валентных электронных пар, боровская модель химической связи) связывающая электронная пара располагается в пространстве между атомами молекулы. Различают полярную и неполярную ковалентную связи.
Существуют химические элементы такие как: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, Og которые не способны образовывать химическую связь между собой и другими атомами, потому что им не требуются электроны других атомов, у них уже завершен последний слой.
Неполярная ковалентная связь имеет место в гомоядерных двухатомных молекулах, в которых связывающая электронная пара равноудалена от обоих ядер молекулярной системы (рис. 2). Расстояние d между атомными ядрами можно рассматривать как сумму ковалентных радиусов соответствующих атомов.
Расстояние между атомными ядрами в одинарной двухэлектронной ковалентной связи короче аналогичного расстояния в простейшей одноэлектронной химической связи.
| Молекула | H2 | Li2 | Na2 | K2 | Rb2 | Cs2 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Межъядерное расстояние, Å | 0,74 | 2,67 | 3,08 | 3,92 | 4,10 | 4,30 |
| Ковалентный радиус, Å | 0,37 | 1,335 | 1,54 | 1,96 | 2,05 | 2,15 |
| Орбитальный радиус, Å | 0,53 | 1,57 | 1,715 | 2,09 | 2,22 | 2,35 |
| Радиус связывающей электронной пары, Å | 0,379 | 0,826 | 0,755 | 0,726 | 0,852 | 0,949 |
| Энергия разрыва связи, кДж/моль | 436 | 102 | 73 | 57 | 49 | 42 |
Разность между орбитальными и ковалентными радиусами характеризует степень перекрытия атомных орбиталей атомов, образующих химическую связь, и отражает деформацию электронной оболочки атомов.
Полярная ковалентная связь возникает в гетероядерных двухатомных молекулах (рис. 3). Связывающая электронная пара в полярной химической связи приближена к атому с более высоким первым потенциалом ионизации.
Характеризующее пространственную структуру полярных молекул расстояние d между атомными ядрами можно приближённо рассматривать как сумму ковалентных радиусов соответствующих атомов.
| Молекула | LiH | NaH | KH | RbH | CsH |
|---|---|---|---|---|---|
| Межъядерное расстояние, Å | 1,60 | 1,89 | 2,24 | 2,37 | 2,49 |
| Энергия разрыва связи, кДж/моль | 236 | 200 | 182 | 165 | 176 |
Сдвиг связывающей электронной пары к одному из ядер полярной молекулы приводит к появлению электрического диполя (электродинамика) (рис. 4).
Расстояние между центрами тяжести положительного и отрицательного зарядов называют длиной диполя. Полярность молекулы, как и полярность связи, оценивают величиной дипольного момента μ, представляющего собой произведение длины диполя l на величину электронного заряда:
Кратные ковалентные связи


Кратные ковалентные связи представлены непредельными органическими соединениями, содержащими двойную и тройную химические связи. Для описания природы непредельных соединений Л.Полинг вводит понятия сигма- и π-связей, гибридизации атомных орбиталей.
Гибридизация Полинга для двух s- и двух p- электронов позволила объяснить направленность химических связей, в частности тетраэдрическую конфигурацию метана. Для объяснения структуры этилена из четырёх равноценных sp3- электронов атома углерода приходится вычленять один p-электрон для образования дополнительной связи, получившей название π-связи. При этом три оставшиеся sp2-гибридные орбитали располагаются в плоскости под углом 120° и образуют основные связи, например, плоскую молекулу этилена (рис.5).
В случае молекулы ацетилена в гибридизации принимают участие (по Полингу) всего лишь одна s- и одна p-орбитали, при этом образуются две sp-орбитали, расположенные под углом в 180° и направленные в противоположные стороны. Две «чистые» p-орбитали атомов углерода попарно перекрываются во взаимоперпендикулярных плоскостях, образуя две π-связи линейной молекулы ацетилена (рис.6).
Взгляды Л.Полинга нашли отражение в его книге «Природа химической связи», на долгие годы ставшей настольной книгой химика. В 1954 году Л.Полинг удостоен Нобелевской премии по химии с формулировкой «За исследование природы химической связи и его применение для определения структуры сложных соединений».
Однако физический смысл избирательной гибридизации атомных орбиталей оставался неясным, гибридизация представляла собой алгебраические преобразования, которым не могла быть приписана физическая реальность.
Лайнус Полинг предпринял попытку улучшения описания химической связи, исключив избирательность гибридизации орбиталей в молекулах непредельных соединений и создав теорию изогнутой химической связи. В своём докладе на симпозиуме по теоретической органической химии, посвящённой памяти Кекуле (Лондон, сентябрь 1958 года), Л.Полинг предложил новый путь описания двойной связи как комбинации двух одинаковых изогнутых химических связей, а тройной связи — трёх изогнутых химических связей. На этом симпозиуме Л.Полинг со всей категоричностью утверждал:
Могут найтись химики, полагающие что чрезвычайно важным новшеством… явилось описание σ,π- описания для двойной или тройной связи и сопряжённых систем вместо описания с помощью изогнутых связей. Я же утверждаю, что σ,π- описание менее удовлетворительно, чем описание с помощью изогнутых связей, что это нововведение является только переходящим и вскоре отомрёт.
В новой теории Полинга все связывающие электроны становились равноценными и равноудалёнными от линии, соединяющей ядра молекулы. Теория изогнутой химической связи Полинга учитывала статистическую интерпретацию волновой функции М.Борна, кулоновское отталкивание электронов. Появился физический смысл — природа химической связи полностью определяется электрическим взаимодействием ядер и электронов. Чем больше связывающих электронов, тем меньше межъядерное расстояние и прочнее химическая связь между атомами углерода.
| Кратность связи | Структура связи | Межъядерное расстояние, Å | Энергия связи, кДж/моль |
|---|---|---|---|
| Одинарная (C-C) | Двухэлектронная двухцентровая | 1,54 | 348 |
| Двойная (C=C) | Четырёхэлектронная двухцентровая | 1,34 | 614 |
| Тройная (C≡C) | Шестиэлектронная двухцентровая | 1,20 | 839 |
Трёхцентровая химическая связь
Дальнейшее развитие представлений о химической связи дал американской физикохимик Уильям Липскомб, разработавший теорию двухэлектронных трёхцентровых связей и топологическую теорию, позволяющую предсказывать строение ещё некоторых гидридов бора (бороводородов).
Электронная пара в трёхцентровой химической связи становится общей для трёх ядер атомов. В простейшем представителе трёхцентровой химической связи — молекулярном ионе водорода H3+ электронная пара удерживает в едином целом три протона.

В молекуле диборана функционируют четыре одинарные ковалентные связи B-H и две двухэлектронные трёхцентровые связи (рис.7). Межъядерное расстояние в одинарной ковалентной связи B-H составляет 1,19 Å, в то время как аналогичное расстояние в трёхцентровой связи B-H-B составляет 1,31 Å. Угол трёхцентровой связи B-H-B (φ) равен 83°. Комбинация двух трёхцентровых связей в молекуле диборана позволяет удерживать ядра атомов бора на расстоянии dB-B = 2 · 1,31 · sin φ/2 = 1,736 Å. Ядра связывающих атомов водорода удалены от плоскости, в которой расположены четыре одинарные ковалентные связи B-H, на расстоянии h = 1,31 · cos φ/2 = 0,981 Å.
Трёхцентровые связи могут реализоваться не только в треугольнике из двух атомов бора и одного атома водорода, но и между тремя атомами бора, например в каркасных бороводородах (пентаборан — B5H9, декаборан — B10H4 и др.). В этих структурах есть обычные (концевые) и входящие в трёхцентровую связь (мостиковые) атомы водорода и треугольники из атомов бора.
Существование боранов с их двухэлектронными трёхцентровыми связями с «мостиковыми» атомами водорода нарушало каноническое учение о валентности. Атом водорода, считавшийся ранее стандартным одновалентным элементом, оказался связанным одинаковыми связями с двумя атомами бора и стал формально двухвалентным элементом. Работы У.Липскомба по расшифровке строения боранов расширяли представления о химической связи. Нобелевский комитет удостоил Уильяма Нанна Липскомба премии по химии за 1976 год с формулировкой «За исследования структуры боранов (боргидритов), проясняющие проблемы химических связей».
Многоцентровая химическая связь



В 1951 году Т. Кили и П. Посон неожиданно при синтезе дициклопентадиенила получили совершенно новое железоорганическое соединение. Получение неизвестного ранее исключительно устойчивого жёлто-оранжевого кристаллического соединения железа сразу привлекло к себе внимание.
Э. Фишер и Д. Уилкинсон независимо друг от друга установили структуру нового соединения — два кольца циклопентадиенила расположены параллельно, слоями, или в виде «сэндвича» с атомом железа, расположенным между ними по центру (рис.8). Название «ферроцен» было предложено Р. Вудвордом (вернее, сотрудником его группы Д. Уайтингом). В нём отражено наличие в соединении атома железа и десяти углеродных атомов (zehn — десять).
Все десять связей (C-Fe) в молекуле ферроцена равноценны, величина межъядерного расстояния Fe-C — 2,04 Å. Все атомы углерода в молекуле ферроцена структурно и химически эквивалентны, длина каждой связи C-C 1,40 — 1,41 Å (для сравнения, в бензоле длина связи C-C 1,39 Å). Вокруг атома железа возникает 36-электронная оболочка.
В 1973 году Эрнст Отто Фишер и Джефри Уилкинсон были удостоены Нобелевской премии по химии с формулировкой «За новаторскую, проделанную независимо друг от друга работу, в области металлоорганических, так называемых сандвичевых соединений». Ингвар Линдквист, член Шведской королевской академии наук, в своей речи при презентации лауреатов, заявил, что «открытие и доказательство новых принципов связей и структур, имеющихся в [англ.], являются значительным достижением, практическую значимость которых в настоящее время ещё невозможно предсказать».
В настоящее время получены дициклопентадиенильные производные многих металлов. Производные переходных металлов имеют ту же структуру и ту же природу связи, что и ферроцен. Лантаноиды образуют не сандвичеву структуру, а конструкцию, напоминающую трёхлучевую звезду. Атомы La, Ce, Pr, Nd создают, следовательно, пятнадцати центровую химическую связь.
Вскоре вслед за ферроценом был получен дибензолхром (рис.9). По той же схеме получены дибензолмолибден и дибензолванадий. Во всех соединениях этого класса атомы металла удерживают в едином целом два шестичленных кольца. Все 12 связей металл-углерод в этих соединениях идентичны.
Синтезирован также ураноцен [бис(циклооктатетраен)уран], в котором атом урана удерживает два восьмичленных кольца (рис.10). Все 16 связей уран-углерод в ураноцене идентичны. Ураноцен получают взаимодействием UCl4 со смесью циклооктатетраена и калия в тетрагидрофуране при минус 30°C.
Динамика химической связи
Химическая связь достаточно динамична. Так, металлическая связь трансформируется в ковалентную в процессе фазового перехода при испарении металла. Переход металла из твёрдого в парообразное состояние требует затраты больших количеств энергии.
| Металл | Li | Na | K | Rb | Cs |
|---|---|---|---|---|---|
| Теплота возгонки (ккал/г-атом) | 36 | 26 | 22 | 21 | 19 |
В парах указанные металлы состоят практически из гомоядерных двухатомных молекул и свободных атомов. При конденсации паров металла ковалентная связь превращается в металлическую.
Испарение солей с типичной ионной связью, например фторидов щелочных металлов, приводит к разрушению ионной связи и образованию гетероядерных двухатомных молекул с полярной ковалентной связью. При этом имеет место образование димерных молекул с мостиковыми связями.
Характеристика химической связи в молекулах фторидов щелочных металлов и их димерах.
| ЭF | dЭF, Å | μ, D | Э2F2 | dЭF, Å | <F-Э-F |
|---|---|---|---|---|---|
| LiF | 1,56 | 6,60 | Li2F2 | 1,75 | 105° |
| NaF | 1,93 | - | Na2F2 | 2,08 | 95° |
| KF | 2,17 | 7,37 | K2F2 | 2,35 | 88° |
| RbF | 2,27 | - | Rb2F2 | 2,45 | 84° |
| CsF | 2,35 | 7,88 | Cs2F2 | 2,56 | 79° |
При конденсации паров фторидов щелочных металлов полярная ковалентная связь трансформируется в ионную с образованием соответствующей кристаллической решётки соли.
Механизм перехода ковалентной в металлическую связь



Дисперсное притяжение (силы Лондона) обусловливает межатомное взаимодействие и образование гомоядерных двухатомных молекул из атомов щелочных металлов.
Образование ковалентной связи металл-металл сопряжено с деформацией электронных оболочек взаимодействующих атомов — валентные электроны создают связывающую электронную пару, электронная плотность которой концентрируется в пространстве между атомными ядрами возникшей молекулы. Характерной особенностью гомоядерных двухатомных молекул щелочных металлов является большая длина ковалентной связи (в 3,6-5,8 раза больше длины связи в молекуле водорода) и низкая энергия её разрыва.
В теории отталкивания электронных пар считается важным соотношение между радиусом орбитали электронной пары re и длиной ковалентной химической связи d (рис.11). Для элементов каждого периода таблицы Д. И. Менделеева существует некоторый радиус электронной пары (Å):
— 0,6 для элементов вплоть до неона;
— 0,75 для элементов вплоть до аргона;
— 0,75 для элементов вплоть до ксенона
Указанное соотношение между re и d определяет неравномерность распределения электрических зарядов в молекуле — в средней части молекулы сосредоточен отрицательный электрический заряд связывающей электронной пары, а на концах молекулы — положительные электрические заряды двух атомных остовов.
Неравномерность распределения электрических зарядов создаёт условия взаимодействия молекул за счёт ориентационных сил (силы Ван-дер-Ваальса). Молекулы щелочных металлов стремятся ориентироваться таким образом, чтобы по соседству оказывались разноимённые электрические заряды. В результате между молекулами действуют силы притяжения. Благодаря наличию последних, молекулы щелочных металлов сближаются и более менее прочно стягиваются между собой. Одновременно происходит некоторая деформация каждой из них под действием ближе расположенных полюсов соседних молекул (рис.12).
Фактически, связывающие электроны исходной двухатомной молекулы, попадая в электрическое поле четырёх положительно заряженных атомных остовов молекул щелочных металлов отрываются с орбитального радиуса атома и становятся свободными.
При этом связывающая электронная пара становится общей уже для системы с шестью катионами. Начинается построение кристаллической решётки металла на этапе кластера. В кристаллической решётке щелочных металлов чётко выражена структура связывающего звена, имеющего форму искажённого сплющенного октаэдра — квадратной бипирамиды, высота которой и рёбра базиса равны величина постоянной трансляционной решётки aw (рис.13).
