Основні характеристики хімічного зв’язку

Хімічний зв’язок в молекулах зумовлений перекриванням валентних орбіталей взаємодіючих атомів і супроводжується зменшенням повної енергії системи. В залежності від способу перекривання і симетрії орбіталі, що утворюється, розрізняють σ-, π- і δ-зв’язки.

σ -Зв’язок (сигма-зв’язок) утворюється в результаті перекривання електронних орбіталей уздовж лінії, що з’єднує центри атомів. У випадку σ -зв’язку відбувається максимальне перекривання орбіталей і тому, саме σ-зв’язок відповідає за геометрію молекули.

Між двома атомами можливий тільки однин σ-зв’язок:

π -Зв’язок (пі-зв’язок) виникає в результаті перекривання атомних орбіталей вздовж ліній, перпендикулярних тій, що з’єднує центри атомів (тобто ділянка перекривання знаходиться над і під лінією, що з’єднує центри атомів):

В результаті додаткового перекривання атомних орбіталей за рахунок π-зв’язку між атомами виникають кратні зв’язки: одинарний (F – F); подвійний (O=O); потрійний (N≡N).

Хімічний ковалентний зв’язок характеризується довжиною, валентним кутом і енергією.

Довжина зв’язку – відстань між ядрами атомів, що утворюють сполуку. Довжини зв’язків зазвичай знаходяться в межах від 0,1 до 0,27 нм (Н₂ – 0,075; N₂ – 0,110; О₂ – 0,121, I₂ – 0,267). Зміна довжин зв’язків в схожих сполуках пов’язана зі зміною ефективних радіусів елементів, що входять в ці сполуки, наприклад, для HF, HCl, HBr і HI довжини зв’язків змінюються відповідно: 0,100; 0,127; 0,141; 0,162 нм.

Валентний кут – кут між уявними лініями, що з’єднують центри атомів у напрямі дії хімічного зв’язку:

Валентні кути, як і довжини зв’язків, експериментально визначають з високою точністю.

Характеристикою міцності хімічного зв’язку є енергія зв’язку Е_зв – енергія, яка необхідна для розриву (дисоціації) зв’язків в молекулі з одержанням нейтральних атомів. Вимірюється в електронвольтах (еВ) для одного зв’язку або в кДж/моль для одного моля зв’язків. Так, енергія зв’язку Н-Н в молекулі Н₂ рівна 435 кДж/моль, а середня енергія одного зв’язку С-Н у багатоатомній молекулі СН₄ рівна Е_дисс (СН₄ /4) = 1648/4 = 412 кДж/моль.