Химиялық байланыс § 1 Химиялық байланыс туралы ұғымның дамуы

Период бойынша (басынан соңына қарай) сыртқы энергетикалық деңгейдегі (байланысқа түсетін) s және p электронларының энергия айырмашылықтары артады. Мысалы, ІІІ-период элементтері үшін 3s және 3p электрондарының энергия айырымдары(эв): Si(7), P(8.6), S(10), Cl(12.3). Осыған байланысты мынадай тэтраэдрлік иондардағы SiO₄^2- – PO₄^3- , SO₄^2-, ClO₄^- sp³ – гибридті орбиталь түзу бейімділігі кемиді, олай болса, ионның тұрақтылығы да кемиді. Орталық атомның радиусының артуына байланысты гибридтелген электрон бұлтының тығыздығының кемуі мына қосылыстарда NH₃ – РН₃ – AsH₃ – SbH₃ байланыс бұрыштарының өзгерісіне және sp³ гибридтенудің үлесінің азаятындығына мысал бола алады. Төменде келтірілетін мына қосылыстардағы байланыс бұрыштардың өзгерісі жоғарыдағы себептен болады: NH₃ (107⁰), PH₃ (94⁰), AsH₃ (92⁰), SbH₃ (91⁰).

Электрондық бұлттардың кеңістікте таралуы және оның байланыс түзген сәтте қабаттасу тәсіліне байланысты σ ,– π, – δ – байланыстар деп бөлінеді.

Сурет 4.6. σ-байланысы түзілуі кезіндегі электрондық бұлттардың қабысуы

Ал параллель жазықтықтарда орналасқан d-орбитальдары өзінің беттік аудандарымен байланысса δ - байланыс түзеді.

Электрондық бұлттарының қабысу ауданы ядродан қашық орналасқандықтан π-, δ -байланыстары σ – байланысқа қарағанда әлсіз (беріктігі төмен) болады, сондықтан заттар реакцияласу кезінде алдымен осы байланыстар үзіледі. Бұлар атомдар арасындағы қайталанған байланысты қосылыстарда болады.

Бензол (С₆Н₆) молекуласындағы көміртектің төрт валенттілігін көрсету мақсатында Кекуле ұсынған формуласы бойынша үш көміртек арасында қос, қалғанында – дара байланыс болуы тиіс:

Ал, рентгенструктуралық зерттеулер бойынша бензол молекуласындағы алты көміртек атомы бір жазықтықта, ара қашықтықтары – 1,4А⁰; олай болса, бензол сақинасында 3π, 3σ байланыстың болмағаны.Оның орнына 6σ, барлық атомдарға ортақ 6 электроннан тұратын локализацияланбаған (белгілі бір тұрақты орны жоқ) π - байланыстың болғаны, сөйтіп, бензолға мынадай екі резонанстық формула ұсынуға болады:


СН

СН

НС

СН

СН

НС





СН

НС

СН

НС



СН

СН

Заттың қасиетін көрсету мақсатында келтірілетін формулаларын резонанстық формулалары деп атайды.

Осындай мысалды өзімізге белгілі (СО₂) көмір қышқыл газының молекуласына да жазуға болады екен.

Байланыстың гибридтену типін білу қосылыстың кеңістік құрылысын анықтауға мүмкіндік береді.

Енді қосылыстың кеңістіктік (структуралық) формуласын құру жоспарын (алгоритм) келтірейік:

1. Формула бойынша элементтің валенттілігін анықтау.

СО₂ – С (IV) ,O (II)

2. Графикалық (құрылымдық) формуласын жазу.

3. Орталық атомның валенттілік электрондарының формуласын жазу:

С: 2s² 2p²,

4. Орталық атомның валенттілігіне сай оның қозған күйдегі электронды-құрылыс формуласын жазу:

С^*

5. Байланыс түрлері мен санын анықтау: 2σ, 2π.

6. π-байланысын энергиясы жоғары гибридтенбеген электрондар түзеді деп есептеп, электрондарды байланыстарға тағайындау:


σ

σ

π

π

7. Гибридтенуге тек σ-байланысын түзетін электрондар түсетіндігін ескеріп, гибридтену типін анықтау: sp, байланыс бұрышы – 180⁰.

8. Қосылыстың кеңістіктік формуласын жазу: