Home  / Учебник ОБЩАЯ ХИМИЯ / Глава 4. Химическая связь / Изомеризация. Динамическая связь

Изомеризация. Динамическая связь

Атомы могут быть связаны друг с другом связями различного типа. Например, в твердых кристаллах атомы могут быть связаны ковалентными (полярными и неполярными) или координационными связями. В жидкостях и растворах атомы одновременно могут быть связаны водородными, координационными и ван-дер-ваальсовыми связями.

Известно, что когда атомы связываются друг с другом различного типа связями, то часто в результате некого процесса прочные связи становятся слабее, а слабые- сильнее. При этом изменяется длина связей: более короткие и, соответственно, более прочные связи удлиняются, а более длинные, наоборот, укорачиваются.

Ван-дер-ваальсовы связи являются слабыми и длинными (длина ~ 3 Å, аэнергия ~ 3 кДж/моль). Энергия донорно-акцепторных связей в два-три раза меньше энергии ковалентной связи. Для разрыва двойной связи нужно затратить примерно в два раза больше энергии, чем для разрыва одинарной связи между теми же атомами. При этом длина одинарной связи больше, чем двойной и тройной, например, длина одинарной и двойной связей между атомами углерода составляет 1,54Å и 1,34 Å соответственно. Когда оба типа связей присутствуют в одной молекуле, то наблюдается тенденция к их выравниванию. Так, в молекуле бутадиена CH₂=CH-CH=CH₂ длина одинарной связи равна 1,46 Å, а двойной - 1,36 Å.

В чем же природа этого явления? Мы объясняем его электронно-ядерной изомеризацией. Электроны в молекулах движутся не только в пределах энергетического минимума (энергетической ямы), который определяет электростатическую составляющую химической связи, но и вдоль молекулы с большей скоростью, переходя от одного ядра к другому и обратно. Это доказано экспериментально. Продробнее об изомеризации см. далее>>

В молекулах, образованных из центрального атома, соединенного с другими одинаковыми атомами, происходит электронно-ядерная изомеризация. Эти связи мы называем «динамическими связями» поскольку электроны в них движутся от одно энергетического минимума к другому.

В главе "Химические связи" эти связи выглядят экзотическими, как будто они стоят в стороне от обычного объяснения основного химического явления—химических связей. Однако, при объяснении второго основного химического явления—химических реакций—понимание физической сути динамических связей является ключевым.

 Принципы образования связи в многоэлектронных атомах >>
Потенциал ионизации и энергия связи в двухатомных молекулах >>
Энергия связи >>
Длина связи >>
G-теория химической связи >>  
Правило валентности >>
Донорно-акцепторная связь >>
Ван-дер-ваальсовая связь >>
Изомеризация. Динамическая связь
Основы стереохимии >>