ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
27
ковалентности. Причиной появления ковалентной составляющей является
поляризация ионной связи , проявляющаяся в деформации электронных облаков
анионов. Поляризация ионной связи, а следовательно , и ковалентная
составляющая становится заметной в тех случаях, когда:
а) велики заряды у катиона и аниона;
б) катион обладает маленьким радиусом;
в ) анион обладает большим радиусом.
Установленные закономерности получили названия правил Фаянса.
Последующие экспериментальные и теоретические исследования доказали
справедливость идеи К. Фаянса, что идеальных ионных соединений с
абсолютно ионной связью не существует. Прежде всего , об этом
свидетельствовали экспериментальные данные по определению эффективных
зарядов атомов или ионов, входящих в состав соединений, которые
оцениваются величиной алгебраической суммы отрицательного заряда
электронов и положительного заряда ядра. В настоящее время существует
более десятка методов экспериментального определения значений
эффективных зарядов, точность которых достаточно высока (0,1 - 0,3 e) и
соизмерима с точностью вычисления этих зарядов в рамках квантово-
химических методов. Как свидетельствуют эти данные , наиболее близки к
чисто ионным соединениям галогениды щелочных металлов. Однако и в этих
соединениях эффективные заряды не достигают единицы. Например, в ряду
хлорид натрия NaCl, бромид натрия NaBr, иодид натрия NaI значения
эффективных зарядов |δ+| у атомов щелочных металлов снижаются в пределах
0,87; 0,83; 0,75 соответственно .
Современные методы исследования находят и другие аргументы в пользу
идеи о том, что ионная связь по В . Косселю представляет собой крайний,
практически нереализуемый вид химического взаимодействия элементов.
Самопроизвольная передача электрона от атома металла к атому неметалла
вряд ли возможна и с энергетических позиций. К примеру, энергия ионизации
первого порядка для атома натрия составляет 5,14 эВ , а энергия сродства к
электрону для атома хлора всего 3,7 эВ . Затраты энергии на отрыв электрона у
атома металла не компенсируются полностью экзотермическим процессом
присоединения электрона к атому неметалла.
К тем же выводам можно прийти и в результате квантово-механических
расчетов. Полное разделение зарядов, приводящее к возникновению идеально
ионной связи A
+1
B
−1
, не может произойти, поскольку в силу волновых свойств
электрона вероятность нахождения валентных электронов вблизи ядра атома A
может очень малой, но всегда отличной от нуля величиной.
Таким образом, с современных позиций понятно , что ионная связь по В .
Косселю представляет собой типичный случай научной абстракции наряду с
понятиями об идеальных газах или идеальных растворах. Однако
использование этой теоретической модели явилось весьма плодотворным для
многих разделов неорганической химии. Во-первых, для описания процессов,
происходящих в растворах и расплавах электролитов, поскольку в них реально
существуют одноатомные и многоатомные ионы. Во-вторых, в создании
27
ко вале нтно сти . Причино й по яв ле ния ко в але нт но й со ст ав ляю щ е й яв ляе т ся
по ляри заци я и о нно й связи , про яв ляю щ аясяв де фо рмации эле ктро нных о блако в
анио но в . По ляризация ио нно й св язи, а сле до в ат е льно , и ко в але нт ная
со ст ав ляю щ аяст ано в ит сязаме т но й в т е х случаях, ко гда:
а) в е лики заряды у кат ио на и анио на;
б) кат ио н о бладае т мале ньким радиусо м;
в ) анио н о бладае т бо льш им радиусо м.
У ст ано в ле нные зако но ме рно ст и по лучили назв анияправи л Ф аянса.
