Химическая связь. Основные типы и количественные характеристики химической связи. Метод валентных связей. Метод Гиллеспи (метод отталкивания электронных пар валентной оболочки)

Удаление электрона со связывающей орбитали уменьшает энергию связи в молекулярном ионе (N₂⁺, C₂⁺, B₂⁺ и Li_2iB), а удаление электрона с разрыхляющей орбитали приводит к увеличению энергии связи в молекулярном ионе (O₂⁺ и F₂⁺) в сравнении с молекулой.
Метод МО позволяет объяснить и магнитные свойства молекул. На диаграмме энергетических уровней молекулы кислорода и бора имеют по два электрона с параллельными спинами, значит молекулы в целом имеют отличный от нуля магнитный момент и являются парамагнитными. Молекулы Li₂, C₂, N₂, F₂ – диамагнитны.

Аналогично можно построить диаграммы уровней энергии МО двухатомных гетерогенных молекул элементов второго периода, например, молекулы СО:

Порядок связи в двухатомных молекулах в методе МО определяется как полуразность количества электронов на связывающих и разрыхляющих МО:

 ;

Так, порядок связи для молекулы Li₂ равна (2 – 0)/2 = 1, Ве – (2 – 2)/2 = 0, В₂ – (4 – 2)/2 = 1, С₂ – (6 – 2)/2 = 2, N₂ – (8 – 2)/2 = 3, O₂ – (8 – 4)/2 = 2, F₂ – (8 – 6)/2 = 1, Ne₂ – (8 – 8)/2 = 0.

Порядок связи в молекулах бериллия (Be₂) и неона (Ne₂) равен нулю. Действительно, такие молекулы не существуют.

 Сравнительная характеристика методов МО и ВС
Оба квантовомеханических подхода к описанию химической связи – методов МО и ВС – приближенны, метод МО придает преувеличенное значение делокализации электрона в молекуле и основывается на одноэлектронных волновых функциях – молекулярных орбиталях. Метод ВС преувеличивает роль локализации электронной плотности и основывается на том, что элементарная связь осуществляется только парой электронов между двумя атомами.
Сравнивая методы ВС м МО, следует отметить, что достоинством первого является его наглядность: насыщаемость связи объясняется как максимальная ковалентность, направленность вытекает из направленности атомных и гибридных орбиталей; дипольный момент молекулы складывается из дипольных моментов связей, разности ОЭО атомов, образующих молекулу, и наличия неподеленных электронных пар. Метод ВС достаточно хорошо предсказывает валентные возможности атомов и геометрию образующейся молекулы.
Однако существование некоторых соединений невозможно объяснить с позиций метода ВС. Это электронодефицитные соединения (B₂H₆, NO, ) и соединения благородных газов (XeF₂, XeF₄, ХеО₃). Их строение легко объясняет метод МО. Устойчивость молекулярных ионов и атомов в сравнении с молекулами легко предсказывается с позиции метода МО. И, наконец, магнетизм и окраска вещества также легко объясняются метода МО.
Количественные расчеты в методе МО, несмотря на свою громоздкость, все же гораздо проще, чем в методе ВС. Поэтому в настоящее время в квантовой химии метод ВС почти не применяется. В то же время качественно выводы метода ВС гораздо нагляднее и шире