Презентация на тему: "Презентация по химии "Химическая связь" (11 класс углубленный уровень)"

Химическая связь

Природа химической связи
Химическая связь – совокупность сил притяжения и отталкивания, создающая динамически устойчивую систему из двух и более атомов.
Основной причиной образования химических связей между атомами является понижение полной энергии системы при переходе от свободных атомов к молекуле.

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
1. Энергия связи (Прочность связи)
2. Длина связи
3. Полярность связи
4. Валентный угол
5. Поляризуемость связи

1.Энергия химической связи (Есв) - доля энергии расщепления молекулы газообразного вещества на газообразные атомы, приходящаяся на одну связь

Н2О(г) = 2Н(г) + О(г), ΔH-энергия диссоциации
Н—О —Н Н2О - газ
Е= ΔH/2, (т.к. 2 связи)

2. Длина связи (lсв) – среднее равновесное расстояние между ядрами химически связанных атомов в молекуле.

Длины и энергии химических связей

3. Полярность связи – возникновение эффективных электрических зарядов на химически связанных атомах в молекуле за счет смещения электронной плотности из-за разной электроотрицательности.
= |q| ·
– длина химической связи;
q - эффективный заряд;
- дипольный момент

Чем больше разность электроотрицательностей, взаимодействующих атомов, тем более полярна связь.
Степень ионности Δǽ= |ЭО1-ЭО2|
Δǽ = 0 – 0.4 – ковалентная неполярная
Δǽ =0.4-2.0 – ковалентная полярная связь;
Δǽ > 2.1 (1,7!) - ионная
Дипольный момент молекулы зависит:
от полярности связей;
от геометрии молекулы;
от наличия неподелённых пар электронов.

Степень ионности
Смещение электронной
плотности к более ЭО атому
H
Cl
Возникновение
эффективных зарядов ()
Cвязь в молекуле HCl полярная, имеет на 17 % ионный характер.

т.е. степень ионности равна 83%.
Полного перетягивания связующих пар электронов от более электроположительного к более электроотрицательному атому и образования 100 % -ной ионной связи практически не наблюдается.

Поляризуемость химической связи - это способность химической связи приобретать дипольный момент(μинд) под действием внешнего электрического поля, обладающего напряженностью(Н).






α – поляризуемость
Н –напряженность электрического поля
μ – приобретенный дипольный момент
μинд=α * Н

Теории химической связи
Метод валентных
связей (МВС)
Метод молекулярных
орбиталей (ММО)
Представления о двухцентровых локализованных связях (Ф.Лондон, В.Гайтлер, Л.Полинг).
1927 г.
Представления о многоцентровых делокализованных связях. (Р.Малликен, Ф.Гунд, Э.Хюккель и др.).
40-е годы ХХ века
Обе теории не исключают друг друга, а дополняют.

Основные положения метода ВС
1. Химическая связь между атомами образуется в результате образования общих электронных пар.
2. Общие электронные пары образуют лишь неспаренные электроны с антипараллельными спинами.
3. При образовании химической связи происходит частичное перекрывание АО, что приводит к увеличению электронной плотности в межъядерном пространстве.
4. Химическая связь тем прочнее, чем в большей степени перекрываются взаимодействующие АО.

5. В пространстве х. с. располагается в том направлении, в котором возможность перекрывания АО наибольшая.
6.Общая электронная пара соответствует единице химической связи.
7. Если молекула образуется путём перекрывания двух АО, связь называется одинарной, если более двух АО – кратной. Одинарная связь представлена всегда σ-связью, а кратные связи включают σ- и π-связи

.
-связь
8. Связь, образованная перекрыванием АО по линии, соединяющей центры атомов, называется – σ- связью, а по обе стороны от линии - -связью. Еσ > Еπ
-связь
-связь

Основные виды химической связи

Ковалентная (полярная и неполярная)
Ионная

Водородная

Межмолекулярная
Металлическая

Ковалентная связь
Химическая связь, образованная двумя атомами путем обобществления пары электронов, называется ковалентной связью
Ковалентная неполярная связь - связь между атомами с практически равной электроотрицательностью (0 - 0.4) . Электронное облако, образованное общей парой электронов распределяется симметрично относительно ядер обоих атомов(Н2, N2, Br2 )
Ковалентная полярная связь - связь между атомами с различной электроотрицательностью (0.5 - 2.0) и несимметричным расположением общей электронной пары.

Механизмы образования ковалентной связи
Обменный
Донорно-акцепторный

Обменный механизм

Каждый атом дает по одному неспаренному электрону в общую электронную пару

Донорно-акцепторный механизм
Один атом (донор) предоставляет электронную пару, а другой атом (акцептор) предоставляет для этой пары свободную орбиталь

Гибридизация атомных орбиталей
При гибридизации первоначальная форма и энергия орбиталей взаимоизменяются и образуются орбитали с новой, но уже одинаковой формой и энергией.
Число гибридных орбиталей равно числу атомных орбиталей, участвующих в гибридизации.
Формы и энергии гибридных орбиталей одинаковы.

Формы гибридных орбиталей

Гибридизация
химические связи, образованные гибридными орбиталями, прочнее, а полученная молекула более устойчива

Ионная связь
Чем больше разница электроотрицательностей атомов, тем более полярна связь.
Ионная связь является предельным случаем ковалентной полярной связи
Δχ = 0 – 0.4 – ковалентная неполярная
Δχ =0.4-2.0 – ковалентная полярная связь;
Δχ > 2.1 - ионная
Ионная химическая связь представляет собой электростатическое взаимодействие отрицательно и положительно заряженных ионов в химическом соединении

При возникновении ионной связи более электроотрицательный элемент полностью присоединяет к себе электронную пару и становится анионом, а менее электроотрицательный атом отдает электроны и становится катионом с восьмиэлектронной внешней оболочкой.

необходимым условием образования ионной связи является значительная разница электроотрицательности атомов;
- ионная связь не обладает ни насыщаемостью, ни направленностью.

упорядоченная упаковка ионов называется ионным кристаллом,

Nа + 1s22s22р63s0 Сl - 1s22s22р63s23р6
Dc = 3.0(Cl) – 0.9(Na) = 2.1.
Устойчивы к нагреванию и растворимы в воде, при низких температурах являются диэлектриками;

Металлическая связь



Связь в металлах и расплавах за счет электростатического взаимодействия положительно заряженных катионов, которые располагаются в узлах кристаллической решетки и свободных делокализованных электронов.
СХЕМА ОБРАЗОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ СВЯЗИ.

в образовании металлического кристалла (с металлической связью) участвует большое число атомных орбиталей с одинаковой энергией, которые сближаются, перекрываются, образуя молекулярные орбитали с одинаковой энергией (электронная зона). В пределах этой электронной зоны свободные электроны могут перемещаться по всему кристаллу, не выделяя и не поглощая энергию;

вещества, с металлической связью, обладают высокой плотностью, твердостью, высокой температурой кипения и температурой плавления, высокой электропроводностью, ковкостью и пластичностью.
Свойства соединений с металлической связью

Металлическая связь не проявляет свойств насыщаемости, направленности, но ей характерны высокие координационные числа металлических структур.
Металлическая связь отличается от ковалентной по прочности: ее энергия в 3-4 раза меньше энергии ковалентной связи.

Водородная связь – это связь между сильнополяризованним атомом водорода одной молекулы и атомом с большой электроотрицательностью и неподеленной электронной парой другой молекулы (или другой части этой же молекулы)
Димер уксусной кислоты
Водородная связь

Водородная связь

Строение полимера (HF)n


- между молекулами воды
Водородные связи в структуре льда

Температуры кипения соединений водорода
Образование межмолекулярных водородных связей приводит к существенному изменению ряда свойств веществ: повышению вязкости, диэлектрической постоянной, температур кипения и плавления.

В молекуле ДНК 
белки

Межмолекулярное взаимодействие – взаимодействие электронейтральных валентнонасыщенных молекул между собой по электростатическому взаимодействию.
эти взаимодействия обусловлены действием сил Ван-дер-Ваальса;
проявляется на значительно больших расстояниях и характеризуется отсутствием насыщаемости и небольшими энергиями;
Межмолекулярные взаимодействия

.
подразделяется на:
ориентационное – взаимодействие между полярными молекулами (диполь – дипольное);
HCl, H2O
Дисперсионные силы действуют между частицами любого вещества.
Межмолекулярные взаимодействия
индукционное - взаимодействие между полярной и неполярной молекулами (постоянный диполь – наведенный диполь);
дисперсионное - взаимодействие между неполярными молекулами (наведенный диполь – наведенный диполь).