Схемы распределения электронов в атомах углерода, кислорода, серы и хлора по квантовым ячейкам в нормальном и возбуждённом состояниях

Нормальное состояние                       Возбуждённое состояние

 C 1 s ²2 s ²2 p ²                                                 C^* 1 s ²2 s ¹2 p ³

Валентность II                                                         Валентность IV

O 1 s ²2 s ²2 p ⁴                             Отсутствует, т. к. нет свободных ячеек

Валентность II

S   1 s ²2 s ²2 p ⁶3 s ²3 p ⁴                          S* 1s²2s²2p⁶3s²p³3d¹

s        p          d                               s     p              d

Валентность II                                          Валентность IV

                                                            S* 1s²2s²p⁶3s¹3p³3d²

                                                                         Валентность VI

Из представленных схем видно, что числом неспаренных электронов определяется валентность атомов в нормальном и возбуждённом состояниях.

    Направленность ковалентной связи обусловливается тем, что электронные облака атома имеют определённую конфигурацию и расположение в пространстве. Метод ВС предполагает участие в образовании ковалентной связи не только «чистых» атомных орбиталей, но и «смешанных», так называемых гибридных АО. При гибридизации первоначальная форма и энергия орбиталей (электронных облаков) взаимно изменяются и образуются орбитали новой одинаковой формы и энергии. Число гибридных орбиталей равно числу исходных.

    Например, из одной s –орбитали и одной p – орбитали образуются две гибридные орбитали, расположенные друг относительно друга под углом 180˚. Образование связей за счёт одной s – и двух p – орбиталей (sp ² – гибридизация) связано с возникновением трёх гибридных орбиталей, расположенных под углом 120⁰. Из s -орбитали и трёх p – орбиталей образуются четыре sp ³– гибридных облака под углом 109˚,28´ (тетраэдр).

Ковалентная связь бывает неполярной и полярной.    Полярность ковалентной связи обусловлена различной электроотрицательностью атомов, образующих молекулу. Электронное облако связи смещается в сторону более электроотрицательного атома и в молекуле образуется электрический момент диполя. Чем больше различие в величинах электроотрицательности двух элементов, образующих связь, тем больше химическая связь между этими атомами отличается от ковалентной связи и приближается к ионной. Смещение электронного облака в сторону более электроотрицательного элемента приводит к смещению центров тяжести положительных и отрицательных зарядов. Такие молекулы называются диполями. Расстояние между центрами положительного и отрицательного зарядов называют длиной диполя. Полярность связи, оценивают величиной её дипольного момента, представляющего собой произведение длины диполя на абсолютное значение заряда электрона:

μ = ℓ•е.

По способу перекрывания электронных облаков различают σ -, π -, и δ - связи. Если перекрывание электронных облаков идёт по линии, соединяющей центры взаимодействующих атомов, то такую связь называют σ – связью.