Home  / Публикации / Книга "Как образуется химическая связь и протекают химические реакции" / 1.6. Заключение

1.6. Заключение

Образование химической связи является результатом уменьшения электронной энергии в системе, которое связано с особыми свойствами атомных систем.

Первый существенный вклад в энергию связи обусловлен концентрацией положительного заряда в молекуле. Этот вклад имеет электрическую природу. В атомных системах, в отличие от электростатических, где заряды неподвижны относительно друг друга, энергия увеличивается с возрастанием положительного заряда ядра пропорциональна квадрату заряда ядра.

Второй вклад в энергию связи, также имеющий электрическую природу, обусловлен сродством атомов к электрону.

Для разрушения молекулы на атомы необходимо сообщить энергию, равную разнице энергий электронов в атомах и молекуле плюс дополнительную энергию, приблизительно равную первой, расходуемую на компенсацию снижения электронной энтропии, имеющего место в процессе разрушения связи.

Простую модель двухатомной связи можно представить в виде двух ядер, между которыми в плоскости, перпендикулярной оси, соединяющей ядра, вращаются связывающие электроны. При этом предполагается, что между заряженными частицами (электроны, ядра) действуют только электро­статические силы. Если соединяющиеся в молекулу атомы имеют одинаковые потенциалы ионизации, плоскость вращения электронов располагается на равном расстоянии от каждого из ядер. Если же потенциалы ионизации различны, то плоскость вращения электронной пары смещается в сторону атома с большим ППИ. Адекватность модели реальной картине подтверждена совпадением результатов расчета и эксперимента.

На основе этой модели найдены следующие теоретические зависимости:

• зависимость ковалентной неполярной и полярной связи от первого потенциала ионизации соединяющихся атомов;
• зависимость энергии связи от числа связывающих электронов;
• зависимость длины связи от ППИ реагирующих атомов;
• зависимость дипольного момента молекулы от ППИ взаимодействующих атомов.

Расчетные зависимости для двухатомных молекул в газовой фазе совпадают с экспериментальными данными:

1. в образовании связи участвуют два электрона (по одному от каждого атома);
2. энергия связи зависит от ППИ взаимодействующих атомов;
3. если ППИ взаимодействующих атомов близки, кривая зависимости энергии связи от ППИ проходит через максимум;
4. длина связи уменьшается с увеличением ППИ;
5. если ППИ реагирующих атомов существенно различаются, энергия связи возрастает пропорционально разнице ППИ;
6. энергия ковалентной неполярной связи обычно меньше 100 кДж/моль, когда ППИ взаимодействующих атомов меньше 400 и больше 1600 кДж/моль;
7. для атомов, ППИ которых находятся в интервале 800-1200 кДж/моль, энергия ковалентной неполярной связи равна 250-350 кДж/моль;
8. энергия гетерополярной связи близка к 600 кДж/моль, когда разность между ППИ взаимодействующих атомов равна 1000 кДж/моль;
9. энергия связи в двухатомных молекулах не зависит от числа внутренних электронных слоев взаимодействующих атомов.