, а лишь определенный способ образования ковалентной связи,

Таким образом, внешние электронные слои атома кислорода и центрального атома азота оказываются заполненными: здесь образуются устойчивые восьмиэлектронные конфигурации. Но во внешнем электронном слое крайнего атома азота размещено только шесть электронов; этот атом может, следовательно, быть акцептором еще одной электронной пары. Соседний же с ним центральный атом азота обладает неподелениой электронной парой и ыож«ГГ выступать в качестве донора. Это проводит к образованию по донор но • а кцептор ному способу еще одной ковадентной связи между атомами азота:

ТЕГГГРЬ каждый из трех атомов, составляющих молекулу N20, обладает устойчивой восьмиэлектронной структурой внешнего слоя. Если ковалентную связь, образованную донорпо-акцепторным способом, обозначить, как это принято, стрелкой, направленной ог атома-донора к атому-акцептору, то структурную формулу оксида азота(I) можно представить следующим образом:

О—N~N

Таким образом, в оксиде азота(I) ковалентность центрального атома азота равна четырем, а крайнего — двум.

Рассмотренные примеры показывают, что атомы обладают разнообразными возможностями для образования ковалентных связей. Последние могут создаваться и за счет неспаренных электронов невозбужденного атома, и за счет неспаренных электронов, появляющихся в результате возбуждения атома («распариваниям электронных пар), и, наконец, по донорно-акцепторному способу. Тем не менее, общее число ковалентных связей, которые способен образовать данный атом, ограничено. Оно определяется общим числом валентных орбиталей, т. е. тех орбиталей, использование которых для образования ковалентных связей оказывается энергетически выгодным. Квантово-механический расчет показывает, что к подобным орбнталям принадлежат s- и р-орбитали внешнего электронного слоя и cf-орбитали предшествующего слоя; в некоторых случаях, как мы видели на примерах атомов хлора и серы, в качестве валентных орбиталей могут использоваться и rf-орбп-тали внешнего слоя.

Атомы всех элементов второго периода имеют во внешнем электронном слое четыре орбитали при отсутствии ^/-орбиталей в предыдущем слое. Следовательно, на валентных орбита лях этих атомов может разместиться не более восьми электронов. Это означает, что максимальная ковалентность элементов второго периода равна четырем.

Атомы элементоз третьего и последующих периодов могут использовать для образования ковалентных связей не только s- и р-, но также и {i-орбитали. Известны соединения ^-элементов, в которых в образовании ковалентных связей участвуют s- и р-орбиталп внешнего электронного слоя и все пять of-орбиталей предшествующего слоя; в подобных случаях ковалентность соответствующего элемента достигает девяти.

Способность атомов участвовать в образовании ограниченного числа ковалентных связей получила название насыщаемости ковалентной связи.

42. Направленность кэваленткой связи. Свойства молекулы, ее способность вступать в химическое взаимодействие с другими молекулами (реакционная способность) зависят не только от прочности химических связей в молекуле, по в значительной мере п ст ее пространственного строения. Раздел химии, изучающий геометрическую структуру молекул, их пространственное строение, называется с т е р е о х и м н е н.

Выше (§ 39) уже говорилось, что образование ковалентной связи является результатом перекрывания валентных электронных облаков взаимодействующих атомов. Но такое перекрывание возможно только при определенной взаимной ориентации электронных облаков; при этом область перекрывания располагается в определенном направлении по отношению к взаимодействующим атомам. Иначе говоря, ковалентная связь обладает направленностью.

Так, в молекуле водорода (рис. 27) перекрывание атомных s-электронных облаков происходит вблизи прямой, соединяющей ядра взаимодействующих атомов (т. е. вблизи оси связи). Образованная подобным образом ковалентная связь называется а-связыо (с и г м а - с в я з ь).

В образовании о-связи могут принимать участие и р-электрон-ные облака, ориентировнные вдоль оси связи. Так, в молекуле HF (рис. 32) ковалентная а-связь возникает вследствие перекрывания ls-электронного облака атома водорода и 2р-электронного облака атома фтора. Химическая связь в молекуле F2 (рис. 33) — тоже а-связь; она образована 2р-электронными облаками двух атомов фтора.

Рис, 33. Схема перекрывания 2/?-элект?отшых облаков атомов фтора при образовании О-связи в молекуле Fj.

Рнс. 34. Схема перекрывания р-электронных облаков лри образовании л-связи.

При взаимодействии р-электронных облаков, ориентированных перпендикулярно оси связи (рис. 34), образуется не одна, а две области перекрывания, расположенные по обе стороны от этой оси. Такая ковалентная связь называется я-связью (пи-связь).

2$

т t

Рассмотрим образование молекулы азота N2. Каждый атом

азота обладает тремя неспаренными 2р-электронами, электронные

, облака которых ориентированы в трех взаимно перпендикулярных

направлениях. 5

а

Н