Обмінний і донорно-акцепторний механізми утворення зв’язку

Розрізняють два механізми утворення ковалентного зв’язку – обмінний і донорно-акцепторний.

У випадку обмінного (спінового) механізму в утворенні зв’язку беруть участь неспарені електрони взаємодіючих атомів. Кожен атом дає по одному неспареному електрону з антипаралельними спінами в загальну електронну пару, що забезпечує одинарний зв’язок:

Число неспарених електронів може збільшитися в результаті збудження атома. Наприклад, атом Карбону за рахунок двох неспарених електронів може утворити тільки два ковалентні зв’язки. Але, якщо атому Карбону надати деяку додаткову енергію, то один з 2s-електронів перейде на вільну 2р-орбіталь і неспарених електронів стане вже чотири. У такому стані атом Карбону може утворити чотири ковалентні зв’язки, наприклад, з атомами водню.

У атомів N, O, F такої можливості немає через відсутність вакантних орбіталей на валентному рівні, тому їх максимальна валентність за обмінним механізмом (валентність) відповідно дорівнює 3, 2, 1.

Отже, валентність елемента за обмінного механізму утворення зв’язку визначається числом неспарених електронів в основному (Е) і збудженому станах (Е*) атома.

Донорно-акцепторний механізм. Один атом (донор) надає електронну пару, а інший атом (акцептор) надає для цієї пари вільну орбіталь.

Донорно-акцепторний механізм реалізується, наприклад, під час взаємодії молекули ВН₃ з аніоном:Н^-:

Молекула ВН₃ виступає як акцептор електронної пари, а гідрид-йон :Н ⁻ в якості "постачальника" електронів – донора. Таким чином, в комплексному аніоні ВН₄⁻ атом Бору утворює ще однин четвертий ковалентний зв’язок за донорно-акцепторним механізмом.