Механізми утворення ковалентного зв’язку

Розрізняють два способи утворення ковалентного зв’язку: обмінний та донорно-акцепторний.

Обмінний механізм. Якщо ковалентний зв’язок утворюється парами електронів, що належать різним атомам, то це означає, що зв’язок здійснюється за обмінним механізмом. Спільна електронна пара може утворюватись за рахунок:

а) неспарених електронів, що належать незбудженим атомам. Наприклад: Н₂, С1₂, N₂, НС1, Н₂S, NН₃;

б) неспарених електронів, що утворились у процесі “роз-парювання” при переході атома у збуджений стан в межах зайнятого підрівня. Наприклад: СН₄.

У стаціонарному стані за рахунок неспарених електронів атом Карбону може утворювати два ковалентних зв’язки:

₆С 2 ­¯ ¯ ¯

У результаті переходу атома в збуджений стан, число неспарених електронів зростає, бо здійснюється перехід одного з спарених електронів на вільну орбіталь цього ж енерге-тичного рівня:

₆С 2 ¯­ ¯ ¯ ₆С^* 2 ¯ ¯ ¯ ¯

Тепер на зовнішньому енергетичному рівні атому Карбону знаходяться чотири електрони. Отже, збуджений атом Карбону бере участь в утворенні чотирьох ковалентних зв’язків. При цьому збільшення числа ковалентних зв’язків супроводжується виділенням великої кількості енергії, значно більшої від тієї, що витрачається на збудження атома.

Якщо витрати на збудження атома не компенсуються тією енергією, що виділяється при утворенні нового зв’язку, то такий процес у цілому виявляється енергетично невигідним.

в) атоми елементів третього та наступних періодів мають на зовнішньому електронному рівні вакантний d -підрівень, на який при збудженні можуть переходити s- і р -елетрони зовнішнього енергетичного рівня. Наприклад:

 

₁₇С1 3 ­¯ ­¯ ­¯ ¯ 1ē неспарений

 

 

₁₇С1 3 ­¯ ­¯ ¯ ¯ ¯ 3ē неспарені

 

 

₁₇С1 3 ­¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ 5ē неспарені

 

 

₁₇С1 3 ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ ¯ 7ē неспарені

 

Донорно-акцепторний механізм. Якщо ковалентний зв’я-зок утворюється парою електронів, які належать одному із атомів, що утворюють зв’язок, а інший атом при цьому надає лише орбіталь для розміщення електронної пари, то такий механізм утворення ковалентного зв’язку називається донорно-

акцепторним (схематично він показується стрілочкою від атома-донора до атома-акцептора) Наприклад: амоній-іон NН₄¹⁺

NН₃ + Н¹⁺ = NН₄¹⁺

 

₇N 2 ­¯ ¯ ¯ ¯ ₇N 2 ­¯ ¯ ¯ ¯

NН₃

3 ₁Н 1 ­ ­ ­ ­ ­ ­

 

₇N 2 ­¯ ¯ ¯ ¯

NН₄¹⁺

­ ­ ­

 

₁H¹⁺ ₁H ₁H ₁H

 

Атом, що надає пару електронів (у даному разі Нітроґен) виконує функцію донора, катіон Гідроґену, який надає лише простір для розміщення електронів, виконує роль акцептора.