32
Как уже говорилось в разделе 1.10,
электроотрицательность есть
количественная характеристика способности атома притягивать к себе
электрон, т.е. смещать от соседнего атома в свою сторону плотность
вероятности обнаружения электрона. В настоящее время принята шкала
электроотрицательностей элементов, разработанная Л. Полингом (см. табл.
3).
При сближении атомов, вступающих в химическую связь, происходит
перераспределение
электронной
плотности
в
пользу
более
электроотрицательного атома, так что этот последний принимает некоторый
избыточный отрицательный заряд
–
δ
е
,
оставляя на другом атоме
избыточный положительный заряд
+δ
е
.
Доля смещаемого электронного заряда
δ
всегда меньше единицы, эта
величина получила название степени ионности связи. Таким образом,
степенью ионности химической связи называется доля электронного заряда,
сохраняющаяся на атоме после смещения электронной плотности к более
электроотрицательному атому.
Степень ионности
δ
связана с разностью
относительных электроотрицательностей
атомов
(ΔЭО)
следующей
эмпирической формулой:
δ = 0,160 (ΔЭО) + 0,035 (ΔЭО)
2
.
Пользуясь таблицей относительных электроотрицательностей (табл.3),
легко подсчитать по этой формуле, что степень ионности связи в молекуле
Na – Cl
составляет всего около 0,52. Наибольшая разность
электроотрицательностей
имеет место в молекуле
Cs – F
, что дает
максимально достижимую степень ионности – 0,89. Это означает, что ни в
каком из ионных соединений электрон в целом не переходит к более
электроотрицательному атому.
Только после того, как произошло
указанное перераспределение
электронной плотности, можно описывать результат взаимодействия двух
зарядов в рамках классической электростатики. В процессе притяжения
зарядов разного знака происходит уменьшение
потенциальной энергии
системы (ветвь
а
на рис.19):
E
пр
= –
e
2
/ r
,
где
r
есть расстояние между атомами. Заряд условно принят равным заряду
электрона
e
. С другой стороны, предельному сближению атомов
препятствует взаимное отталкивание электронных оболочек на малых
расстояниях (ветвь
с
на рис.19):
Е
отт
= +
В
/ r
n
,
здесь
В
–
эмпирическая
константа, а
n
–
константа сжимаемости
электронных оболочек, составляющая для различных пар атомов величину 8
–
12. Таким образом, энергия взаимодействия может быть описана формулой: