Направленность ковалентной связи

К образованию ионных связей приводит электростатическое притяжение между противоположно заряженными ионами. Электростатическое поле, создаваемое ионами, сферически симметрично, поэтому ионные связи – ненаправленные.

Когда атомы сближаются, их атомные орбитали перекрываются и образуются молекулярные орбитали. Если связывающая пара электронов занимает молекулярную орбиталь с низкой энергией, то возникает ковалентная связь. Согласно принципа Паули спины этих двух электронов должны быть направлены в противоположные стороны. Чем больше перекрывание атомных орбиталей, тем выше связывающий характер молекулярной орбитали. Самые прочные связи образуются при максимальном перекрывании атомных орбиталей.

Так как электронные облака имеют различную форму, максимальное перекрывание связующих облаков может осуществляться по соответствующим направлениям.

Направленность – связь образуется в направлении перекрывания электронных облаков реагирующих атомов. Направленность характеризует форму образующихся частиц и прочность химических связей.

Форма ковалентных молекул определяется углами между связями, соединяющими атомы.

Для s -орбиталей характерна сферическая симметрия, и они могут образовывать связи одинаковой прочности в любом направлении. Связи, образованные p -орбиталями, обладают направленностью, т.к. ориентированы в пространстве по осям координат. Например, при образовании связи между s -орбиталью одного атома и p -орбиталью другого атома максимальное перекрывание электронных облаков обеспечивается вдоль линии, соединяющей центры атомов. Такие связи называются s-связями.

Одинарная связь между атомами всегда s -связь.

При образовании связей p -электронами возможно боковое перекрывание p -орбиталей, когда перекрывание электронных облаков происходит по обе стороны от линии, соединяющей центры атомов. Такие связи называются p-связями. Они могут возникать и при перекрывании d - и p -электронных облаков или d -облаков.

Образование p -связи между двумя атомами происходит только в том случае, если эти атомы уже соединены s -связью (двойная связь: одна из них p - другая s -связь). p -Связей может быть две или одна.

s-Связи являются более прочными, чем p-связи.

При перекрывании d -облаков в четырех областях пространстваобразуются d-связи. d -Связи имеют ту же симметрию, что и d -орбитали, т.е. две узловые плоскости, и возникают при перекрывании d -орбиталей соседних атомов в четырех областях пространства.

Число s -связей образуемых атомами, характеризует координационное число (к.ч.) центрального атома ковалентной молекулы. Например, атом четырехвалентного углерода в CF₄ образует четыре, а в CO₂ – две s -связи. Координационное число углерода в этих соединениях равно соответственно четырем и двум.