Величина постоянной трансляционной решётки aw кристалла щелочного металла значительно превышает длину ковалентной связи молекулы щелочного металла, поэтому принято считать, что электроны в металле находятся в свободном состоянии:
| Щёлочный металл | Li | Na | K | Rb | Cs |
|---|---|---|---|---|---|
| Постоянная решётка aw,Å | 3,5021 | 4,2820 | 5,247 | 5,69 | 6,084 |
| Длина ковалентной связи, Me2, Å | 2,67 | 3,08 | 3,92 | 4,10 | 4,30 |
Математическое построение, связанное со свойствами свободных электронов в металле, обычно отождествляют с «поверхностью Ферми», которую следует рассматривать как геометрическое место, где пребывают электроны, обеспечивая основное свойство металла — проводить электрический ток.

При сопоставлении процесса конденсации паров щелочных металлов с процессом конденсации газов, например, водорода, проявляется характерная особенность в свойствах металла. Так, если при конденсации водорода проявляются слабые межмолекулярные взаимодействия, то при конденсации паров металла протекают процессы, характерные для химических реакций. Сама конденсация паров металла идёт в несколько стадий и может быть описана следующей процессией: свободный атом → двухатомная молекула с ковалентной связью → металлический кластер → компактный металл с металлической связью.
В 1935 году Юджин Вигнер и Хиллард Хантингтон предсказали возможность существования и металлического водорода. Действительно, ковалентная связь, свойственная молекулярному водороду, переходит в металлическую связь. Этот переход наблюдается для твёрдого водорода при высоком давлении (рис.14).
Механизм перехода ковалентной в ионную связь

Переход ковалентной в ионную связь наблюдается для гетероядерных двухатомных молекул с полярной ковалентной связью, например, галогенидов щелочных металлов при переходе из газообразного в твёрдое состояние.
Атомы щелочных металлов при образовании соответствующего галогенида расходуют свой единственный внешний электрон и приобретают чётко выраженный положительный электрический заряд. Отрицательный электрический заряд фиксируется на атоме галогена. Молекулы галогенидов щелочных металлов фактически являются электрическими диполями.
| ЭX | Длина химической связи, Å | |||
|---|---|---|---|---|
| ЭF | ЭCl | ЭBr | ЭI | |
| LiX | 1,56 | 2,02 | 2,17 | 2,39 |
| NaX | 1,93 | 2,36 | 2,50 | 2,71 |
| KX | 2,17 | 2,67 | 2,82 | 3,05 |
| Rbx | 2,27 | 2,79 | 2,95 | 3,18 |
| CsX | 2,35 | 2,91 | 3,07 | 3,32 |
Распределение силовых линий электрического диполя полярной ковалентной связи представлено на рис.4. При достаточно близких расстояниях силовые линии взаимно ориентируют полярные молекулы — одноимённо заряженные концы (полюса) их диполей взаимно отталкиваются, а разноимённо заряженные притягиваются. В результате между молекулами действуют силы притяжения, обусловленные взаимодействием их постоянных диполей и носящие название ориентационных сил.
Взаимодействие молекул галогенидов щелочных металлов сопровождается их димеризацией. Димерную молекулу можно рассматривать как электрический квадруполь (рис.15). В настоящее время известны основные характеристики димеров галогенидов щелочных металлов (длины химической связи и валентные углы между связями).
| Э2X2 | X=F | X=Cl | X=Br | X=I | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| dЭF, Å | <F-Э-F,° | dЭCl, Å | <Cl-Э-Cl,° | dЭBr, Å | <Br-Э-Br, ° | dЭI, Å | <I-Э-I, ° | |
| Li2X2 | 1,75 | 105 | 2,23 | 108 | 2,35 | 110 | 2,54 | 116 |
| Na2X2 | 2,08 | 95 | 2,54 | 105 | 2,69 | 108 | 2,91 | 111 |
| K2X2 | 2,35 | 88 | 2,86 | 98 | 3,02 | 101 | 3,26 | 104 |
| Cs2X2 | 2,56 | 79 | 3,11 | 91 | 3,29 | 94 | 3,54 | 94 |
В процессе конденсации действие ориентационных сил усиливается, межмолекулярное взаимодействие сопровождается образованием кластеров, а затем и твёрдого вещества. Галогениды щелочных металлов образуют кристаллы с простой кубической и объёмно-центрированной кубической решёткой.
Тип кристаллической решётки и постоянная трансляционной решётки для галогенидов щелочных металлов.
| Соединения и тип кристаллической решётки | Постоянная решётки, Å | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| Li | Na | K | Rb | Cs | |
| фториды (куб) | 4,0279 | 4,628 | 5,344 | 5,64 | 6,020 |
| хлориды (куб) | 5,1399 | 5,639 | 6,21 | - | - |
| хлориды (ОЦК) | - | - | - | 3,749 | 4,10 |
| бромиды (куб) | 5,501 | 5,973 | 6,599 | 6,868 | 7,23 |
| бромиды (ОЦК) | - | - | - | - | 4,296 |
| иодиды (куб) | 6,012 | 6,475 | 7,066 | 7,340 | 7,66 |
| иодиды (ОЦК) | - | - | - | - | 4,567 |
В процессе кристаллизации происходит дальнейшее увеличение межатомного расстояния, приводящее к срыву электрона с орбитального радиуса атома щелочного металла и передаче электрона атому галогена с образованием соответствующих ионов. Силовые поля ионов равномерно распределяются во всех направлениях в пространстве. В связи с этим в кристаллах щелочных металлов силовое поле каждого иона координирует отнюдь не один ион с противоположным знаком, как принято качественно представлять ионную связь (Na+Cl-).
В кристаллах ионных соединений понятие простых двухионных молекул типа Na+Cl− и Cs+Cl− теряет смысл, поскольку ион щелочного металла связан (координирован) с шестью ионами хлора (в кристалле хлористого натрия) и с восемью ионами хлора (в кристалле хлористого цезия). При этом все межионные расстояния в кристаллах равноудалены. Весь кристалл представляет собой гигантскую молекулу.
Примечания
- Химическая энциклопедия / Редкол.: Зефиров Н.С. и др.. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1998. — Т. 5. — 783 с. — ISBN 5-85270-310-9.
- Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. Константы неорганических веществ. — М.: «Химия», 1987. — С. 124. — 320 с.
- Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. Константы неорганических веществ. — М.: «Химия», 1987. — С. 132-136. — 320 с.
- Ганкин В.Ю., Ганкин Ю.В. Как образуется химическая связь и протекают химические реакции. — М.: издат.группа "Граница", 2007. — 320 с. — ISBN 978-5-94691296-9.
- Некрасов Б. В. Курс общей химии. — М.: Госхимиздат, 1962. — С. 88. — 976 с.
- Паулинг Л. Природа химической связи / под редакцией Я.К.Сыркина. — пер. с англ. М.Е.Дяткиной. — М.—Л.: Госхимиздат, 1947. — 440 с.
- Теоретическая органическая химия / под ред. Р.Х.Фрейдлиной. — пер. с англ. Ю.Г.Бунделя. — М.: Изд. иностранной литературы, 1963. — 365 с.
- Леменовский Д.А., Левицкий М.М. Российский химический журнал (журнал Российского химического общества им. Д. И. Менделеева). — 2000. — Т. XLIV, вып.6. — С. 63—86.
- Химический энциклопедический словарь / гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Сов. энциклопедия, 1983. — С. 607. — 792 с.
- Некрасов Б. В. Курс общей химии. — М.: Госхимиздат, 1962. — С. 679. — 976 с.
- Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. Константы неорганических веществ. — М.: «Химия», 1987. — С. 155-161. — 320 с.
- Гиллеспи Р. Геометрия молекул / пер. с англ. Е.З. Засорина и В.С. Мастрюкова, под ред. Ю.А Пентина. — М.: «Мир», 1975. — С. 49. — 278 с.
- Справочник химика. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.-М.: ГНТИ Химической литературы, 1962. — Т. 1. — С. 402-513. — 1072 с.
- Лидин Р.А., Андреева Л.Л., Молочко В.А. Справочник по неорганической химии. Константы неорганических веществ.. — М.: «Химия», 1987. — С. 132—136. — 320 с.
- Зиман Дж. Электроны в металлах (введение в теорию поверхностей Ферми). Успехи физических наук.. — 1962. — Т. 78, вып.2. — 291 с.
Литература
- Маррел Дж., Кеттл С., Теддер Дж. Химическая связь. М.: Мир, 1980. 384 с.
- Пиментел Г., Спратли Р. Как квантовая механика объясняет химическую связь. Пер. с англ. М.: Мир, 1973. 332 с.
- Рюденберг К. Физическая природа химической связи. М.: Мир, 1964. 164 c.
- Бердетт Дж. Химическая связь. М.: Бином. Лаборатория знаний, 2008. 248 с. ISBN 978-5-94774-760-7, ISBN 978-5-03-003847-6, ISBN 0-471-97129-4
- Яцимирский К. Б., Яцимирский В. К. Химическая связь. Киев: Вища школа, 1975. 304 c.
- Краснов К. С. Молекулы и химическая связь. 2-е изд. М: Высшая школа, 1984. 295 с.
- Татевский В. М. Строение молекул. М.: Химия, 1977. 512 с (Глава VIII. «Проблема химической связи в квантовой механике»)
- Татевский В. М. Квантовая механика и теория строения молекул. М.: Изд-во МГУ, 1965. 162 с. (§§ 30-31)
- Бейдер Р. Атомы в молекулах. Квантовая теория. М.: Мир, 2001. 532 c. ISBN 5-03-003363-7 Глава 7. Модели химической связи.
Ссылки
- Ю. В. Зефиров, П. М. Зоркий, Ван-дер-ваальсовы радиусы атомов в кристаллохимии и структурной химии
- Н. Ф. Степанов, Химическая связь в простых двухатомных молекулах СОЖ, 1998.
В статье есть список источников, но не хватает сносок. |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Химическая связь, Что такое Химическая связь? Что означает Химическая связь?
U etogo termina sushestvuyut i drugie znacheniya sm Svyaz Himicheskaya svyaz vzaimodejstvie atomov obuslovlivayushee ustojchivost molekuly ili kristalla kak celogo Himicheskaya svyaz opredelyaetsya vzaimodejstviem mezhdu zaryazhennymi chasticami yadrami i elektronami Sovremennoe opisanie himicheskoj svyazi provoditsya na osnove kvantovoj mehaniki Osnovnye harakteristiki himicheskoj svyazi prochnost dlina polyarnost ustojchivost Evolyuciya predstavlenij o prirode himicheskoj svyaziPredstavleniya o himicheskoj svyazi do otkrytiya elektrona Osnovnaya statya Valentnost Elektronnye teorii himicheskoj svyazi Osnovnaya statya Elektronnaya teoriya himicheskoj svyazi Osnovnaya statya Borovskaya model himicheskoj svyazi Kvantovye teorii himicheskoj svyazi Osnovnaya statya Teoriya valentnyh svyazej Osnovnaya statya Teoriya molekulyarnyh orbitalejVidy svyazejSushestvuet vsego 6 vidov svyazej Metallicheskaya svyaz Kovalentnaya svyaz Ionnaya svyaz Van der vaalsova svyaz Vodorodnaya svyaz Dvuhelektronnaya tryohcentrovaya himicheskaya svyazProstejshaya odnoelektronnaya kovalentnaya himicheskaya svyaz Ris 1 Orbitalnye radiusy elementov ra i dlina odnoelektronnoj himicheskoj svyazi d Osnovnaya statya Odnoelektronnaya himicheskaya svyaz Prostejshaya odnoelektronnaya himicheskaya svyaz sozdayotsya edinstvennym valentnym elektronom Okazyvaetsya chto odin elektron sposoben uderzhivat v edinom celom dva polozhitelno zaryazhennyh iona V odnoelektronnoj svyazi kulonovskie sily ottalkivaniya polozhitelno zaryazhennyh chastic kompensiruyutsya kulonovskimi silami prityazheniya etih chastic k otricatelno zaryazhennomu elektronu Valentnyj elektron stanovitsya obshim dlya dvuh atomov Primerami takih himicheskih soedinenij yavlyayutsya molekulyarnye iony H2 Li2 Na2 K2 Rb2 Cs2 Element H Li Na K Rb CsElektronnaya konfiguraciya 1S1 He 2S1 Ne 3S1 Ar 4S1 Kr 5S1 Xe 6S1Mezhyadernoe rasstoyanie v molekulyarnom ione xz A 1 06 3 14 3 43 4 18 4 44 4 70Orbitalnyj radius atoma A 0 53 1 57 1 715 2 09 2 22 2 35 Sushestvovanie molekulyarnyh ionov vodoroda i shelochnyh metallov v kotoryh himicheskuyu svyaz sozdayot edinstvennyj valentnyj elektron rasshiryaet i dopolnyaet ponyatie himicheskoj svyazi V perechislennyh ionah ni o kakom vzaimodejstvii spinov elektronov i perekryvaniya elektronnyh oblakov rechi byt ne mozhet Edinstvennyj svyazyvayushij elektron lokalizuetsya v prostranstve mezhdu yadrami atomov i uderzhivaet ih v edinom celom obrazuya ustojchivuyu himicheskuyu sistemu ris 1 Odinarnaya kovalentnaya svyaz Osnovnaya statya Elektronnaya teoriya himicheskoj svyazi Ris 2 Nepolyarnaya kovalentnaya svyazRis 3 Polyarnaya kovalentnaya svyazRis 4 Silovye linii elektricheskogo dipolya Odinarnaya kovalentnaya himicheskaya svyaz sozdayotsya svyazyvayushej elektronnoj paroj Vo vseh sushestvuyushih teoriyah teoriya valentnyh svyazej teoriya molekulyarnyh orbitalej teoriya ottalkivaniya valentnyh elektronnyh par borovskaya model himicheskoj svyazi svyazyvayushaya elektronnaya para raspolagaetsya v prostranstve mezhdu atomami molekuly Razlichayut polyarnuyu i nepolyarnuyu kovalentnuyu svyazi Sushestvuyut himicheskie elementy takie kak He Ne Ar Kr Xe Rn Og kotorye ne sposobny obrazovyvat himicheskuyu svyaz mezhdu soboj i drugimi atomami potomu chto im ne trebuyutsya elektrony drugih atomov u nih uzhe zavershen poslednij sloj Nepolyarnaya kovalentnaya svyaz imeet mesto v gomoyadernyh dvuhatomnyh molekulah v kotoryh svyazyvayushaya elektronnaya para ravnoudalena ot oboih yader molekulyarnoj sistemy ris 2 Rasstoyanie d mezhdu atomnymi yadrami mozhno rassmatrivat kak summu kovalentnyh radiusov sootvetstvuyushih atomov Rasstoyanie mezhdu atomnymi yadrami v odinarnoj dvuhelektronnoj kovalentnoj svyazi koroche analogichnogo rasstoyaniya v prostejshej odnoelektronnoj himicheskoj svyazi Molekula H2 Li2 Na2 K2 Rb2 Cs2Mezhyadernoe rasstoyanie A 0 74 2 67 3 08 3 92 4 10 4 30Kovalentnyj radius A 0 37 1 335 1 54 1 96 2 05 2 15Orbitalnyj radius A 0 53 1 57 1 715 2 09 2 22 2 35Radius svyazyvayushej elektronnoj pary A 0 379 0 826 0 755 0 726 0 852 0 949Energiya razryva svyazi kDzh mol 436 102 73 57 49 42 Raznost mezhdu orbitalnymi i kovalentnymi radiusami harakterizuet stepen perekrytiya atomnyh orbitalej atomov obrazuyushih himicheskuyu svyaz i otrazhaet deformaciyu elektronnoj obolochki atomov Polyarnaya kovalentnaya svyaz voznikaet v geteroyadernyh dvuhatomnyh molekulah ris 3 Svyazyvayushaya elektronnaya para v polyarnoj himicheskoj svyazi priblizhena k atomu s bolee vysokim pervym potencialom ionizacii Harakterizuyushee prostranstvennuyu strukturu polyarnyh molekul rasstoyanie d mezhdu atomnymi yadrami mozhno priblizhyonno rassmatrivat kak summu kovalentnyh radiusov sootvetstvuyushih atomov Harakteristika nekotoryh polyarnyh veshestv Molekula LiH NaH KH RbH CsHMezhyadernoe rasstoyanie A 1 60 1 89 2 24 2 37 2 49Energiya razryva svyazi kDzh mol 236 200 182 165 176 Sdvig svyazyvayushej elektronnoj pary k odnomu iz yader polyarnoj molekuly privodit k poyavleniyu elektricheskogo dipolya elektrodinamika ris 4 Rasstoyanie mezhdu centrami tyazhesti polozhitelnogo i otricatelnogo zaryadov nazyvayut dlinoj dipolya Polyarnost molekuly kak i polyarnost svyazi ocenivayut velichinoj dipolnogo momenta m predstavlyayushego soboj proizvedenie dliny dipolya l na velichinu elektronnogo zaryada m lq displaystyle mu lq Kratnye kovalentnye svyazi Osnovnaya statya Teoriya izognutoj himicheskoj svyazi Ris 5 sp2 gibridizaciyaRis 6 sp gibridizaciya Kratnye kovalentnye svyazi predstavleny nepredelnymi organicheskimi soedineniyami soderzhashimi dvojnuyu i trojnuyu himicheskie svyazi Dlya opisaniya prirody nepredelnyh soedinenij L Poling vvodit ponyatiya sigma i p svyazej gibridizacii atomnyh orbitalej Gibridizaciya Polinga dlya dvuh s i dvuh p elektronov pozvolila obyasnit napravlennost himicheskih svyazej v chastnosti tetraedricheskuyu konfiguraciyu metana Dlya obyasneniya struktury etilena iz chetyryoh ravnocennyh sp3 elektronov atoma ugleroda prihoditsya vychlenyat odin p elektron dlya obrazovaniya dopolnitelnoj svyazi poluchivshej nazvanie p svyazi Pri etom tri ostavshiesya sp2 gibridnye orbitali raspolagayutsya v ploskosti pod uglom 120 i obrazuyut osnovnye svyazi naprimer ploskuyu molekulu etilena ris 5 V sluchae molekuly acetilena v gibridizacii prinimayut uchastie po Polingu vsego lish odna s i odna p orbitali pri etom obrazuyutsya dve sp orbitali raspolozhennye pod uglom v 180 i napravlennye v protivopolozhnye storony Dve chistye p orbitali atomov ugleroda poparno perekryvayutsya vo vzaimoperpendikulyarnyh ploskostyah obrazuya dve p svyazi linejnoj molekuly acetilena ris 6 Vzglyady L Polinga nashli otrazhenie v ego knige Priroda himicheskoj svyazi na dolgie gody stavshej nastolnoj knigoj himika V 1954 godu L Poling udostoen Nobelevskoj premii po himii s formulirovkoj Za issledovanie prirody himicheskoj svyazi i ego primenenie dlya opredeleniya struktury slozhnyh soedinenij Odnako fizicheskij smysl izbiratelnoj gibridizacii atomnyh orbitalej ostavalsya neyasnym gibridizaciya predstavlyala soboj algebraicheskie preobrazovaniya kotorym ne mogla byt pripisana fizicheskaya realnost Lajnus Poling predprinyal popytku uluchsheniya opisaniya himicheskoj svyazi isklyuchiv izbiratelnost gibridizacii orbitalej v molekulah nepredelnyh soedinenij i sozdav teoriyu izognutoj himicheskoj svyazi V svoyom doklade na simpoziume po teoreticheskoj organicheskoj himii posvyashyonnoj pamyati Kekule London sentyabr 1958 goda L Poling predlozhil novyj put opisaniya dvojnoj svyazi kak kombinacii dvuh odinakovyh izognutyh himicheskih svyazej a trojnoj svyazi tryoh izognutyh himicheskih svyazej Na etom simpoziume L Poling so vsej kategorichnostyu utverzhdal Mogut najtis himiki polagayushie chto chrezvychajno vazhnym novshestvom yavilos opisanie s p opisaniya dlya dvojnoj ili trojnoj svyazi i sopryazhyonnyh sistem vmesto opisaniya s pomoshyu izognutyh svyazej Ya zhe utverzhdayu chto s p opisanie menee udovletvoritelno chem opisanie s pomoshyu izognutyh svyazej chto eto novovvedenie yavlyaetsya tolko perehodyashim i vskore otomryot V novoj teorii Polinga vse svyazyvayushie elektrony stanovilis ravnocennymi i ravnoudalyonnymi ot linii soedinyayushej yadra molekuly Teoriya izognutoj himicheskoj svyazi Polinga uchityvala statisticheskuyu interpretaciyu volnovoj funkcii M Borna kulonovskoe ottalkivanie elektronov Poyavilsya fizicheskij smysl priroda himicheskoj svyazi polnostyu opredelyaetsya elektricheskim vzaimodejstviem yader i elektronov Chem bolshe svyazyvayushih elektronov tem menshe mezhyadernoe rasstoyanie i prochnee himicheskaya svyaz mezhdu atomami ugleroda Kratnost svyazi Struktura svyazi Mezhyadernoe rasstoyanie A Energiya svyazi kDzh molOdinarnaya C C Dvuhelektronnaya dvuhcentrovaya 1 54 348Dvojnaya C C Chetyryohelektronnaya dvuhcentrovaya 1 34 614Trojnaya C C Shestielektronnaya dvuhcentrovaya 1 20 839Tryohcentrovaya himicheskaya svyaz Osnovnaya statya Dvuhelektronnaya tryohcentrovaya svyaz Dalnejshee razvitie predstavlenij o himicheskoj svyazi dal amerikanskoj fizikohimik Uilyam Lipskomb razrabotavshij teoriyu dvuhelektronnyh tryohcentrovyh svyazej i topologicheskuyu teoriyu pozvolyayushuyu predskazyvat stroenie eshyo nekotoryh gidridov bora borovodorodov Elektronnaya para v tryohcentrovoj himicheskoj