Молекула құрылысы. химиялық байланыс
Химиялық байланыс екі атомның электрон бұлттары қабысуынан немесе қысқаша электрон жұбы түзілуінен пайда болады. Бұл процесс энергия бөле жүреді. Электрон жұбы атомдар орталығынан бірдей қашықтықта орналасуы мүмкін. Мұндай байланыс коваленттік байланыс деп аталады. Егер электрон жұбы атомдардың біреуіне қарай ығысса, полюсті ковалентті байланыс түзіледі. Егер электрон жұбы бір атомнан екіншісіне ауысса, оң және теріс ион түзіліп, байланыс иондық деп аталады. Байланыстың бұл түрлерінің арасында айқын шекара жоқ, сондықтан молекуладағы байланыстың иондық, коваленттік дәрежесі туралы айтамыз. Иондық байланыс айқын байқалатын молекулалар нағыз металдар мен бейметалдар арасында түзіледі (NaCl, CsF, LiCl, т.б.) яғни молекула түзуші атомдардың электротерістілік айырымы үлкен болған жағдайда. Электротерістілік – химиялық байланыс түзгенде атомдар электрон жұбының ығысуы дәрежесін көрсететін шама. Көбінесе салыстырмалы электротерістілік мәні қолданылады. Салыстырмалы электротерістілік мәні химиялық байланыс полярлығын көрсетеді.
Элементтердің электротерістілік мәні кестеде (кесте -11) берілген. Оны есептеу жұмыстарында қолданамыз. Молекуланың полярлылығын сандық өлшемі болып диполь моменті (μ) алынады. Ол диполь ұзындығы (L) мен элементарлы электр заряды (е) көбейтіндісіне тең.
μ=1*е;
Диполь моментінің өлшем бірлігі дебай, белгіленуі Д (1Д=10-18 эл.ст.б.см.). Тотығу дәрежесі молекуладағы байланыс иондық деп есептелгендегі атомға берілген заряд шамасы. Молекула электронейтрал болғандықтан О(-2), Н(+1) деп есептеп кез-келген атомның тотығу дәрежесін есептеуге болады. Мысалы:
Н SxO
+1 * 2 + x – 2 * 4=0, x=6.
Н S6O
Байланыс полярлылығы мен молекула полярлылығы бірдей түсінік деп есептеуге болмайды. Молекуладағы байланыс полярлы, ал байланыс симметриялы болғандықтан полярсыз молекулалар болуы мүмкін. Мысалы:
СН4, ВеСl2, CCl4 молекулалары полярсыз, С-Н, Ве – Cl, C – Cl байланыстары полярлы болса да.
Молекуланың диполь моменті түзілуіне оның құрылымы үлкен роль атқарады. Молекуланың симметриялылығы химиялық байланыс түзілуі кезіндегі электрон бұлттарының гибридтелуімен сипатталады. Гибридтелу бастапқы электрон бұлттарының «араласы» жаңа электрон бұлттарын түзуі. Гибридтелу нәтижесінде мықты симметриялы молекула түзіоіп, байланыс ұзындығы қысқарады. sp-, sp2-, sp3- гибридтелу типтері және d орбитальдарға қатысуымен түзілген гибридтелу түрлері кездеседі. sp – гибридтік орбитальдары сфера тәріздес s және гантель пішінді р орбитальдерінің гибридтелуінен түзілуі де кеңістікте 180 градус бұрыш жасап орналасады. Сондықтан sр- гибридтелу арқылы түзілген молекулалар (ВеСl2, ZnCl, BeBr2, C2H2, SnCl2) – сызықты.
Сурет 42 – sp – гибридтелу типі
sр2 гибридтелу үш гибридтік орбиталь түзуге әкеледі, ол орбитальдар бір-бірімен 120 градус бұрыш жасап орналасады.
sp2 гибридтелу типі тән молекулалар жалпақ формасы болады.
Сурет 1 - Электрон бұлттарының sp2 гибридтелуі
Сурет 2 - Электрон бұлттарының sp3 гибридтелу
sp3 гибридтелу төрт орбиталь түзуге әкеледі. Олар кеңістікте 109 градус бұрыш жасап орналасады (СН4, CCl4, SiF4), яғни молекула тетраэдрлік.
Коваленттік байланыс сипаты – байланыс энергиясы, яғни екі атом арасындағы байланысты үзуге қажетті энергия. Керісінше, екі атом арасында байланыс түзілгенде энергия бөлінеді. Байланыс энергиясын ккал/моль, кДж/моль есептейді. Иондық молекулалар үшін «кристалдық тор энергиясы» деген түсінік қолданылады. Ол 1 моль кристалдық зат газ тәрізді иондардан түзілгенде бөлінетін энергия. Байланыс ұзындығы байланыс түзуші атомдардың орташа арақашықтығы. Байланыс ұзындығы атом немесе иондардың радиустарының қосындысына тең деп есептеледі.
Коваленттік байланыс табиғатын қарастыруда екі тәсіл қолданылады. Олар: валенттік байланыс әдісі (ВБ) және молекулалық орбитальдар (МО) әдісі.
ВБ әдісінің негізгі жағдайларын қарастырайық.
ВБ әдісінде атомдар арасындағы байланыс екі ядро арасындағы ортақ электрон жұбымен жүзеге асырылады деп есептеледі. Электрон жұбының түзілуі қарама қарсы спинді электрон бұлттарының бүркесуі нәтижесінде болады.
Коваленттік байланыс алмасу механизімімен және донорлы акцепторлы механизммен болады.
Алмасу механизмімен электрон жұбы түзілуде атомдардың тек дара электрондары қатысады. Мысалы аммиак молекуласының азоттың үш р –электрондары мен үш сутек атомының s-электрондарының бүркесуі нәтижесінде болады. Азоттың жұп электроны байланыс түзуге жұмсалмайды.
Аммоний ионы түзілгенде төртінші коваленттік байланыс донорлы акцепторлы жолмен түзіледі. Азоттың байланыс түзуге жұмсалмаған электрон жұбы (электрон доноры) және сутектің бос орбиталі (электрон акцепторы) қатысады.Аммоний ионында барлық төрт байланыс түзілу механизмі әр түрлі болғанына қарамастан тең дәрежелі.
Коваленттік байланыс қасиеті оның қаныққандығы, бағытталуы, полярлылығы.
Достарыңызбен бөлісу: |
