Վալենտականության ուղղվածությունը

ՄՈԼԵԿՈՒԼՆԵՐԻ ՏԱՐԱԾԱԿԱՆ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ

Վալենտականության ուղղվածությունը

Վալենտականության բնույթը կամ ատոմների վալենտային վիճակների բնույթը չի բնորոշվում միայն համապատասխան ենթամակարդակներում էլեկտրոնների բաշխումով: Օրինակ՝ քառավալենտ ածխածինը, քառավալենտ մնալով հանդերձ, տարբեր տիպի կապեր է գոյացնում: Այսպես` ածխածնի վալենտային վիճակները մեթիլենի 3 3 ( ) H C CH  , էթիլենի 2 2 ( ) H C CH  և ացետիլենի ( ) HC CH  մոլեկուլներում տարբերվում են իրարից: Դիտարկենք քիմիական կապերի ուղղվածության ընդհանուր սկզբունքները: Կովալենտ կապի գոյացումը դիտարկվում է որպես երկու ատոմների չզույգավորված էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպերի փոխադարձ ծածկման պրոցես: Կախված քիմիական կապին մասնակցող օրբիտալների տեսքից՝ ամպերի փոխադարձ ծածկումը կարող է լինել շատ կամ քիչ: Էլեկտրոնային ամպերի փոխադարձ ծածկման տիրույթում էլեկտրոնային ամպի խտությունն առավելագույնն է: Ըստ միջմիջուկային առանցքի նկատմամբ էլեկտրոնային ամպերի ծածկման տիրույթի դասավորության՝ տարբերում են երկու տիպի կապեր`  և : Եթե կովալենտ կապ առաջացնելիս էլեկտրոնային ամպերի փոխադարձ ծածկումը տեղի է ունենում միջուկներն իրար միացնող առանցքի ուղղությամբ, ապա այդպիսի կապը կոչվում է  կապ: Այն կարող է գոյանալ երկուs, մեկ s և մեկ p կամ երկու p էլեկտրոնների փոխազդեցության ժամանակ (հնարավոր տարբերակ ների սխեմատիկ պատկերները տե՛ս 3.6 նկարում): - 137 - Քանի որ s էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպն օժտված է գնդային սիմետրիայով, ուստի տարածության բոլոր ուղղություններով դրանք միանման փոխադարձ ծածկման տիրույթ են առաջացնում: Ինչպես գիտենք, p էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպն ունի ութնյակի տեսք: Երկու հատ p էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպերը փոխուղղահայաց են և ունեն 3.7 նկարում ներկայացված տեսքը: Երեք հատ p էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպերի տեսքը ներկայացված է 3.8 նկարում: 3.6. էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպերի փոխադարձ ծածկման դեպքերը. a) s էլեկտրոններ, b) p էլեկտրոններ, c) s և p էլեկտրոններ, d) sp հիբրիդացումով երկու օրբիտալների փոխադարձ ծածկումը, e)s և sp հիբրիդացված էլեկտրոնային ամպերի փոխադարձ ծածկումը, f) p և sp հիբրիդացված էլեկտրոնային ամպերի փոխադարձ ծածկումը - 138 - p Էլեկտրոնների դեպքում բոլոր ուղղությունները կապի գոյացման տեսանկյունից համարժեք չեն. կապն առաջանում է ութնյակի ուղղությամբ: Սրանից հետևում է, որ մի ատոմի երկու p և մյուս երկու ատոմների s էլեկտրոնների միջև գոյացող կապերի կազմած անկյունը պետք է ուղիղ լինի: Դա բխում է ցանկացած երկու p էլեկտրոնների ութնյակների փոխուղղահայացությունից: Հոմեոպոլյար  կապեր գոյանում են այնպիսի պարզ մոլեկուլներում, ինչպիսիք են H2 –ը, Cl2 -ը, H2O -ն, HCl -ը և այլն: Եթե p էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպերը զուգահեռ են միմյանց, ապա նրանց վերադրման ժամանակ գոյանում են փոխադարձ ծածկման երկու տիրույթներ, որոնք դասավորված են ատոմների միջուկներն իրար միացնող առանցքի երկու կողմերում: Սա  կապն է (նկ. 3.9):  կապի առաջացումը դիտարկենք N2 մոլեկուլի առաջացման օրինակով (նկ. 3. 10): Ազոտի յուրաքանչյուր ատոմ ունի երեք հատ չզույգավորված p էլեկտրոններ, որոնց ութնյակները փոխուղղա3.7. Երկու էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպերը 3.8. Երեք p էլեկտրոնների էլեկտրոնային ամպերը - 139 - 3.9.  կապ կազմող էլեկտրոնների հայտնաբերման հավանականությունների բաշխման պատկերը հայաց են: Երկու ատոմների՝ x ուղղությամբ իրար մոտենալու ժամանակ երկու px էլեկտրոնների էլեկտրոնային թաղանթներն իրար կծածկեն այդ առանցքի ուղղությամբ՝ կազմելով  կապ: y p և z p էլեկտրոնների ծածկումն այլ կերպ է կատարվում. առաջանում են էլեկտրոնային ամպերի փոխադարձ ծածկման երկու տիրույթներ, որոնք ուղղված են ոչ թե միջմիջուկային առանցքի ուղղությամբ, այլ նրա երկու կողմերում (նկ. 3. 10): Նկարում y p և z p ամպերի ծածկումը նշված է կետագծով: Ինչպես տեսնում ենք, ազոտի մոլեկուլի առաջացումն ուղեկցվում է մեկ  և երկու  կապերի գոյացումով: Նույն սկզբունքով է առաջանում նաև ամոնիակը` NH 3 :  կապը կովալենտ է, որը գոյանում է չհիբրիդացված p օրբիտալների էլեկտրոնային ամպերի կողային փոխծածկման հետևան3.10. Ազոտի մոլեկուլը. a – վալենտային էլեկտրոնների ամպի տեղաբաշխման սխեման, b – վալենտային կապերի հարթությունների սխեման - 140 - քով: Նման փոխադարձ ծածկումն իրականանում է փոխազդող ատոմների կենտրոնները միմյանց միացնող ուղղի երկու կողմերում:  կապեր առաջանում են արդեն իսկ  կապով կապված ատոմների միջև, ինչի հետևանքով գոյանում են կրկնակի և եռակի կապեր: Այն ավելի թույլ է, քան  կապը, որովհետև այս դեպքում ատոմային օրբիտալների փոխադարձ ծածկման տիրույթն ավելի փոքր է.  կապն ունի գնդային սիմետրիա, իսկ  կապը` գլանային: Բոլոր սահմանային միացություններում քիմիական կապերը  բնույթի են, ոչ սահմանային և արոմատիկ միացություններում  կապերի հետ կան մեկ կամ մի քանի  կապեր: Կրկնակի կապը, օրինակ, պարունակում է մեկ  և մեկ  կապ, իսկ եռակի կապը` մեկ  և երկու  կապեր:  կապի դեպքում հնարավոր է բաղադրիչ ատոմային խմբավորումների պտույտ այդ կապի շուրջ, իսկ  կապի շուրջ նման պտույտ առանց նրա քայքայման հնարավոր չէ: Հատկանշական է նաև այն, որ  մոլեկուլային օրբիտալներում գտնվող էլեկտրոնները միջմիջուկային տարածքից հեռու լինելու պատճառով ավելի մեծ շարժունակությամբ են օժտված, քան s էլեկտրոնները: Ուստի  կապի բևեռացվելիությունն ավելի մեծ է, քան  կապինը: