МЕТОД ВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ (МВС)

В основе два положения:

- ковалентная химическая связь образуется двумя электронами с противоположно направленными спинами, причем эта пара электронов принадлежит двум атомам;

- ковалентная связь тем прочнее, чем больше степень перекрывания взаимодействующих электронных облаков.

МВС введено понятие валентности, которая определяется числом неспаренных электронов, и объяснена переменная валентность многих элементов.

МВС предложены два механизма образования ковалентной связи:

- обменный, при котором каждый атом предоставляет для образования связи один неспаренный электрон;

- донорно-акцепторный, при котором один атом (донор) предоставляет для образования связи пару электронов, а другой атом (акцептор) – свободную орбиталь.

МВС введено понятие гибридизации атомных орбиталей – смешении их и выравнивании по форме и энергии.

В соответствии с экспериментальными данными считают, что не происходит гибридизации атомных орбиталей центрального атома в следующих молекулах: H₂S, PH₃, PHal₃, AsH₃, AsHal₃, SbH₃, SbHal₃.

Согласно МВС существует два способа перекрывания атомных орбиталей:

- вдоль линии связи – образуется σ-связь(при перекрывании  s-орбиталей и р_х-орбиталей);

- по обе стороны от линии связи – образуется π-связь(при перекрывании р_y-орбиталей и р_z-орбиталей).

МВС предложен метод определения пространственной структуры молекул, которая определяется взаимодействием связывающих электронных пар молекулы друг с другом и неподеленными (несвязывающими) парами электронов центрального атома.

Определение геометрической формы молекул и ионов

Пример: Определить тип гибридизации атома серы и пространственную структуру молекулы SO₂.

Решение:

1. Определить валентности элементов и записать структурную формулу молекулы: валентность атома серы (IV), кислорода (II) ; структурная формула: О=S=О.

2. Составить электронно-графическую формулу валентного уровня атома серы:

                             3d  __ __ __ __ __

3p  __ __ __

3s __

Чтобы атом серы мог проявить валентность IV, у него должно быть 4 неспаренных электрона, что достигается при переходе одного электрона с 3p-подуровня на свободную орбиталь 3d-подуровня.

3. Определить число гибридных орбиталей атома серы, которое определяется суммой числа σ-связей и числа неподеленных пар электронов на валентном уровне атома серы. Атом серы образует 2 σ-связи с атомами кислорода и имеет одну неподеленную пару электронов, то есть число гибридных орбиталей равно 3. Отсчитываем три орбитали, начиная с 3s-орбитали и определяем, что тип гибридизации sр².

4. Так для образования треугольника в молекуле SO₂ не хватает одной вершины, пространственная структура – угловая.

Практические задания

3.1. Составьте электронную и электронно-графическую формулы элементов: Са, Al, Hf. Используя только Периодическую систему элементов Д.И. Менделеева, дайте характеристику элементов по указанному плану. 

3.2. Объясните два механизма образования связи на примере частиц РН₃ и РН₄⁺ .

3.3. Объясните два механизма образования связи на примере частиц ВF₃ и ВF₄^-.

3.4. Определите возможные валентности атома хлора, фосфора, углерода.

3.5. Определить тип гибридизации и геометрическую форму молекулы (иона): BeF₂, AlF₃, SiCl_4,   SO₃, SO₄^2-.

3.6. Определить тип гибридизации и геометрическую форму молекулы (иона): Н₂О, NH₃, SiCl_4,   CO₂, SO₃^2-.

3.7. Определить тип гибридизации и геометрическую форму молекулы (иона): ClO₃^-, ClO^-, РН₃.