Химическая связь и строение вещества

Учение о химической связи относится к важнейшим проблемам современной химии. Знание природы взаимодействия атомов в веществе позволяет понять причины многообразия химических соединений, строение и механизм их образования.

Химическая связь возникает при взаимодействии атомов, обусловливающем образование химически устойчивой системы, при этом происходит понижение энергии системы. Возьмем простейший пример – образование молекулы водорода из атомов.

E

кривая 1

r₀ r (расстояние между

атомами)

кривая 2

По мере сближения атомов, их электроны начинают притягиваться не только ядром своего атома, но и ядром другого атома. Атомные орбитали начинают перекрываться, и появляется вероятность одновременного появления обоих электронов в области перекрывания. Здесь вступает в действие принцип Паули: если спины электронов параллельны, то они стремятся разойтись, между ядрами возникает дополнительное отталкивание и химическая связь не образуется (кривая 1).

Если же спины электронов двух атомов антипараллельны, то принцип Паули не препятствует их совместному пребыванию в межъядерной зоне в области притяжения. Кривая 2 описывает понижение энергии и химическая связь образуется. Система из двух атомов водорода имеет минимальную энергию при некотором расстоянии между атомами r₀. При дальнейшем сближении атомов энергия системы снова возрастает за счет увеличения сил отталкивания между ядрами.

Таким образом, химическая связь – это вид межатомных взаимодействий, характеризуемый определенной энергией, обуславливающий существование двух и многоатомных молекул.