СПОЛУЧЕННЯ АТОМІВ МІЖ СОБОЮ. УТВОРЕННЯ ХІМІЧНОГО ЗВ’ЯЗКУ
Хімія – універсальний довідник
БУДОВА АТОМА
СПОЛУЧЕННЯ АТОМІВ МІЖ СОБОЮ. УТВОРЕННЯ ХІМІЧНОГО ЗВ’ЯЗКУ
Як і чому відбувається сполучення нейтральних атомів?
Почнемо пояснення з найпростішого випадку. Нехай на деякій відстані один від одного (наприклад, 0,1нм) знаходяться два протони – два ядра атома Гідрогену. У чому полягатиме їх взаємодія? Звичайно, вони будуть відштовхуватися, тому що заряджені однойменно. Розмістимо між ними електрон. Обидва протони до нього притягнуться – утвориться зв’язана система, утвориться
Отже, така система енергетично більш вигідна, ніж окремо атом Гідрогену (протон + електрон) і протон, тобто вона виникатиме спонтанно.
Звичайно, електрон не може знаходитися нерухомо між ядрами атомів. Але рухається він так, що частіше опиняється саме між ними, і у просторі між ядрами електронна густина підвищується. Ми говоримо в такому випадку, що рух електрона описується молекулярною орбіталлю, що електрон з атомної орбіталі (АО) перейшов на молекулярну орбіталь (МО), яка має меншу енергію, ніж атомні, з яких вона утворилася.
Перехід
Відмінність МО від АО полягає в тому, що перша визначає рух електрона в електричному полі декількох ядер, у молекулі, а друга – у полі одного ядра, в атомі.
Як же утворюється молекулярна орбіталь у молекулі Н2?
Поки атоми Гідрогену знаходяться на великій відстані один від одного, електрон кожного атома рухається біля власного ядра. При достатньому зближенні атомів ділянки простору, де знаходилися електрони, тобто атомні орбіталі, перекриваються. Тепер на кожен електрон діють обидва ядра, електрони рухаються на молекулярній орбіталі. Електронна густина у просторі між ядрами підвищена, і це забезпечує їх притягання. Така МО називається зв’язуючою.
Розглянемо можливість утворення молекули Не2. У цьому випадку повинні перекриватися АО, на кожній з яких уже рухається по два електрони, що є максимально можливою кількістю для однієї АО. Такі АО не можуть перекриватися. На жодну з них не може потрапити додатковий електрон. Хімічний зв’язок не утвориться.
Отже, якщо зближуються атоми з заповненими електронами АО, то останні не можуть перекритися з утворенням молекулярної орбіталі, тому що у протилежному випадку на МО опиниться більше двох електронів.
Тепер можна сформулювати основні положення процесу утворення хімічного зв’язку між атомами і які умови для цього необхідні.
1. Атоми повинні зблизитися настільки, щоб атомні орбіталі окремих атомів перекривалися, а всі електрони “відчували” вплив обох ядер.
2. У результаті перекриття двох АО утворяться дві МО – одна розташована на осі енергій нижче, інша – вище, ніж вихідні АО, тобто зв’язуюча і антизв’язуюча МО.
3. Хімічний зв’язок утворюється (система має меншу енергію, ніж вихідні атоми), якщо на зв’язуючих орбіталях знаходиться більше електронів, ніж на антизв’язуючих. (Це можливо, якщо вихідні АО, що перекриваються, заповнені не повністю, а містять у сумі 1, 2 або 3 електрони, тобто менше 4).
В утворенні зв’язку не беруть участь АО внутрішніх заповнених енергетичних рівнів атома, що містять по два електрони кожна, а тільки зовнішніх, які тому й називаються валентними рівнями. Відповідно, електрони, що знаходяться на цих рівнях, називаються валентними.
Згадаємо, валентність – це здатність атома приєднувати певну кількість інших атомів. Від чого вона залежить? Від наявності АО, здатних брати участь в утворенні зв’язку, – це АО зовнішнього енергетичного рівня.
Отже, будовою зовнішнього енергетичного рівня і визначаються хімічні властивості елементів.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...