связей между ними
и образованием новых в рамках структур фн. ячеек элементов данного подуровня.
Не существует химических реакций, в ходе которых связи между фн. ячейками,
занимаемыми различными атомами, не изменялись бы. Внешне ответственными за это
являются электронные оболочки атомов, вступивших в контакт друг с другом.
Поэтому смело можно утверждать, что это является их главным фн. свойством, их
функцией.
Соприкосновение взаимодействующих атомов, сопровождающееся частичным
перекрыванием их электронных оболочек, является необходимым условием
возникновения между ними химической связи. В качестве примера рассмотрим
механизм организации простейшего по структуре образования данного подуровня -
молекулы водорода.
Электрон в атоме водорода занимает определенный энергетический уровень,
который является наинизшим, если атом не возбужден и находится в изолированном
состоянии. При сближении двух атомов их электроны испытывают притяжение со
стороны обоих ядер, которое возрастает по мере уменьшения расстояния между
ними. Однако, на определенном этапе сближение атомов может приостановиться
вследствие действия сил отталкивания между электронами, каждый из которых
обладает отрицательным зарядом. Поэтому дальнейшее взаимодействие двух атомов
будет протекать в зависимости от характеристики спинов их электронов.
Электроны с параллельными (одинаково направленными) спинами ( ) отталкиваются
друг от друга, а электроны с антипараллельными спинами ( ) сближаются,
стягиваясь в электронную пару. Этот принцип уже упоминался нами при описании
построения атомных орбиталей электронных оболочек атомов.
Таким образом, при сближении двух атомов водорода в пространство между их
ядрами могут войти два электрона, спины которых антипараллельны. В результате
появляется стабильное двухатомное системное образование - молекула водорода
H2, фн. ячейки которого заполнены фщ. единицами подуровня В - атомами
водорода. Общая кинетическая энергия системы из двух атомов уменьшается
вследствие поглощения ее при построении самой системы путем трансформации
части кинетической энергии отдельных атомов в потенциальную энергию связи
молекулы. Ядра связанных атомов остаются на строго определенном расстоянии и
совершают колебания относительно друг друга. Равновесное межядерное
расстояние, называемое длиной химической связи, для молекулы H2 равно 0,74
при радиусах атомов водорода 0,53 . Область пространства между ядрами атомов,
в которой вероятность нахождения электронной пары максимальна, представляет
собой молекулярную орбиталь. В ней, как мы выяснили, не могут находиться
одновременно два электрона с параллельными спинами. Поэтому при сближении двух
атомов, электроны которых имеют параллельные спины, молекула водорода
образоваться не может. Химическая связь может возникать как между отдельными
атомами периодической системы подуровня В, так и между более сложными фщ.
единицами - молекулами, ионами, радикалами... Однако в любом случае в ее
основе лежит метод валентных связей, главное положение которого состоит в том,
что валентность любой указанной единицы равна числу ее неспаренных электронов.
Если в атоме имеются вакантные орбитали (фн. ячейки уровня АА), не слишком
сильно отличающиеся по уровню энергии от орбиталей, содержащих пару
электронов, то возможен переход одного из электронов в свободную орбиталь
соседнего подслоя. В результате, электроны "распариваются" и становятся
валентными. Однако, чтобы осуществить такой перевод электрона на другую
орбиталь, то есть возбудить атом, нужно затратить определенное количество
внесистемной энергии. Число обобщенных электронных пар определяет
ковалентность элемента.
Каждая фщ. единица (атом, ион или молекула), содержащая в орбитали
неспаренный электрон, следуя законам движения Материи в качестве (), стремится
к установлению с партнерами атомной связи и поэтому обладает высокой
реакционной способностью, проявляющейся прежде всего в реакциях замещения (Na
+ H2O = NaOH + H) и присоединения (H + H = H2 или H + Cl = HCl ).
Связь между атомами, осуществляемая общей электронной парой, может
возникнуть и другим путем. Если в атомной орбитали одного атома (Д) находятся
два электрона, а у другого атома (А) имеется вакантная атомная орбиталь, то
связь между ними образуется за счет пары электронов первого атома (Д: А).
Атом Д, предоставляющий для образования связи электронную пару, является
донором, а атом А, обладающий свободной орбиталью, - акцептором.
Образование донорно-акцепторной связи протекает по пути, отличающемуся от
механизма ковалентной связи, но приводит к такому же результату. При этом
происходит усложнение состава и структуры веществ с образованием сложных
"комплексных" соединений, несущих свою строго определенную функциональную
нагрузку. Как правило, один из атомов (обычно акцептор), располагаясь в
центре, координирует вокруг себя единицы, вступающие с ним в
донорно-акцепторную связь, называемую еще поэтому координативной связью. За
счет координативной связи происходит химическое насыщение атома, в результате
чего внутренняя энергия системы взаимодействующих атомов понижается. Благодаря
этому общая валентность атома (как суммы всех его связей) может быть
достаточно высокой.
Итак, при установлении химической связи атом предоставляет партнеру либо
атомную орбиталь с двумя свободными фн.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84