Ионная связь. Этот вид химической связи обусловлен переносом валентных электроновс одного атома на другой и кулоновским притяжением образовавшихсяионов

Этот вид химической связи обусловлен переносом валентных электроновс одного атома на другой и кулоновским притяжением образовавшихсяионов. Иными словами, ионная связь осуществляется в том случае, ко-гда электроны в молекуле можно разделить на две группы, каждая изкоторых все время находится около одного из ядер. Электроны разде-

32.1. Молекулы

191

ляются так, что около одного из ядер образуется избыток электронов, аоколо другого --- их недостаток, т.е. молекулу можно представить какобразование, состоящее из отрицательного и положительного ионов, при-тягивающихся друг к другу (например, молекула NaCl состоит из ионовNa+ и Cl-

Для описания ионных молекул еще до создания квантовой механики суспехом применялись полуэмпирические способы расчета энергии связи, основанные на классической электростатике. Пусть, например, мы имеемдело с молекулами типа КСl, NaCl и т.п. Обозначим через Um ионизаци-онный потенциал щелочного металла, а через Uh --- сродство галогена кэлектрону. В начальном состоянии имеем два нейтральных атома К и Сl, разнесенные на бесконечно большое расстояние. Попытаемся мысленнопостроить из них молекулу. Затрачивая энергию Um, мы отрываем элек-трон от металла и переносим его на галоген. При присоединении элек-трона к последнему выделится энергия Uh, так что энерговыделение наэтом этапе составляет Uh ---Um. Далее сближаем образованные нами ионыдо равновесного расстояния R0 (размер молекулы). При этом выделитсядополнительная энергия кулоновского взаимодействия Ес. Полная вы-делившаяся энергия и есть энергия связи Есв получившейся молекулы: именно ее надо затратить, чтобы разорвать молекулу на составные ча-сти:

Учитывая, что кулоновская энергия , находим отсюда

выражение для равновесного расстояния:

Применим полученную формулу для оценки размера молекулы КС1.Берем экспериментальные данные: Uт = 4.3 эВ, Uh = 3.8 эВ, Есв =4.8 эВ, так что кулоновская энергия Ес = 4.8 --- 3.8 + 4.3 = 5.3 эВ =5.3 х 1.6 10-19 = 8.5 10-19 Дж. Отсюда легко находим размер молекулы:

Получившаяся величина примерно в пять раз превышает радиус Бора идает вполне приемлемую оценку размера молекулы.

Глава 32. Физическая природа химической связи

Оценим также размер молекулы другого соединения --- НС1, для ко-торого Uт = 13.6 эВ и Есв = 2.7 эВ. Чтобы не повторять аналогичныхвыкладок, используем уже полученный результат. Имеем в этом случае: Ес = 2.7 --- 3.8 +13.6 = 12.5 эВ, что в 12.5/5.3? 2.36 больше кулоновскойэнергии для молекулы КСl. Соответственно, размер молекулы будет втакое же число раз меньшим: R0? 2.7 Е /2.36 = 1.1 Е (эксперимент дает

значение R0 = 1, 3 Е).