Сборник основных формул по химии для ВУЗов - страница 2

Заполнение МО электронами происходит по тем же правилам, что и заполнение АО в атоме, а именно: правилу Паули (на МО не может быть более двух электронов), правилу Хунда (суммарный спин должен быть максимален) и т. д.

Взаимодействие 1s-AO атомов первого периода (Н и Не) приводит к образованию связывающей σ-МО и разрыхляющей σ*-МО:

Электронные формулы молекул, порядки связей n, экспериментальные энергии связей Е и межмолекулярные расстояния R для двухатомных молекул из атомов первого периода приведены в следующей таблице:

Другие атомы второго периода содержат, помимо 2s-AO, также и 2р_>х-, 2р_>y– и 2р_>z-АО, которые при взаимодействии могут образовывать σ– и π-MO. Для атомов О, F и Ne энергии 2s– и 2р-АО существенно различаются, и можно пренебречь взаимодействием 2s-AO одного атома и 2р-АО другого атома, рассматривая взаимодействие между 2s-AO двух атомов отдельно от взаимодействия их 2р-АO. Схема МО для молекул O_>2, F_>2, Ne_>2 имеет следующий вид:

Для атомов В, С, N энергии 2s– и 2р-АО близки по своим энергиям, и 2s-AO одного атома взаимодействует с 2р_>z-АО другого атома. Поэтому порядок МО в молекулах В_>2, С_>2 и N_>2 отличается от порядка МО в молекулах O_>2, F_>2 и Ne_>2. Ниже приведена схема МО для молекул В_>2, С_>2 и N_>2:

На основании приведенных схем МО можно, например, записать электронные формулы молекул O_>2, O_>2^>+ и O_>2¯:

O_>2^>+(11ē)σ_>s^>2σ_>s^>*2σ_>z^>2(π_>x^>2π_>y^>2)(π_>x^>*1π_>y^>*0)

n = 2 R = 0,121 нм;

O_>2(12ē)σ_>s^>2σ_>s^>*2σ_>z^>2(π_>x^>2π_>y^>2)(π_>x^>*1π_>y^>*1)

n = 2,5 R = 0,112 нм;

O_>2¯(13ē)σ_>s^>2σ_>s^>*2σ_>z^>2(π_>x^>2π_>y^>2)(π_>x^>*2π_>y^>*1)

n = 1,5 R = 0,126 нм.

В случае молекулы O_>2 теория МО позволяет предвидеть большую прочность этой молекулы, поскольку n = 2, характер изменения энергий связи и межъядерных расстояний в ряду O_>2^>+ – O_>2 – O_>2¯, а также парамагнетизм молекулы O_>2, на верхних МО которой имеются два неспаренных электрона.

Ионная связь – электростатическая связь между ионами противоположных зарядов. Ионная связь может рассматриваться как предельный случай ковалентной полярной связи. Ионная связь образуется, если разница электроотрицательностей атомов ΔХ больше чем 1,5–2,0.

Ионная связь является ненаправленной ненасыщаемой связью. В кристалле NaCl ион Na^>+ притягивается всеми ионами Cl¯ и отталкивается всеми другими ионами Na^>+, независимо от направления взаимодействия и числа ионов. Это предопределяет большую устойчивость ионных кристаллов по сравнению с ионными молекулами.

Водородная связь – связь между атомом водорода одной молекулы и электроотрицательным атомом (F, CI, N) другой молекулы.

Существование водородной связи объясняет аномальные свойства воды: температура кипения воды гораздо выше, чем у ее химических аналогов: t_>кип(Н_>2O) = 100 °С, а t_>кип(H_>2S) = -61°C. Между молекулами H_>2S водородные связи не образуются.

Энергия (Е) – способность производить работу. Механическая работа (А) совершается, например, газом при его расширении: А = р • ΔV.

Реакции, которые идут с поглощением энергии, – эндотермические.

Реакции, которые идут с выделением энергии, – экзотермические.

Виды энергии: теплота, свет, электрическая, химическая, ядерная энергия и др.

Типы энергии: кинетическая и потенциальная.

Кинетическая энергия – энергия движущегося тела, это работа, которую может совершить тело до достижения им покоя.