3. Химична връзка част 1

Question 1

Какво е химична връзка?

Answer 1

Връзката между частиците на химичните елементи (атоми и йони) в простите вещества и в химичните съединения се нарича химична връзка.

Question 2

Кои електрони участват в изграждането на химичната връзка?

Answer 2

Електроните, които участват в химичната връзка, са валентни електрони. Валентността е свойство на атомите да се свързват в точно определени количествени съотношения.

Question 3

Приема ли се или се отделя енергия при образуване на химичната връзка?

Answer 3

При образуването на химични връзки от свободни атоми се отделя енергия, а при тяхното разкъсване се поглъща енергия

Question 4

Какво обуславят различните химични връзки?

Answer 4

Различните свойства на веществата

Question 5

Какви са причините за свързване на атомите?

Answer 5

стремеж към устойчив електронен слой, намаляване на енергията на системата – основната причина за образуване на химична връзка е намаляването на енергията на атомите при свързването им в молекули

Question 6

Каква е промяната на потенциалната енергия на атомите, как е свързана с образуването на химична връзка?

Answer 6

ако разстоянието между атомите е достатъчно голямо, се приема, че няма взаимодействие и енергията на взаимодействие е близка до нула. Ако разстоянието между атомите намалява, между тях започват да се проявяват сили на привличане, при което се отделя енергия и потенциалната енергия намалява. Енергията достига минимум на определено разстояние и там се образува връзка. При следващо сближаване на двете ядра енергията рязко се повишава и силите на отблъскване надделяват.

Question 7

Какво е дължина на връзката?

Answer 7

Разстоянието между ядрата на атомите, свързани с химична връзка

Question 8

Каква е енергията на връзката между водородните молекули?

Answer 8

436 kJ/mol

Question 9

Кои са двете положения, на които се изгражда теорията за ковалентната връзка на Джилберт Люис?

Answer 9

свързването на два атома става чрез общи електронни двойки; октетно правило (дублетно за водорода)

Question 10

Какво е ковалетна връзка?

Answer 10

ХВ, която се осъществява чрез общи електронни двойки, които принадлежат и на двата атома, е ковалентна. Общата електронна двойка принадлежи и на двата атома и най-често се намира в пространството между двете ядра.

Question 11

Какъв процес е образуването на КХВ?

Answer 11

екзотермичен, затова молекулата е по-стабилна от изходните атоми

Question 12

Какво са неподелени електрони?

Answer 12

електрони в молекулата, които не участват във формирането на кхв

Question 13

Чрез какви формули може да бъде изразена кхв?

Answer 13

електронни формули (-) и Люисови формули (:)

Question 14

Какви са съвременните направления, в които се развива теорията за ковалентната връзка?

Answer 14

метод на валентната връзка (МВВ) и метод на молекулните орбитали (ММО)

Question 15

Какво е МВВ?

Answer 15

Според МВВ при образуването на химична връзка електронните облаци, на които се намират единичните електрони, се припокриват частично, при което се образува един по-голям облак, който обхваща и двете ядра. От частичното припокриване на АО-и се получава нова молекулна орбитала (МО), която е с по-ниска енергия и с различна форма от изходните, има повишена електронна плътност. Там вероятно се намира електронната двойка.

Question 16

Какво е ММО?

Answer 16

Според ММО молекулата се разглежда като единно цяло, което се състои от две или повече ядра и известен брой електрони, но тя е качествено нова частица.

Question 17

Каква е основната задача на ММО?

Answer 17

Да се определят състоянията, в които се намират всички електрони в молекулата. Без да се има предвид видът и насочеността на електронните облаци, се търси разпределението на електронната плътност. Разрешава се уравнението на Шрьодингер и получените функции се наричат молекулни орбитали. При използване на този метод изискването на Люис за осъществяване на обща електронна двойка вече не е съществено – връзката се осъществява, защото общата енергия на системата при преминаване на атомите от несвързано в свързано състояние е намаляла. Така се обяснява и строежът на молекули и йони с нечетен брой електрони – NO, NO2 и др.

