Home  / Учебник ОБЩАЯ ХИМИЯ / Глава 3. Молекула / Связь в молекуле водорода

Связь в молекуле водорода

Молекула водорода - это простейшая молекула, которая образуется из двух атомов водорода. Атомы, составляющие молекулу водорода, абсолютно одинаковы, поэтому связывающая пара электронов должна находиться не только на внешних оболочках обоих связываемых атомов, но также на одинаковом расстоянии от ядер. Таким образом, для электронов остается  только одно место - между ядрами, на равном расстоянии от них.

До того, как образовалась связь в молекуле водорода  (т.е. у разделенных атомов), электроны вращались вокруг своих ядер, теперь электроны вращаются посередине между двумя ядрами водорода. По схеме химической связи, в случае с молекулой водорода, связывающая пара электронов вращается в плоскости, перпендикулярной оси, связывающей ядра атомов. Центр вращения электронов находится на одинаковом расстоянии от связываемых ядер. Только так электроны могут одновременно перейти на внешние электронные оболочки обоих связываемых атомов.

Итак, молекулу водорода можно проиллюстрировать следующим образом: 

Рисунок 3.2. Модель химической связи в молекуле водорода

Молекула водорода состоит из 2 ядер атома водорода, расположенных на расстоянии около 0.7Å друг от друга. Два электрона вращаются по круговой орбите в плоскости, перпендикулярной к оси, соединяющей ядра. Эта электронная пара сближает ядра за счет электростатических сил и сил притяжения ядер к двум электронам, вращающимся между ними.  Центр круга, вокруг которого вращаются электроны в молекуле водорода, находится в середине оси, связывающей ядра водорода.

То есть, при образовании связи в молекуле водорода, электроны располагаются на равном расстоянии от связываемых ядер.

Связь, образуемая из разных атомов

Когда атомы одного вида связаны химически (такую же как связь в молекуле водорода  образуют атомы Na-Na, F-F, Cl-Cl и т.д.), связывающие электроны, как и в молекуле водорода, находятся на одинаковом расстоянии от связываемых ими ядер.  Когда химически связаны разные атомы, например, Na-Cl, то центр круга, в котором вращаются связывающие электроны, находится ближе к ядру атома хлора (Cl). То есть, связывающие электроны смещаются к тому атому, который сильнее притягивает электроны, и значит, к атому с более высоким значением энергии сродства.

Связывающие электроны располагаются примерно на одинаковом расстоянии от ядер, связываемых ими, как и несвязывающие электроны. То есть, когда связывающие электроны образуют химические связи, они переходят на внешние оболочки связываемых атомов. Электроны внутренней оболочки часто называют внутренними электронами (см. рис. 3.3).

Рисунок 3.3 Вращение электронов вокруг ядра атома Cl

Точки на кругах - это электроны. Круги меньшего размера - это остов атома. Помимо ядра, остов атома включает в себя все внутренние электронные оболочки, т.е. все электроны внутренних слоев вокруг ядра (эта область окрашена в коричневый цвет). Таким образом, у атома хлора (Cl) этот остов состоит из ядра с 17 протонами и 10 электронами (2 электрона в слое, ближайшем к ядру, и 8 электронов в следующем ближайшем слое). Эти внутренние электроны, подобно ядру атома, не принимают участия в химических трансформациях, поэтому, для удобства, на рисунке они показаны вместе с ядром.

Таким образом, остов хлора (Cl) несет на себе избыточный положительный заряд, равный 17-10 = 7 протонных единиц. Компенсируют этот положительный заряд семь электронов, расположенных на внешней оболочке и показанных на рисунке точками. Они называются валентными электронами, так как только эти электроны в атоме принимают участие в образовании химической связи и химических преобразованиях. 

При формировании молекулы хлора Cl₂, оба атома хлора (Cl) принимают участие в формировании связи и увеличивают количество электронов на своих внешних оболочках на 1; то есть, обе внешние оболочки содержат 8 электронов. При формировании молекулы NaCl, атом натрия (Na) содержит 2 электрона на внешней оболочке (1 предыдущий и 1 приобретенный), в то время как атом хлора (Cl) имеет 8 электронов.

Строение молекулы.Химическая связь >>

Ковалентная связь >>

Модель молекулы водорода

Энергия молекулы водорода >>

Энергия иона водорода Н₂⁺ >>

Выводы >>