Межмолекулярное взаимодействие и его природа. Ориентационное, индукционное и дисперсное взаимодействие.
Межмолекулярное взаимодействие- вз-ие м-ду электрически нейтр-ми молекулами или атомами. Силы межмол-ого вз-ия впервые принял во внимание Ван-дер-Ваальс для объяс-я св-в реальных газов и ж-тей
Ориентационные силы действуют м-ду полярными молекулами, т е облад-ими дипольными(два заряда, равных по величине и противоположных по знаку) электрич-ими моментами. Сила притяжения м-ду 2я полярными молекулами макс-а в том случае, когда их дипольные моменты расп-ся вдоль одной линии Эта сила возн-ет благодаря тому, что расст-ия м-ду разноимёнными зарядами немного меньше, чем м-ду одноимёнными. В резу-те притяжение диполей превосходит их отталкивание. Вз-ие диполей зависит от их взаимной ориентации, и поэтому силы дипольного вз-ия наз-тся ориентационными. Хаотическое тепловое движение непрерывно меняет ориентацию полярных м-л, но, как показывает расчёт, среднее по всевозможным ориентациям значение силы имеет опред-ую величину, не равную нулю.
Индукционные силыИндукционные (или поляризационные) силы действуют м-ду полярной и неполярной м-лами. Полярная м-ла создаёт электрическое поле, которое поляризует м-лу с электрическими зарядами, равномерно распред-ми по V. Положительные заряды смещаются по напр-ию электрического поля (то есть от + полюса), а – напротив (к + полюсу). В результате у неполярной м-лы индуцируется дипольный момент.
Дисперсионные силыМежду неполярными м-лами действует дисперсионное межмолекулярное вз-ие. Природа этого вз-ия была выяснена полностью только после создания квантовой мех-ки. В ат-х и м-лах электроны сложным образом движутся вокруг ядер. В среднем по времени дипольные моменты неполярных молекул оказываются равны нулю. Но в каждый момент электроны занимают какое-то положение. Поэтому мгновенное значение дипольного момента (напр, у атома водорода) отлично от нуля. Мгновенный диполь создаёт электрическое поле, поляризующее соседние м-лы. В результате возникает вз-ие мгновенных диполей. Энергия вз-ия м-ду неполярными м-лами есть средний результат вз-ия всевозможных мгновенных диполей с дипольными моментами, которые они наводят в соседних молекулах благодаря индукции.
Ковалентная связь и ее свойства. Механизм образования: обменный и донорно-акцепторный. Метод валентных связей.
Ковалентной связью наз-ся хим связь, образующаяся за счёт обобществления ат-ми своих валентных эл-в. Обязательным условием образования ковалентной связи является перекрывание атомных орбиталей, на которых расположены валентные электроны.
Свойства ковалентной связи:
Насыщаемость ковалентной связи обусловлена огранич-ми валентными возможностями атомов, т.е. их способ-тью к обр-ю строго опред-го числа связей, которое обычно лежит в пределах от 1 до 6.
Направленность ковалентной связи явл-ся результатом стремления атомов к обр-ю наиболее прочной связи за счет возм-о большей электронной плотности м-ду яд-и.
Поляризуемость рассм-ют на основе представлений о том, что ковалентная св м б неполярной или полярной.
Важными характеристиками также
Длина связи определяется расстоянием между ядрами связанных атомов в молекуле
Кратность связи определяется количеством электронных пар, связывающих два атома
При исп-ии обменного механизма образование св рассм-ся как результат спаривания спинов своб-х электронов атомов. При этом осущ-ся перекрывание двух атомных орбиталей соседних атомов, каждая из которых занята одним электроном. Таким образом, каждый из связываемых атомов выделяет для обобществления пары по электрону, как бы обм-сь ими. напр, при образовании м-лы трифторида бора из ат-в три атомные орбитали бора, на каждой из которых имеется по одному электрону, перекрываются с тремя атомными орбиталями трех атомов фтора (на каждой из них также находится по одному неспаренному электрону). В результате спаривания электронов в областях перекрывания соотв-их атомных орбиталей появляется три пары эл-в, связыв-х атомы в молекулу.
Донорно-акцепторный мех-м. Для обр-ия этого вида ковалентной связи оба электрона предоставляет один из атомов— донор. Второй из атомов, участвующий в обр-ии св-и, наз-ся акцептором. В образ-ейся молекуле формальный заряд донора увелич-ся на ед-у, а формальный заряд акцептора уменьш-ся на единицу.
Валентных связей метод метод приближенного решения электронного ур-ния Шрёдингера для многоэлектронных молекулярных систем. Основан на представлениях о двухцентровых хим. связях между атомами в молекуле, образуемых двумя электронами. Эти представления являются обобщением на многоатомные молекулы приближения Гайтлера - Лондона, позволившего впервые с помощью квантовомех. методов объяснить хим. связь в м-ле Н2.
Комплексоны. π комплексы.
Полиаминокарбоновые кислоты (комплексоны)— м-лы кот с атомомN связано несколько алкилкарбоксильных групп —СН2СООН, способных одновременно связывать центральный атом комплекса несколькими координационными связями. Комплексоны образуют прочные, р-римые в воде соед-я с большинством катионов.
Примеры: Наиболее простым пред-ем комплексонов явл-ся аминокислотаглицин, H2NCH2CO2H. В молекуле глицина аминогруппа NH2 отделена от карбоксильной группы COOH единственной метиленовой группой CH2. Когда карбоксильная группа депротонирована, ион глицина может явл-ся бидентатным лигандом и образовывать хелатные комплексы с ионами металлов.
π комплексы
Хар-ой особ-ю п-комплекса явл-ся то, что электрофильная частица не связана ковалентной связью с каким-то конкретным углеродным атомом бензольного ядра. Образование п-комплекса можно представить как результат слабого электростатического вз-я между электрофильной частицей (акцептор электронов) и п-электронной системой бензольного ядра (донор электронов). Формирование и расщепление п-комплекса обычно протекает очень быстро.