Question 18

Как се изразява образуването на КХВ между атомите на водорода?

Answer 18

H● + ●H –> H:H + E ; H (черта нагоре) + (черта надолу) H –> H(две черти с противоположни посоки) +E

Question 19

Как се образува флуорната молекула? –

Answer 19

Във външния си слой флуорът има 3 заети АО и една 2р-АО с единичен електрон. При сближаване на флуорните атомите атомните орбитали с единичен електрон (с противоположни спинове) частично се препокриват. Получава се молекулна орбитала, заето от общата електронна двойка. Молекулната орбитала има енергия, която е по-ниска от енергията на АО (КАРТИНКА – 29 СТР.)

Question 20

Как се образува молекулата на хлороводорода?

Answer 20

чрез частично препокриване на 1s-AO на водорода и 3р-АО на хлора (картинка 29 стр.)

Question 21

Колко химични връзки може да образува един атом?

Answer 21

Ако той има n брой единични електрони, може да образува n брой химични връзки

Question 22

Какви видове ковалентни връзки познаваме? Какви са признаците, според, които се класифицират ковалентните връзки?

Answer 22

• броя общи електронни двойки между двата атома (кратността на връзката)
• х на свързващите се атоми;
• начина на препокриване на АО
• броя на свързващите се атомни ядра
• според механизма

Question 23

Какви биват КХВ според кратността на връзката/броя общи електронни двойки между два атома?

Answer 23

проста (единична) и кратна (сложна)

Question 24

Какво е проста КХВ? Примери за такава

Answer 24

Когато КХВ е образувана от една обща електронна двойка; между молекулите на водорода, флуора, хлороводорода;

Question 25

Какво е сложна връзка? Примери за такава връзка?

Answer 25

Когато КХВ е образувана от повече от една обща електронна двойка. Тя може да бъде двойна (етен) или тройна (азот, етин)

Question 26

Какви биват връзките според електроотрицателността на свързващите атоми?

Answer 26

неполярна и полярна

Question 27

Какво е неполярна КХВ + примери?

Answer 27

Връзка между два атома с еднаква електроотрицателност. Електронната двойка се разполага симетрично между двете ядра; между молекулите на водорода, хлора, брома, и С-С в органичните съединения

Question 28

Какво е полярна КХВ + примери?

Answer 28

Химична връзка, в която участват атоми на различни химични елементи, разпределението на електронната плътност не е равномерно и разликата в х не е равно на 0. В молекулата на хлороводора – така се създава частичен отрицателен заряд при хлора и частично положителен при водорода; вода, амоняк и др.

Question 29

Какви биват КХВ според начина на препокриване на атомните орбитали? –

Answer 29

сигма връзки, п-връзки, б-връзки

Question 30

Какво е сигма връзка?

Answer 30

– химична връзка, образувана чрез препокриване на АО по продължение на мислената линия, която свързва ядрата на съединяващите се атоми. Тя се образува при „челно“ препокриване на s,p,d, f-AO. Повишената електронна плътност е разположена между ядрата. Между два атома се образува САМО ЕДНА СИГМА ВРЪЗКА.

Question 31

Какво е п-връзка?

Answer 31

химична връзка, която се образува при препокриването на АО от двете страни на мислената линия, която свързва ядрата на атомите; Препокриването на АО е странично и се образува при препокриване на p,d,f-AO между атоми с вече СЪЩЕСТВУВАЩА СИГМА-ВРЪЗКА. Равнината, на която лежи п-връзката е перпендикулярна на равнината на сигма-връзката.

Question 32

Сигма или п-връзките са по-слаби?

Answer 32

п-връзките са по-слаби и по-лесно се поляризират, тъй като повишената електронна плътност е над и под ядрата на свързаните атоми

Question 33

Какво е б-връзка?

Answer 33

Връзки, които се образуват рядко чрез препокриване на d,f-AO (d-d, d-f, f-f). d-AO се препокриеат едновременно с четирите си сектора и образуват б-връзка (картина -31 стр)

Question 34

Какво е хибридизация?

Answer 34

Моделна представа, според която в хода на химичното взаимодействие и образуването на връзките част или всички валентни АО се „смесват“, уеднаквяват, хибридизират. Изменят се първоначалната форма, плътност и енергия на АО и се получават същия брой нови, еднакви по форма, енергия, насоченост хибридни орбитали, равностойни по възможност за образуване на връзки.

Question 35

Как се ориентират хибридните орбитали в пространството?

Answer 35

Хибридните орбитали и техните електронни облаци се ориентират в пространството така, че взаимодействието между електроните в тях да е минимално – под възможно най-голям ъгъл.

Question 36

Какви атомни орбитали могат да участват в хибридизацията?

Answer 36

Близки по енергия – или такива от един електронен слой, или такива, при които сумата от главното и орбиталното квантово число са близки; могат да участват и орбитали с неподелени електронни двойки

Question 37

Как се променя общата енергия на системата при хибридизация?

Answer 37

не се променя, само се преразпределя

Question 38

В зависимост от вида и броя на АО, които се хибридизират, хибридизацията бива?

Answer 38

sp, spd, pd и др.

Question 39

Чрез какво се препокриват хибридните орбитали?

Answer 39

чрез обмистата си част

Question 40

Как е разпределена електронната плътност в хибридните АО?

Answer 40

неравномерно от двете страни на атомното ядро

Question 41

Какво представлява sp-хибридизацията?

Answer 41

наречена още диагонална; хибридизират се само една s и една р орбитала, получават се две хибридни орбитали с форма на неправилни ротационни осморки, които сключват помежду си ъгъл от 180 градуса. Примери за такава хибридизация е Ве в молекулата на BeCl2 и BeBr2; живак в живачните дихалогениди; въглеродни атоми, свързани чрез тройна връзка в молекулите на алкините, С в молекулата на СО2.

Question 42

Какво представлява sp2-хибридизацията?

Answer 42

тригонална; хибридизация на една s и две р-АО. Трите нови хибридни орбитали са в една равнина и сключват помежду си ъгъл от 120 градуса. Примери: молекулата на BF3, SO2, въглеродни, атоми, свързани с двойна връзка в молекулата на алкените

Question 43

Какво е sp3-хибридизацията?

Answer 43

тетрагонална; при нея си взаимодействат една s и три р-АО. Четирите нови хибридни орбитали са насочени към върховете на правилен тетраедър, като ъгълът между тях е 109 градуса и 28‘. Типичен пример е молекулата на метана.

Question 44

Каква е хибридизацията при молекулата на водата, а на амоняка?

Answer 44

sp3, но две от 4-те хибридни орбитали са заети с по една готова електронна двойка и не участват в образуването на химични връзки. Поради това ъгълът е деофрмиран на 104 градуса 28‘. Подобен е случаят и при амоняка. При него една от 4-те атомни орбитали е заета от електронна двойка, която не участва в образуването на химична връзка. Затова ъгълът е 107 градуса и 5‘.

Question 45

Каква е sp3d-хибридизацията?

Answer 45

Образуват се 5 хибридни орбитали, които не са напълно равностойни. Три от тях лежат в една равнина, като сключват помежду си ъгъл от 120 градуса, а другите са перпендикулярни на тази равнина. Такава е хибридизацията на фосфорния атом в молекулата на PCl5, молибдена в MoCl3, желязото в Fe(CO)5.

Question 46

Каква е sp3d2-хибридизацията?

Answer 46

Характерна е за атомите на сярата в SF6, като в хода на химичното взиамодействие и образуването на връзките сярата преминава във възбудено състояние. Получените шест орбитали са насочени към върховете на правилен октаедър, сключват помежду си ъгъл от 90 градуса и са енергетично равностойни.

Question 47

Какви биват ковалентните връзки според броя на свързващите се атоми?

Answer 47

локализирана и делокализирана

Question 48

Какво е локализирана КХВ?

Answer 48

когато при образуване на КХВ електронният облак на новополучената МО обхваща само двете ядра на свързаните атоми. Такива са всички сигма връзки, някои п-връзки

Question 49

Какво е делокализирана връзка?

Answer 49

При по-голям брой свързани атоми и наличие на сложни връзки електронните облаци на п-електроните могат да обхващат повече от 2 ядра.

Question 50

Дайте пример за делокализирана връзка.

Answer 50

В карбонатен йон и молекула на бензена.

Question 51

Каква е делокализацията в карбонатния йон?

Answer 51

атомът на въглерода, който заема централно място, е в sp2-хибридно състояние. Освен 3те атомни орбитали, се осъществява и една делокализирана п-връзка при препокривана на нехибридизираната р-АО на въглеродния атом и неучаствалите в сигма-връзките р-АО на трите кислорода. Образува се обща п-МО, която обхваща ядрата на 4-те атома

Question 52

Каква е делокализацията в молекулата на бензена?

Answer 52

шестте въглеродни атома се намират в sp2-хибридно състояние. Две от хибридните орбитали на всеки въглероден атом се препокриват с хибридните орбитали на два други въглеродни атома и по този начин се образува сигма-скелет. Третата хибридна орбитала се препокрива със s-AO на водородния атом. При всеки въглероден атом има по един единичен електрон, намиращ се на р-АО. Тези р-АО се успоредни помежду си и перпендикулярни на равнината на сигма-връзките. Те се припокриват странично над и под тази равнина, като образуват 3 енергетично най-изгодни п-МО. Електронната плътност и на трите орбитали се разпределя равномерно между всички атоми над и под пръстена. П-връзките са делокализирани и придават устойчивост на ядрото. Връзките С-С се изравняват по дължина (0,139 нм). Те са по-дълги от двойната връзка, но по къси от единична С-С връзка. Всъщност между всеки два въглеродни атома остава връзка, която се състои от една сигма и ½ п-връзка.

Question 53

Какви са ковалентните връзки според механизма на образуване на ковалентната връзка?

Answer 53

обменен механизъм, донорно-акцепторен механизъм

Question 54

Какво е обменен механизъм?

Answer 54

общата електронна двойка се образува чрез сдвояване на единични електрони с противоположни спинове и всеки атом участва с един единичен електрон

Question 55

Какво е донорно-акцепторен механизъм?

Answer 55

КХВ, образуване при препокриване на свободна (вакантна) орбитала на даден атом, молекула или йон и неподелена, готова електронна двойка на друг атом, молекула или йон: А□ + : D  A:D. Частицата, която предоставя готова електронна двойка, се нарича донор, а частицата със свободна орбитала, която приема електронна двойка –акцептор. Прието е да се изразяват със стрелка, която показва прехода на електронната двойка.

Question 56

Какви са КХВ образувани по обменен механизъм и по ДА механизъм една спрямо друга?

Answer 56

равнозначни

Question 57

Кои атоми най-често се проявяват като донори?

Answer 57

р-елементите, които притежават повече електрони във външния си слой – N, O, S, халогени и др.; анионите: F-, Cl-, Br-, OH-, CN-; неутралните молекули: H2O, NH3,CO,NO

Question 58

Кои атоми най-често се проявяват като акцептори?

Answer 58

йони (най-често метални катиони), които имат свободни орбитали във външния си слой: Ag+, Cu2+, Fe2+ или някои молекули със свободни атомни орбитали – BCl3, BF3; водородния йон Н+

Question 59

Кой е най-простият пример за Донорно-акцепторна връзка?

Answer 59

амониев йон