Розуміння природи хімічного зв'язку дає змогу встановити причини виявляння речовиною певних властивостей, навчитися їх передбачати.
Довжина хімічного зв'язку
Залежно від характеру хімічного зв'язку розпізнають ковалентний, іонний та металічний зв'язки. Атоми чи іони, які утворюють зв'язок, перебувають на певних відстанях один від одного. Залежно від типів речовин відстані між хімічно зв'язаними частинками називають по-різному (довжина зв'язку - у ковалентних сполуках, між’ядерні відстані - в іонних та металічних кристалічних речовинах), йдеться про між’ядерні відстані між сполученими атомами.
- Довжина зв'язку — це відстань між ядрами атомів, які утворюють хімічний зв'язок.
Довжину зв'язку в ковалентних сполуках експериментально визначають кількома методами. Часто довжині зв'язку відповідає сума ковалентних радіусів сполучених атомів, які визначають як половину довжини одинарного ковалентного зв'язку в двохатомній молекулі простої речовини А-А.
Подібно й між’ядерні відстані в іонних і металічних кристалах складаються із сум іонних або атомних радіусів.
Усі ці величини виражають у пікометрах (1 пм = 10-12 м) або в ангстремах (1 Å = 10-10 м).
Міцність хімічного зв'язку
Утворення зв'язку завжди пов'язане зі зменшенням потенціальної енергії системи. Щоб розірвати зв'язок, треба затратити енергію. Енергія зв'язку настільки велика, що розділити хімічну сполуку на складові атоми простими фізичними методами не вдається.
- Енергія зв'язку - це мінімальна енергія, яку необхідно затратити для розривання хімічних зв'язків у 1 моль речовини, щоб отримати ізольовані атоми.
- EC-H = 1662/4 = 415 кДж/моль.
Для рядів подібних речовин більшим між'ядерним відстаням відповідає менша енергія, і навпаки. Енергія зв'язку збільшується в міру зростання кратності зв'язку.
Таблиця. Характеристики хімічних зв'язків
Молекула | Зв'язок | Довжина зв'язку, пм | Енергія зв'язку | Кратність зв'зку | Кут між зв'язками, град |
H2 | H-H | 74 | 432 | 1 | - |
F2 | F-F | 142 | 159 | 1 | - |
Cl2 | Cl-Cl | 200 | 243 | 1 | - |
Br2 | Br-Br | 229 | 199 | 1 | - |
I2 | I-I | 267 | 151 | 1 | - |
O2 | O=O | 121 | 494 | 2 | - |
N2 | N≡N | 110 | 946 | 3 | - |
HF | H-F | 92 | 565 | 1 | - |
HCl | H-Cl | 128 | 431 | 1 | - |
HBr | H-Br | 141 | 366 | 1 | - |
HI | H-I | 160 | 297 | 1 | - |
H2O | H-O | 96 | 429 | 1 | 104,5 |
H2S | H-S | 133 | 376 | 1 | 92 |
H2Se | H-Se | 147 | 276 | 1 | 91 |
H2Te | H-Te | - | 238 | 1 | 90 |
NH3 | H-N | 101,4 | 380 | 1 | 107,5 |
PH3 | H-P | 144 | 323 | 1 | 93,3 |
AsH3 | H-As | 152 | 281 | 1 | 92 |
SbH3 | H-Sb | 171 | 256 | 1 | 91 |
NF3 | N-F | 137 | 272 | 1 | 102,1 |
NCl3 | N-Cl | - | 192 | 1 | - |
CH4 | C-H | 109 | 415 | 1 | 109,5 |
SiH4 | Si-H | 148 | 320 | 1 | 109,5 |
GeH4 | Ge-H | 153 | 291 | 1 | 109,5 |
SnH4 | Sn-H | 170 | 258 | 1 | 109,5 |
PbH4 | Pb-H | - | 205 | 1 | 109,5 |
CF4 | C-F | 136 | 485 | 1 | 109,5 |
CCl4 | C-Cl | 176 | 327 | 1 | 109,5 |
CBr4 | C-Br | 194 | 256 | 1 | 109,5 |
CI4 | C-I | 214 | 197 | 1 | 109,5 |
C2H6 | C-C | 154 | 345 | 1 | 109,5 (∠HCH) |
C2H4 | C=C | 134 | 635 | 2 | 121,3 (∠CCH) |
C2H2 | C≡C | 120 | 830 | 3 | |
C6H6 | C-C | 139 | 487 | 1,57 | 120 (∠CCC) |
H3COH | C-O | 143 | 377 | 1 | |
CO | C≡O | 113 | 1069 | 3 | |
CH2O | C=O | 121 | 720 | 2 | |
CO2 | C=O | 116 | 190 | 2 | 180 (∠OCO) |
H2O2 | -O-O- | 148 | 139 | 1 | 95 (∠HOO) |
N2H4 | N-N | 145,5 | 252 | 1 | |
HN3 | N=N | 125 | 400 | 2 | 110 (∠HNH) |
BF3 | B-F | 129 | 644 | 1 | |
BCl3 | B-Cl | 174 | 456 | 1 | 120 (∠FBF) |
BBr3 | B-Br | 187 | 376 | 1 |