svyazi stanovitsya obshej dlya tryoh yader atomov V prostejshem predstavitele tryohcentrovoj himicheskoj svyazi molekulyarnom ione vodoroda H3 elektronnaya para uderzhivaet v edinom celom tri protona Ris 7 Diboran V molekule diborana funkcioniruyut chetyre odinarnye kovalentnye svyazi B H i dve dvuhelektronnye tryohcentrovye svyazi ris 7 Mezhyadernoe rasstoyanie v odinarnoj kovalentnoj svyazi B H sostavlyaet 1 19 A v to vremya kak analogichnoe rasstoyanie v tryohcentrovoj svyazi B H B sostavlyaet 1 31 A Ugol tryohcentrovoj svyazi B H B f raven 83 Kombinaciya dvuh tryohcentrovyh svyazej v molekule diborana pozvolyaet uderzhivat yadra atomov bora na rasstoyanii dB B 2 1 31 sin f 2 1 736 A Yadra svyazyvayushih atomov vodoroda udaleny ot ploskosti v kotoroj raspolozheny chetyre odinarnye kovalentnye svyazi B H na rasstoyanii h 1 31 cos f 2 0 981 A Tryohcentrovye svyazi mogut realizovatsya ne tolko v treugolnike iz dvuh atomov bora i odnogo atoma vodoroda no i mezhdu tremya atomami bora naprimer v karkasnyh borovodorodah pentaboran B5H9 dekaboran B10H4 i dr V etih strukturah est obychnye koncevye i vhodyashie v tryohcentrovuyu svyaz mostikovye atomy vodoroda i treugolniki iz atomov bora Sushestvovanie boranov s ih dvuhelektronnymi tryohcentrovymi svyazyami s mostikovymi atomami vodoroda narushalo kanonicheskoe uchenie o valentnosti Atom vodoroda schitavshijsya ranee standartnym odnovalentnym elementom okazalsya svyazannym odinakovymi svyazyami s dvumya atomami bora i stal formalno dvuhvalentnym elementom Raboty U Lipskomba po rasshifrovke stroeniya boranov rasshiryali predstavleniya o himicheskoj svyazi Nobelevskij komitet udostoil Uilyama Nanna Lipskomba premii po himii za 1976 god s formulirovkoj Za issledovaniya struktury boranov borgidritov proyasnyayushie problemy himicheskih svyazej Mnogocentrovaya himicheskaya svyaz Osnovnaya statya Ferrocen Ris 8 Molekula ferrocenaRis 9 DibenzolhromRis 10 Uranocen V 1951 godu T Kili i P Poson neozhidanno pri sinteze diciklopentadienila poluchili sovershenno novoe zhelezoorganicheskoe soedinenie Poluchenie neizvestnogo ranee isklyuchitelno ustojchivogo zhyolto oranzhevogo kristallicheskogo soedineniya zheleza srazu privleklo k sebe vnimanie E Fisher i D Uilkinson nezavisimo drug ot druga ustanovili strukturu novogo soedineniya dva kolca ciklopentadienila raspolozheny parallelno sloyami ili v vide sendvicha s atomom zheleza raspolozhennym mezhdu nimi po centru ris 8 Nazvanie ferrocen bylo predlozheno R Vudvordom vernee sotrudnikom ego gruppy D Uajtingom V nyom otrazheno nalichie v soedinenii atoma zheleza i desyati uglerodnyh atomov zehn desyat Vse desyat svyazej C Fe v molekule ferrocena ravnocenny velichina mezhyadernogo rasstoyaniya Fe C 2 04 A Vse atomy ugleroda v molekule ferrocena strukturno i himicheski ekvivalentny dlina kazhdoj svyazi C C 1 40 1 41 A dlya sravneniya v benzole dlina svyazi C C 1 39 A Vokrug atoma zheleza voznikaet 36 elektronnaya obolochka V 1973 godu Ernst Otto Fisher i Dzhefri Uilkinson byli udostoeny Nobelevskoj premii po himii s formulirovkoj Za novatorskuyu prodelannuyu nezavisimo drug ot druga rabotu v oblasti metalloorganicheskih tak nazyvaemyh sandvichevyh soedinenij Ingvar Lindkvist chlen Shvedskoj korolevskoj akademii nauk v svoej rechi pri prezentacii laureatov zayavil chto otkrytie i dokazatelstvo novyh principov svyazej i struktur imeyushihsya v angl yavlyayutsya znachitelnym dostizheniem prakticheskuyu znachimost kotoryh v nastoyashee vremya eshyo nevozmozhno predskazat V nastoyashee vremya polucheny diciklopentadienilnye proizvodnye mnogih metallov Proizvodnye perehodnyh metallov imeyut tu zhe strukturu i tu zhe prirodu svyazi chto i ferrocen Lantanoidy obrazuyut ne sandvichevu strukturu a konstrukciyu napominayushuyu tryohluchevuyu zvezdu Atomy La Ce Pr Nd sozdayut sledovatelno pyatnadcati centrovuyu himicheskuyu svyaz Vskore vsled za ferrocenom byl poluchen dibenzolhrom ris 9 Po toj zhe sheme polucheny dibenzolmolibden i dibenzolvanadij Vo vseh soedineniyah etogo klassa atomy metalla uderzhivayut v edinom celom dva shestichlennyh kolca Vse 12 svyazej metall uglerod v etih soedineniyah identichny Sintezirovan takzhe uranocen bis ciklooktatetraen uran v kotorom atom urana uderzhivaet dva vosmichlennyh kolca ris 10 Vse 16 svyazej uran uglerod v uranocene identichny Uranocen poluchayut vzaimodejstviem UCl4 so smesyu ciklooktatetraena i kaliya v tetragidrofurane pri minus 30 C Dinamika himicheskoj svyaziHimicheskaya svyaz dostatochno dinamichna Tak metallicheskaya svyaz transformiruetsya v kovalentnuyu v processe fazovogo perehoda pri isparenii metalla Perehod metalla iz tvyordogo v paroobraznoe sostoyanie trebuet zatraty bolshih kolichestv energii Metall Li Na K Rb CsTeplota vozgonki kkal g atom 36 26 22 21 19 V parah ukazannye metally sostoyat prakticheski iz gomoyadernyh dvuhatomnyh molekul i svobodnyh atomov Pri kondensacii parov metalla kovalentnaya svyaz prevrashaetsya v metallicheskuyu Isparenie solej s tipichnoj ionnoj svyazyu naprimer ftoridov shelochnyh metallov privodit k razrusheniyu ionnoj svyazi i obrazovaniyu geteroyadernyh dvuhatomnyh molekul s polyarnoj kovalentnoj svyazyu Pri etom imeet mesto obrazovanie dimernyh molekul s mostikovymi svyazyami Harakteristika himicheskoj svyazi v molekulah ftoridov shelochnyh metallov i ih dimerah EF dEF A m D E2F2 dEF A lt F E FLiF 1 56 6 60 Li2F2 1 75 105 NaF 1 93 Na2F2 2 08 95 KF 2 17 7 37 K2F2 2 35 88 RbF 2 27 Rb2F2 2 45 84 CsF 2 35 7 88 Cs2F2 2 56 79 Pri kondensacii parov ftoridov shelochnyh metallov polyarnaya kovalentnaya svyaz transformiruetsya v ionnuyu s obrazovaniem sootvetstvuyushej kristallicheskoj reshyotki soli Mehanizm perehoda kovalentnoj v metallicheskuyu svyaz Ris 11 Sootnoshenie mezhdu radiusom orbitali elektronnoj pary re i dlinoj kovalentnoj himicheskoj svyazi dRis 12 Orientaciya dipolej dvuhatomnyh molekul i obrazovanie iskazhyonnogo oktaedricheskogo fragmenta klastera pri kondensacii parov shelochnyh metallovRis 13 Obyomnocentrirovannoe kubicheskoe raspolozhenie yader v kristallah shelochnyh metallov i svyazyvayushego zvena Dispersnoe prityazhenie sily Londona obuslovlivaet mezhatomnoe vzaimodejstvie i obrazovanie gomoyadernyh dvuhatomnyh molekul iz atomov shelochnyh metallov Obrazovanie kovalentnoj svyazi metall metall sopryazheno s deformaciej elektronnyh obolochek vzaimodejstvuyushih atomov valentnye elektrony sozdayut svyazyvayushuyu elektronnuyu paru elektronnaya plotnost kotoroj koncentriruetsya v prostranstve mezhdu atomnymi yadrami voznikshej molekuly Harakternoj osobennostyu gomoyadernyh dvuhatomnyh molekul shelochnyh metallov yavlyaetsya bolshaya dlina kovalentnoj svyazi v 3 6 5 8 raza bolshe dliny svyazi v molekule vodoroda i nizkaya energiya eyo razryva V teorii ottalkivaniya elektronnyh par schitaetsya vazhnym sootnoshenie mezhdu radiusom orbitali elektronnoj pary re i dlinoj kovalentnoj himicheskoj svyazi d ris 11 Dlya elementov kazhdogo perioda tablicy D I Mendeleeva sushestvuet nekotoryj radius elektronnoj pary A 0 6 dlya elementov vplot do neona 0 75 dlya elementov vplot do argona 0 75 dlya elementov vplot do ksenona Ukazannoe sootnoshenie mezhdu re i d opredelyaet neravnomernost raspredeleniya elektricheskih zaryadov v molekule v srednej chasti molekuly sosredotochen otricatelnyj elektricheskij zaryad svyazyvayushej elektronnoj pary a na koncah molekuly polozhitelnye elektricheskie zaryady dvuh atomnyh ostovov Neravnomernost raspredeleniya elektricheskih zaryadov sozdayot usloviya vzaimodejstviya molekul za schyot orientacionnyh sil sily Van der Vaalsa Molekuly shelochnyh metallov stremyatsya orientirovatsya takim obrazom chtoby po sosedstvu okazyvalis raznoimyonnye elektricheskie zaryady V rezultate mezhdu molekulami dejstvuyut sily prityazheniya Blagodarya nalichiyu poslednih molekuly shelochnyh metallov sblizhayutsya i bolee menee prochno styagivayutsya mezhdu soboj Odnovremenno proishodit nekotoraya deformaciya kazhdoj iz nih pod dejstviem blizhe raspolozhennyh polyusov sosednih molekul ris 12 Fakticheski svyazyvayushie elektrony ishodnoj dvuhatomnoj molekuly popadaya v elektricheskoe pole chetyryoh polozhitelno zaryazhennyh atomnyh ostovov molekul shelochnyh metallov otryvayutsya s orbitalnogo radiusa atoma i stanovyatsya svobodnymi Pri etom svyazyvayushaya elektronnaya para stanovitsya obshej uzhe dlya sistemy s shestyu kationami Nachinaetsya postroenie kristallicheskoj reshyotki metalla na etape klastera V kristallicheskoj reshyotke shelochnyh metallov chyotko vyrazhena struktura svyazyvayushego zvena imeyushego formu iskazhyonnogo splyushennogo oktaedra kvadratnoj bipiramidy vysota kotoroj i ryobra bazisa ravny velichina postoyannoj translyacionnoj reshyotki aw ris 13 Velichina postoyannoj translyacionnoj reshyotki aw kristalla shelochnogo metalla znachitelno prevyshaet dlinu kovalentnoj svyazi molekuly shelochnogo metalla poetomu prinyato schitat chto elektrony v metalle nahodyatsya v svobodnom sostoyanii Shyolochnyj metall Li Na K Rb CsPostoyannaya reshyotka aw A 3 5021 4 2820 5 247 5 69 6 084Dlina kovalentnoj svyazi Me2 A 2 67 3 08 3 92 4 10 4 30 Matematicheskoe postroenie svyazannoe so svojstvami svobodnyh elektronov v metalle obychno otozhdestvlyayut s poverhnostyu Fermi kotoruyu sleduet rassmatrivat kak geometricheskoe mesto gde prebyvayut elektrony obespechivaya osnovnoe svojstvo metalla provodit elektricheskij tok Ris 14 Fazovaya diagramma vodoroda Pri sopostavlenii processa kondensacii parov shelochnyh metallov s processom kondensacii gazov naprimer vodoroda proyavlyaetsya harakternaya osobennost v svojstvah metalla Tak esli pri kondensacii vodoroda proyavlyayutsya slabye mezhmolekulyarnye vzaimodejstviya to pri kondensacii parov metalla protekayut processy harakternye dlya himicheskih reakcij Sama kondensaciya parov metalla idyot v neskolko stadij i mozhet byt opisana sleduyushej processiej svobodnyj atom dvuhatomnaya molekula s kovalentnoj svyazyu metallicheskij klaster kompaktnyj metall s metallicheskoj svyazyu V 1935 godu Yudzhin Vigner i Hillard Hantington predskazali vozmozhnost sushestvovaniya i metallicheskogo vodoroda Dejstvitelno kovalentnaya svyaz svojstvennaya molekulyarnomu vodorodu perehodit v metallicheskuyu svyaz Etot perehod nablyudaetsya dlya tvyordogo vodoroda pri vysokom davlenii ris 14 Mehanizm perehoda kovalentnoj v ionnuyu svyaz Ris 15 Dimerizaciya polyarnyh molekul Perehod kovalentnoj v ionnuyu svyaz nablyudaetsya dlya geteroyadernyh dvuhatomnyh molekul s polyarnoj kovalentnoj svyazyu naprimer galogenidov shelochnyh metallov pri perehode iz gazoobraznogo v tvyordoe sostoyanie Atomy shelochnyh metallov pri obrazovanii sootvetstvuyushego galogenida rashoduyut svoj edinstvennyj vneshnij elektron i priobretayut chyotko vyrazhennyj polozhitelnyj elektricheskij zaryad Otricatelnyj elektricheskij zaryad fiksiruetsya na atome galogena Molekuly galogenidov shelochnyh metallov fakticheski yavlyayutsya elektricheskimi dipolyami Dlina himicheskoj svyazi v molekulah galogenidov shelochnyh metallov gazovaya faza EX Dlina himicheskoj svyazi AEF ECl EBr EILiX 1 56 2 02 2 17 2 39NaX 1 93 2 36 2 50 2 71KX 2 17 2 67 2 82 3 05Rbx 2 27 2 79 2 95 3 18CsX 2 35 2 91 3 07 3 32 Raspredelenie silovyh linij elektricheskogo dipolya polyarnoj kovalentnoj svyazi predstavleno na ris 4 Pri dostatochno blizkih rasstoyaniyah silovye linii vzaimno orientiruyut polyarnye molekuly odnoimyonno zaryazhennye koncy polyusa ih dipolej vzaimno ottalkivayutsya a raznoimyonno zaryazhennye prityagivayutsya V rezultate mezhdu molekulami dejstvuyut sily prityazheniya obuslovlennye vzaimodejstviem ih postoyannyh dipolej i nosyashie nazvanie orientacionnyh sil Vzaimodejstvie molekul galogenidov shelochnyh metallov soprovozhdaetsya ih dimerizaciej Dimernuyu molekulu mozhno rassmatrivat kak elektricheskij kvadrupol ris 15 V nastoyashee vremya izvestny osnovnye harakteristiki dimerov galogenidov shelochnyh metallov dliny himicheskoj svyazi i valentnye ugly mezhdu svyazyami Dlina himicheskoj svyazi i valentnye ugly v dimerah galogenidov shelochnyh metallov E2X2 gazovaya faza E2X2 X F X Cl X Br X IdEF A lt F E F dECl A lt Cl E Cl dEBr A lt Br E Br dEI A lt I E I Li2X2 1 75 105 2 23 108 2 35 110 2 54 116Na2X2 2 08 95 2 54 105 2 69 108 2 91 111K2X2 2 35 88 2 86 98 3 02 101 3 26 104Cs2X2 2 56 79 3 11 91 3 29 94 3 54 94 V processe kondensacii dejstvie orientacionnyh sil usilivaetsya mezhmolekulyarnoe vzaimodejstvie soprovozhdaetsya obrazovaniem klasterov a zatem i tvyordogo veshestva Galogenidy shelochnyh metallov obrazuyut kristally s prostoj kubicheskoj i obyomno centrirovannoj kubicheskoj reshyotkoj Tip kristallicheskoj reshyotki i postoyannaya translyacionnoj reshyotki dlya galogenidov shelochnyh metallov Soedineniya i tip kristallicheskoj reshyotki Postoyannaya reshyotki ALi Na K Rb Csftoridy kub 4 0279 4 628 5 344 5 64 6 020hloridy kub 5 1399 5 639 6 21 hloridy OCK 3 749 4 10bromidy kub 5 501 5 973 6 599 6 868 7 23bromidy OCK 4 296iodidy kub 6 012 6 475 7 066 7 340 7 66iodidy OCK 4 567 V processe kristallizacii proishodit dalnejshee uvelichenie mezhatomnogo rasstoyaniya privodyashee k sryvu elektrona s orbitalnogo radiusa atoma shelochnogo metalla i peredache elektrona atomu galogena s obrazovaniem sootvetstvuyushih ionov Silovye polya ionov ravnomerno raspredelyayutsya vo vseh napravleniyah v prostranstve V svyazi s etim v kristallah shelochnyh metallov silovoe pole kazhdogo iona koordiniruet otnyud ne odin ion s protivopolozhnym znakom kak prinyato kachestvenno predstavlyat ionnuyu svyaz Na Cl V kristallah ionnyh soedinenij ponyatie prostyh dvuhionnyh molekul tipa Na Cl i Cs Cl teryaet smysl poskolku ion shelochnogo metalla svyazan koordinirovan s shestyu ionami hlora v kristalle hloristogo natriya i s vosemyu ionami hlora v kristalle hloristogo ceziya Pri etom vse mezhionnye rasstoyaniya v kristallah ravnoudaleny Ves kristall predstavlyaet soboj gigantskuyu molekulu PrimechaniyaHimicheskaya enciklopediya Redkol Zefirov N S i dr M Bolshaya Rossijskaya enciklopediya 1998 T 5 783 s ISBN 5 85270 310 9 Lidin R A Andreeva L L Molochko V A Spravochnik po neorganicheskoj himii Konstanty neorganicheskih veshestv M Himiya 1987 S 124 320 s Lidin R A Andreeva L L Molochko V A Spravochnik po neorganicheskoj himii Konstanty neorganicheskih veshestv M Himiya 1987 S 132 136 320 s Gankin V Yu Gankin Yu V Kak obrazuetsya himicheskaya svyaz i protekayut himicheskie reakcii M izdat gruppa Granica 2007 320 s ISBN 978 5 94691296 9 Nekrasov B V Kurs obshej himii M Goshimizdat 1962 S 88 976 s Pauling L Priroda himicheskoj svyazi pod redakciej Ya K Syrkina per s angl M E Dyatkinoj M L Goshimizdat 1947 440 s Teoreticheskaya organicheskaya himiya pod red R H Frejdlinoj per s angl Yu G Bundelya M Izd inostrannoj literatury 1963 365 s Lemenovskij D A Levickij M M Rossijskij himicheskij zhurnal zhurnal Rossijskogo himicheskogo obshestva im D I Mendeleeva 2000 T XLIV vyp 6 S 63 86 Himicheskij enciklopedicheskij slovar gl red I L Knunyanc M Sov enciklopediya 1983 S 607 792 s Nekrasov B V Kurs obshej himii M Goshimizdat 1962 S 679 976 s Lidin R A Andreeva L L Molochko V A Spravochnik po neorganicheskoj himii Konstanty neorganicheskih veshestv M Himiya 1987 S 155 161 320 s Gillespi R Geometriya molekul per s angl E Z Zasorina i V S Mastryukova pod red Yu A Pentina M Mir 1975 S 49 278 s Spravochnik himika 2 e izd pererab i dop L M GNTI Himicheskoj literatury 1962 T 1 S 402 513 1072 s Lidin R A Andreeva L L Molochko V A Spravochnik po neorganicheskoj himii Konstanty neorganicheskih veshestv M Himiya 1987 S 132 136 320 s Ziman Dzh Elektrony v metallah vvedenie v teoriyu poverhnostej Fermi Uspehi fizicheskih nauk 1962 T 78 vyp 2 291 s LiteraturaMarrel Dzh Kettl S Tedder Dzh Himicheskaya svyaz M Mir 1980 384 s Pimentel G Spratli R Kak kvantovaya mehanika obyasnyaet himicheskuyu svyaz Per s angl M Mir 1973 332 s Ryudenberg K Fizicheskaya priroda himicheskoj svyazi M Mir 1964 164 c Berdett Dzh Himicheskaya svyaz M Binom Laboratoriya znanij 2008 248 s ISBN 978 5 94774 760 7 ISBN 978 5 03 003847 6 ISBN 0 471 97129 4 Yacimirskij K B Yacimirskij V K Himicheskaya svyaz Kiev Visha shkola 1975 304 c Krasnov K S Molekuly i himicheskaya svyaz 2 e izd M Vysshaya shkola 1984 295 s Tatevskij V M Stroenie molekul M Himiya 1977 512 s Glava VIII Problema himicheskoj svyazi v kvantovoj mehanike Tatevskij V M Kvantovaya mehanika i teoriya stroeniya molekul M Izd vo MGU 1965 162 s 30 31 Bejder R Atomy v molekulah Kvantovaya teoriya M Mir 2001 532 c ISBN 5 03 003363 7 Glava 7 Modeli himicheskoj svyazi SsylkiYu V Zefirov P M Zorkij Van der vaalsovy radiusy atomov v kristallohimii i strukturnoj himii N F Stepanov Himicheskaya svyaz v prostyh dvuhatomnyh molekulah SOZh 1998 Himicheskij portal mir himii veshestv i prevrashenij na stranicah Vikipedii V state est spisok istochnikov no ne hvataet snosok Bez snosok slozhno opredelit iz kakogo istochnika vzyato kazhdoe otdelnoe utverzhdenie Vy mozhete uluchshit statyu prostaviv snoski na istochniki podtverzhdayushie informaciyu Svedeniya bez snosok mogut byt udaleny 10 iyunya 2012

