31
образуется именно в направлении наибольшего перекрывания атомных
орбиталей. Поскольку орбитали
p-, d-
и
f-
типов ориентированы в
пространстве под определенными углами друг к другу, то связь, по принципу
наибольшего перекрывания, тоже
образуются по определенным
направлениям и под определенными углами одна к другой, так называемыми
валентными углами. Этим фактом обусловлена пространственная
конфигурация молекул: линейная, уголковая, тетраэдрическая и др.
Так как атомы сами по себе подчиняются квантово-механическим
закономерностям, то движение их в составе молекулы тоже квантуется, что
проявляется в линейчатом характере частотного спектра молекул, он
приходится на инфракрасную область. Однако, в отличие от атомов,
структура спектров молекул значительно более сложная.
Оказалось возможным интерпретировать
спектральное поведение
двухатомной молекулы, если представить ее как линейный осциллятор,
состоящий из двух масс, соединенных неким упругим элементом. Можно
определить характеристическую частоту
колебаний такой системы для
каждой пары атомов, называемую частотой химической связи:
ν
св
= (1/2π) · (
k / m
*)
0,5
,
где
k
–
силовая константа химической связи, а
m
*
–
приведенная масса
колеблющихся частиц.
К примеру, частота связи
О – Н
составляет примерно 10
14
1/c.
Для трехатомных и тем более многоатомных молекул спектр
колебаний
более сложный, в нем присутствуют симметричные,
антисимметричные и угловые колебания. Кроме того, в молекулярных
спектрах проявляются вращательные и колебательно-вращательные
состояния. Все они приходятся на инфракрасную область электромагнитного
спектра.
При более коротких длинах волн, в том числе в видимой области,
проявляются спектральные полосы и линии, обусловленные электронными
переходами в молекуле. Каждое молекулярное вещество обладает своим
индивидуальным характеристическим спектром, aнaлиз этих спектров может
примeняться для идентификации
компонентов смеси веществ, в том числе
при мониторинге oкружaющeй срeды (молекулярный спектральный анализ).
Имея в виду механизм образования химических связей, удобно
подразделять их на ионную, ковалентную и межмолекулярную связь.
Обсудим эти виды химической связи последовательно.
Достарыңызбен бөлісу: