Химическая связь. Строение и свойства химических соединений
Основные характеристики химической связи: длина, энергия, кратность, полярность, направленность. Типы химической связи - ковалентная, ионная, металлическая, водородная. Общая характеристика различных моделей химических связей на основе использования атомов или ионов в качестве структурных элементов химических соединений. Особенности химических связей в координационных соединениях.
Ионная связь
Свойства ионных кристаллов. Цикл Борна-Габера. Энергия ионной связи. Поляризация ионов. Зависимость поляризующего действия и поляризуемости ионов от их радиуса, заряда и электронной структуры. Явление самополяризации. Применение поляризационных представлений для предсказания характера изменений кислотно-основных и окислительно-восстановительных свойств, термической устойчивости химических соединений, а также формы существования и устойчивости в водных растворах металлокомплексов. Ион-ионные, ион-дипольные и диполь-дипольные взаимодействия в комплексных соединениях - характерные координационные числа и стереохимия.
Химическая связь в комплексных соединениях - теория кристаллического поля. ТПЛ как развитие ТКП. Искаженные геометрические структуры, эффект Яна-Теллера.
Метод валентных связей (МВС)
Основные положения метода. Построение волновой функции и решение уравнения Шредингера для молекулы водорода. Механизмы образования двухцентровых, двухэлектронных связей. Направленность и насыщаемость связей. Кратность связей. Образование -, - и - связей. Дипольный момент отдельных связей и всего химического соединения. Понятие о валентности атомов химических элементов. Основные положения теории гибридизации атомных орбиталей. Типы гибридизации и геометрия соединений. Факторы, влияющие на эффективность гибридизации. Правило Джиллеспи. Метод отталкивания валентных электронных пар и геометрия молекул.
Применение МВС для описания электронного строения комплексных соединений. Важнейшие типы гибридизации и пространственное строение комплексов. Внутри- и внешнеорбитальные комплексы. Сравнительная характеристика МВС и ТКП при описании комплексных соединений.
Метод молекулярных орбиталей (МО)
Основные положения метода МО. Приближение линейной комбинации атомных орбиталей (ЛКАО). Положительное, отрицательное и нулевое перекрывание атомных орбиталей. Связывающие, разрыхляющие и несвязывающие МО. Энергетические диаграммы двухатомных гомо- и гетероядерных молекул, образованных элементами I и II периодов. Кратность связей, степень ионности и ковалентности, энергия ионизации, оптические и магнитные свойства. Многоцентровые МО. Понятие о групповых орбиталях. Энергетические диаграммы для многоатомных молекул.
Основные положения метода гипервалентных связей. Понятие о трехцентровых двух- и четырехэлектронных МО. Влияние электроотрицательности лигандов на прочность гипервалентных связей. Валентные возможности и характерные степени окисления непереходных элементов в рамках метода гипервалентных связей. Понятие об электроннодефицитных связях. Строение межгаллоидных молекул и ионов, молекул фторидов благородных газов и боргидридов в рамках метода гипервалентных связей.
Металлическая связь. Зонная теория кристаллов. Понятие о ковалентных, ионных и молекулярных кристаллах. Полупроводники.
Водородная связь. Внутри- и межмолекулярная водородная связь. Описание водородной связи в рамках метода гипервалентных связей.
Влияние водородной связи на физико-химические свойства веществ (температуры плавления и кипения водородных соединений р-элементов V - VII групп, характер изменения плотности воды с температурой, процессы самоионизации).
Межмолекулярное взаимодействие
Ван-дер-Ваальсовое и донорно-акцепторное межмолекулярное взаимодействие. Факторы, влияющие на эффективность дисперсионного, индукционного и ориентационного взаимодействия. Образование неорганических полимеров как результат донорно-акцепторного межмолекулярного взаимодействия.
Агрегатные состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное. Жидкие кристаллы. Кристаллическое и аморфное состояние.