По сле дую щ ие экспе риме нт альные и т е о ре т иче ские иссле до в аниядо казали
справ е длив о ст ь иде и К . Ф аянса, чт о иде альных ио нных со е дине ний с
абсо лю т но ио нно й св язью не сущ е ст в уе т . Пре ж де в се го , о б эт о м
св иде т е льст в о в али экспе риме нт альные данные по о пре де ле нию э ф ф е кти вны х
зарядо в ат о мо в или ио но в , в хо дящ их в со ст ав со е дине ний, ко т о рые
о це нив аю т ся в е личино й алге браиче ско й суммы о т рицат е льно го заряда
эле ктро но в и по ло ж ит е льно го заряда ядра. В наст о ящ е е в ре мя сущ е ст в уе т
бо ле е де сят ка ме т о до в экспе риме нт ально го о пре де ле ния значе ний
эффе ктив ных зарядо в , т о чно ст ь ко т о рых до ст ат о чно в ысо ка (0,1 - 0,3 e) и
со изме рима с т о чно ст ью в ычисле ния эт их зарядо в в рамках квант о в о -
химиче ских ме т о до в . К ак св иде т е льст в ую т эт и данные , наибо ле е близки к
чист о ио нным со е дине ниям гало ге ниды щ е ло чных ме т алло в . О днако и в эт их
со е дине ниях эффе ктив ные заряды не до ст игаю т е диницы. Наприме р, в ряду
хло рид нат рия NaCl, бро мид нат рия NaBr, ио дид нат рия NaI значе ния
эффе ктив ных зарядо в |δ+| у ат о мо в щ е ло чных ме т алло в сниж аю т ся в пре де лах
0,87; 0,83; 0,75 со о т в е т ст в е нно .
С о в ре ме нные ме т о ды иссле до в ания нахо дят и другие аргуме нт ы в по льзу
иде и о т о м, чт о ио нная св язь по В . К о ссе лю пре дст ав ляе т со бо й крайний,
практиче ски не ре ализуе мый в ид химиче ско го в заимо де йст в ия эле ме нт о в .
С амо про изв о льная пе ре дача эле ктро на о т ат о ма ме т алла к ат о му не ме т алла
в ряд ли в о змо ж на и с эне рге т иче ских по зиций. К приме ру, эне ргия ио низации
пе рв о го по рядка для ат о ма нат рия со ст ав ляе т 5,14 эВ , а эне ргия сро дст в а к
эле ктро ну для ат о ма хло ра в се го 3,7 эВ . Зат рат ы эне ргии на о т рыв эле ктро на у
ат о ма ме т алла не ко мпе нсирую т ся по лно ст ью экзо т е рмиче ским про це ссо м
присо е дине нияэле ктро на кат о му не ме т алла.
К т е м ж е в ыв о дам мо ж но прийт и и в ре зульт ат е кв ант о в о -ме ханиче ских
расче т о в . По лно е разде ле ние зарядо в , прив о дящ е е кв о зникно в е нию иде ально
ио нно й св язи A+1B−1, не мо ж е т про изо йт и, по ско льку в силу в о лно в ых св о йст в
эле ктро на в е ро ят но ст ь нахо ж де нияв але нт ных эле ктро но в в близи ядра ат о ма A
мо ж е т о че нь мало й, но в се гда о т лично й о т нуляв е личино й.
Т аким о бразо м, с со в ре ме нных по зиций по нят но , чт о ио нная св язь по В .
К о ссе лю пре дст ав ляе т со бо й т ипичный случай научно й абст ракции наряду с
по нят иями о б иде альных газах или иде альных раст в о рах. О днако
испо льзо в ание эт о й т е о ре т иче ско й мо де ли яв ило сь в е сьма пло до т в о рным для
мно гих разде ло в не о рганиче ско й химии. В о -пе рв ых, для о писания про це ссо в ,
про исхо дящ их в раст в о рах и расплав ах эле ктро лит о в , по ско льку в них ре ально
сущ е ст в ую т о дно ат о мные и мно го ат о мные ио ны. В о -в т о рых, в со здании
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- …
- следующая ›
- последняя »
