Кратность химической связи

Кратные связи — это ковалентные связи, образуемые более чем одной парой электронов. В молекуле этилена С₂Н₄каждый из возбужденных атомов углерода подвержен sp²-гибридизации. Две гибридные орбитали используются на образование связи с двумя атомами водорода, а третья гибридная орбиталь для связи с другим атомом углерода. Таким образом, у каждого атома углерода в запасе остается еще по одному неспаренному 2р-электрону. При sp²-гибридизации электронные облака располагаются в одной плоскости под углами 120° друг относительно друга. Из экспериментальных данных действительно следует, что молекула этилена имеет плоское строение.

Химическая связь, для которой линия, соединяющая атомные ядра, является осью симметрии связывающею электронною облака, называется s-связью. s-связь возникает при "лобовом" перекрывании атомных орбиталей. В молекуле этилена каждый атом углерода образует по три s-связи: одну — друг с другом, а две другие — с двумя атомами водорода. Имеющиеся у атомов углерода негибридные орбитали образуют одну так называемую p-связь. Химическая связь, для которой связывающее электронное облако имеет только плоскость симметрии, проходящую через атомные ядра, называется p-связью. На рис. 1.10. p-связь показана пунктиром. В действительности при образовании p-связей происходит "боковое" перекрывание атомных орбиталей (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Строение молекулы этилена

Таким образом, две связи между атомами углерода в этилене неравноценны: одна из них — s-связь, а другая p-связь. Перекрывание электронных облаков при образовании p-связи меньше. Кроме того, области перекрывания лежат дальше от ядер, чем при образовании s-связи. Вследствие этих причин p-связь обладает меньшей прочностью по сравнению с s-связью. Поэтому энергия двойной связи меньше удвоенной энергии одинарной связи, которая всегда является s-связью.

Приведенные примеры дают основание утверждать, что одинарная связь всегда является чистой или гибридной s-связью. Двойная связь состоит из одной s- и одной p-связи.

Наконец, тройная связь слагается из одной s- и двух p-связей, расположенных перпендикулярно друг другу. Примером может являться молекула ацетилена (С₂Н₂) или азота, центральный атом подвергается sp – гибридизации, валентный угол в этой молекуле 180°, строение – линейное (рис. 1.11).

Рис. 1.11. Строение молекулы ацетилена