Legătura de valență

Teoria legăturii de valență (VBT, și anume „Teoria legăturii de valență ”) este o descriere a legăturii chimice bazată pe mecanica cuantică care depășește modelul VSEPR , permițând calcularea valorii numerice a lungimii și a unghiurilor de legătură . Teoria VB a fost propusă la sfârșitul anilor 1920 de Walter Heitler , Fritz London , John Slater și Linus Pauling .

Legăturile sigma și pi

Teoria VB prevede un proces de „fuziune” a orbitalilor atomilor care alcătuiesc o moleculă . Practic, principiile de bază care guvernează suprapunerea orbitalilor sunt două:

legăturile se formează atunci când apar orbitalele electronice ale stratului de valență ;
orbitalii se pot suprapune frontal dând naștere unor legături $\sigma$ ${\ displaystyle \ sigma}$ $\ sigma$ sau dând naștere lateral obligațiuni $\pi$ ${\ displaystyle \ pi}$ $\ pi$ .

O legătură simplă este de tip sigma, o legătură dublă este formată dintr-o sigmă și un pi, o legătură triplă este formată dintr-o sigmă și doi pi. Suprapunerea laterală care generează o legătură pi face ca molecula să fie rezistentă la torsiune, generează o legătură mai slabă decât legăturile sigma și determină ca atomii cu rază mare (din perioada 3 încoace) să facă legături multiple doar rar.

Exemple

Să luăm în considerare cea mai simplă moleculă, și anume cea a hidrogenului gazos $H_{2}$ ${\ displaystyle H_ {2}}$ $H _ {{2}}$ . Legătura care ține împreună cei doi atomi H este rezultatul suprapunerii orbitalilor lor 1s: atunci când atomii se apropie, distribuția electronică în jurul celor doi atomi este o legătură sigma (suprapunere frontală). Cei doi electroni ai atomilor se împerechează, adică au rotiri antiparalele și se poate imagina că se extind în regiunea determinată de fuziunea orbitalilor: densitatea electronică mai mare este observată în spațiul internuclear, astfel încât atracția electrostatică dintre nuclei și electroni menține molecula împreună.

Molecula de azot $N_{2}$ ${\ displaystyle N_ {2}}$ ${\ displaystyle N_ {2}}$ în schimb are o legătură triplă, dată de o suprapunere sigma și doi pi. De fapt, stratul de valență al azotului furnizează un electron în fiecare dintre cele două 2p ( $2s^{2}2p_{x}^{1}2p_{y}^{1}2p_{z}^{1}$ ${\ displaystyle 2s ^ {2} 2p_ {x} ^ {1} 2p_ {y} ^ {1} 2p_ {z} ^ {1}}$ ${\ displaystyle 2s ^ {2} 2p_ {x} ^ {1} 2p_ {y} ^ {1} 2p_ {z} ^ {1}}$ ), apoi în $N_{2}$ ${\ displaystyle N_ {2}}$ ${\ displaystyle N_ {2}}$ va exista o suprapunere frontală a doi orbitali $2p_{z}$ ${\ displaystyle 2p_ {z}}$ ${\ displaystyle 2p_ {z}}$ și două suprapuneri laterale de $2p_{x}$ ${\ displaystyle 2p_ {x}}$ ${\ displaystyle 2p_ {x}}$ Și $2p_{y}$ ${\ displaystyle 2p_ {y}}$ ${\ displaystyle 2p_ {y}}$ .

Rafinarea teoriei VB

Același subiect în detaliu: Hibridizarea orbitalilor .

Nu este întotdeauna posibil să se explice legăturile chimice numai prin regulile de mai sus. Un exemplu clasic este molecula de metan , $CH_{4}$ ${\ displaystyle CH_ {4}}$ ${\ displaystyle CH_ {4}}$ . Atomul de carbon C are configurație $[He]2s^{2}2p_{x}^{1}2p_{y}^{1}$ ${\ displaystyle [He] 2s ^ {2} 2p_ {x} ^ {1} 2p_ {y} ^ {1}}$ ${\ displaystyle [He] 2s ^ {2} 2p_ {x} ^ {1} 2p_ {y} ^ {1}}$ și deoarece cei doi electroni din 2s par deja împerecheați, carbonul ar trebui să aibă valența 2 și, prin urmare, ar putea da naștere doar la 2 legături covalente . În realitate, carbonul are valența 4, după cum demonstrează existența metanului. Prin urmare, pentru a perfecționa teoria VB, este necesar să admitem că orbitalele nucleare se pot combina pentru a genera așa-numiții orbitali hibrizi . De exemplu, în atomul C cei patru orbitali $2s,2p_{x},2p_{y},2p_{z}$ ${\ displaystyle 2s, 2p_ {x}, 2p_ {y}, 2p_ {z}}$ ${\ displaystyle 2s, 2p_ {x}, 2p_ {y}, 2p_ {z}}$ pot „interfera”, formând patru orbitali hibrizi izoenergetici, diferiți doar prin orientare.

Elemente conexe

linkuri externe

( EN ) Valence bond , în Encyclopedia Britannica , Encyclopædia Britannica, Inc.

Portalul chimiei

Portalul de fizică