Спрямованість і насиченість ковалентного зв’язку

Насичуваність ковалентного зв'язку зумовлена ​​обмеженими валентними можливостями атомів, тобто їх здатністю до утворення чітко визначеного числа зв'язків, яке зазвичай лежить в межах від 1 до 6. Загальне число валентних орбіталей в атомі, тобто тих, які можуть бути використані для утворення хімічних зв'язків, визначає максимально можливу валентність елемента. Число вже використаних для цього орбіталей визначає валентність елемента в даному з'єднанні.

Спрямованість ковалентного зв'язку є результатом прагнення атомів до утворення найбільш міцного зв'язку за рахунок якомога більшою електронної щільності між ядрами. Це досягається при такій просторової спрямованості перекривання електронних хмар, яка збігається з їх власною. