Силы ВандерВаальса- ориентационное индукционное и дисперсионное взаимодействия
Работа добавлена на сайт samzan.net:
МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ И ИОН-МОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ. КОМПЛЕМЕНТАРНОСТЬ.
1. Силы Ван-дер-Ваальса: ориентационное, индукционное и дисперсионное взаимодействия. Энергия ван-дер-ваальсова взаимодействия.
Когда вещество находится в конденсированном состоянии - жидком или твердом, между молекулами возникают взаимодействия, вследствие которых они удерживаются друг возле друга. Эти силы межмолекулярного взаимодействия называются силами Ван-дер-Ваальса. Они слабее ковалентных, но проявляются на значительно больших расстояниях. В основе их лежит электростатическое взаимодействие диполей. Но механизм возникновения диполей в различных веществах различен.
Если вещество состоит из полярных молекул (вода), то они ориентируются по отношению друг к другу своими разноименно заряженными концами, вследствие чего возникает их взаимное притяжение. Такое взаимодействие называется ориентационным.
В случае неполярных молекул (CO2) возникают наведенные (индуцированные) диполи. Их возникновение обусловлено электрическим полем атома, оказывающим поляризующее действие на ближайший атом соседней молекулы. Это индукционное взаимодействие наблюдается и у веществ с полярными молекулами. Но оно слабее ориентационного.
Движение электронов и колебание ядер вызывает появление мгновенных диполей. Они возникают в твердых телах и жидкостях согласованно, причем концы соседних молекул оказываются заряженными электричеством противоположного знака, что приводит к взаимному притяжению. Это явление называется дисперсионным взаимодействием. Оно имеет место во всех веществах, находящихся в конденсированном состоянии. Чем слабее связаны с ядром внешние электроны, то есть чем крупнее атомы, тем значительнее дисперсионные силы. В случае HCl на долю дисперсионных сил приходится 81% величины всех сил межмолекулярного взаимодействия, а в случае HJ - 99,5%.
Комплексные соединения.
Комплексными (координационными) называются соединения, в которых превышена формальная валентность центрального атома. В молекулу комплексного соединения входит центральный атом (ион) - комплексообразователь, частицы, непосредственно связанные с центральным атомом (обычно ковалентными по донорно-акцепторному механизму), называемых лигандами. Центральный атом и лиганды составляют внутреннюю сферу комплекса. Ионы, нейтрализующие заряд внутренней сферы, составляют внешнюю сферу комплексного соединения.
В основу современных представлений о комплексных соединениях легла координационная теория, предложенная в 1893 году А. Вернером. Согласно этой теории в молекуле комплексного соединения есть центральный ион - комплексообразователь. Он обычно имеет положительный заряд. Вокруг него расположено (координировано) некоторое число противоположно заряженных ионов либо нейтральных молекул, называемых лигандами или аддендами. Они образуют внутреннюю координационную сферу. Остальные ионы, не разместившиеся в этой сфере, образуют внешнюю координационную сферу. Число лигандов, окружающих центральный атом, называется координационным числом. Внутренняя сфера в значительной степени сохраняет стабильность при растворении - ее ионы связаны неионогенно. Ее границы показывают квадратными скобками. Ионы, находящиеся во внешней сфере, легко отщепляются - они связаны ионогенно.
Природа химической связи в комплексных соединениях.
Вернер пришел к выводу, что заряд центрального атома (степень его окисленности) является основным фактором, влияющим на координационное число. Можно предположить электростатическое притяжение между центральным катионом металла и анионами либо полярными молекулами лигандов. Вместе с тем действуют силы отталкивания между одноименно заряженными лигандами. В результате образуется устойчивая группа атомов с минимальной потенциальной энергией. Это электростатическая теория.
Но на основании такого представления нельзя объяснить специфичность (избирательность) комплексообразования. Поэтому электростатическая теория была дополнена поляризационными представлениями, исходящими из предположения, что наилучшими комплексообразователями являются небольшие многозарядные катионы d-элементов, обладающие сильным поляризующим действием, а в качестве лигандов - большие, легко поляризующиеся молекулы или ионы. В таком случае происходит деформация электронных оболочек центрального атома и лигандов, приводящая к взаимопроникновению, что вызывает упрочение связи.
Но электростатическая теория не всегда подтверждается фактами. Так комплексы с координационным числом 4 должны, согласно нее, иметь тетраэдрическое строение, поскольку такой конфигурации способствует наименьшее отталкивание лигандов. Но фактически встречаются такие комплексы, чьи молекулы имеют форму плоского квадрата. Реакционная способность комплексов, их окислительно-восстановительные свойства не всегда укладываются в рамки этой теории.
Теория кристаллического поля также основана на электростатической природе взаимодействия между центральным ионом и лигандами. Но здесь обращено внимание на то, что электроны различных d-орбиталей центрального иона, находящихся в электростатическом поле, создаваемом лигандами, приобретают различную энергию. Вследствие этого происходит расщепление в энергетическом уровне d-электронов: электроны, оказавшиеся на орбиталях, где сильнее сказывается электростатическое поле лигандов, приобретают большую энергию, чем электроны, находящиеся на направлениях между лигандами.
Энергию расщепления можно определить экспериментально по спектрам поглощения. Она определяется как природой центрального атома, так и природой лигандов: лиганды, создающие более сильное поле, вызывают вызывают более сильное расщепление. По величине энергии расщепления лиганды располагаются в следующем порядке, именуемом спектрохимическим рядом:
CO, CN- этилендиамин NH3SCN-H2OOH-F-Cl-Br-I-
Сильное \ среднее поле \ слабое поле
Внешние электроны центрального иона располагаются на по d-орбиталям так, чтобы суммарная энергия системы была минимальной. А последнее, в зависимости от числа электронов и энергии поля, достигается различным образом: либо заполнением орбиталей с наименьшей энергией, либо равномерным распределением по всем орбиталям в соответствии с правилом Хунда, либо (при сильном поле) выгодно разместить максимальное число электронов на орбиталях более низкого энергетического уровня с нарушением правила Хунда. Таким образом, в случае слабого поля лигандов образуется высокоспиновый парамагнитный комплекс, а в случае сильного поля - низкоспиновый диамагнитный. Так комплекс [CoF6]3- - парамагнитен, а комплекс [Co(CN)6]3- - диамагнитен.
Теория кристаллического поля оказалась неспособной объяснить положение некоторых лигандов в спектрохимическом ряду, а также образование таких комплексов, как дибензолхром Cr(C6H6)2, ферроцен Fe(C6H5)2 и их аналогов. Она (эта теория) не учитывает участия электронов лигандов в образовании связей с центральным атомом, а потому удовлетворительно объясняет лишь природу комплексных соединений с, преимущественно, ионным характером связи между центральным ионом и лигандами.
Метод валентных связей в приложении к комплексным соединениям базируется на тех же представлениях, что и в случае простых. При этом предполагается, что связи между центральным ионом и лигандами носят донорно-акцепторный характер. Например ион [Zn(NH3)4]2+ имеет тетраэдрическую конфигурацию. Катион цинка имеет одну 4s и три 4р орбитали свободными, а, следовательно, могущими быть занятыми электронными парами лигандов. Осуществляется sp3 гибридизация, соответствующая размещению лигандов в вершинах тетраэдра.
В ионе [Pt(NH3)4]2+ центральный ион при координационном числе 4 предоставляет одну d, одну s и две р орбитали для электронов лигандов. dsp2 гибридизация. Лиганды расположены в вершинах квадрата.
В ионе [Pt(NH3)6]4+ координационному числу 6 соответствует d2sp3 гибридизация, что соответствует октаэдрическому расположению лигандов.
В ионе [Ag(NH3)2]+ координационному числу 2 соответствует sp гибридизация и линейная координация лигандов.
Метод ВС, однако, не может объяснить особенности спектров поглощения многих комплексов. Он не в состоянии объяснить строение т.н. сэндвичевых соединений: Cr(C6H6)2 и Fe(C6H5)2.
Метод молекулярных орбиталей исходит из принципа образования в комплексных соединениях многоцентровых и делокализованных молекулярных орбиталей, как, например, в молекуле бензола.
Основные типы и номенклатура комплексных соединений.
К основным типам комплексных соединений относятся следующие:
Аммиакаты (амминокомплексы) - комплексы, в которых роль лигандов выполняют молекулы аммиака ([Pt(NH3)4]2+). Комплексы, в которых лигандами являются молекулы аминов, называются аминатами.
Аквакомплексы - в которых лигандом является вода. Например, [Al(H2O)6]Cl3.
Ацидокомплексы - в которых лигандами являются анионы ([PtCl4]2+, [Fe(CN)6]4+.
Циклические или хелатные (клешневидные) комплексы. Они содержат би- или полидентатный лиганд, который захватывает центральный атом подобно клешням. (Лиганды, занимающие во внутренней координационной сфере одно место, называются монодентатными, занимающие два или несколько мест - би- и полидентатными.)
Название комплексного соединения начинается с указания состава внутренней сферы, потом называется центральный атом и приводится значение его степени окисленности. Прежде всего называют анионы, прибавляя к их латинскому названию окончание "о". Далее называют нейтральные лиганды и прежде всего аммиак и его производные. Число лигандов обозначается греческими числительными.
Затем переходят к названию центрального иона. Если он входит в состав катиона, то используется русское название элемента и в скобках римскими цифрами указывается степень его окисленности.
[Pt(NH3)4Cl2]Cl2 - хлорид дихлоро-тетраамин -платины (IV);
[Ag(NH3)2]Cl - хлорид диаммин-серебра.
Если он входит в состав аниона, то употребляют латинское название элемента, перед которым указывают степень его окисленности, а в конце прибавляют окончание "ат". Затем называют внешнесферные катионы или анионы.
K3[Fe(CN)6] - гексоциано - (III) феррат калия;
(NH4)2[Pt(OH)2Cl4] - дигидроксотетрахлоро-(IV) платинат аммония;
[Co(NO2)2Cl(NH3)3] - динитро-хлоро-триамин-кобальт
PAGE 2
2. по теме Методологические и историкоэкономические основы теории больших циклов Н
3. Тема- Учет затрат производственной деятельности Преподаватель- Костерина Жанна Геннадиевна Студента
4. ’ Основная жалоба пациента при обструктивном бронхите1повышение температуры2головная боль3одышка4слабо.html
5. І. РІЧКИ Гідрологія ~ це- Класичні праці яких вчених випередили європейську гідрологічну науку XVIII
6. тема состоящая из взаимосвязанных и соподчиненных органов и систем взаимоотношения которых предопределены
7. по теме Водоотведение нефтеперерабатывающего завода Выполнили- студенты гр
8. тематическая философия; социальная философия; этика; эстетика; логика; история философии.1
9. реферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата історичних наук.html
10. экология терминін ~ай ~алым ~сын~ан Э
11. заболел лыжами
12. Утверждаю Проректор по УВиМР О
13. ТЕМАХ- ДВОИЧНАЯ СИСТЕМА ИСЧИСЛЕНИЯ БИТЫ И БАЙТЫ.html
14. Осы айтыл~андарды~ орындалуы ~шін к~ліктік логистика ~ылымын ж~не электроника мен есептеуіш ~~ралдарды же
15. Петербург 26 августа 2013 года Я Семенов Дмитрий Николаевич паспорт серия выдан
16. Психофизиологические особенности детей с задержкой речевого развития и минимальными мозговыми дисфункциями
17. Творчество Джузеппе Тартини
18. Контроль качества товаров
19. МЕЖДУНАРОДНЫЕ ФИНАНСЫ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОГО ФАКУЛЬТЕТА СПЕЦИАЛЬНОСТИ ФИНАНСЫ И КРЕДИТ
20. Выбор и расчёт схем электроснабжения завода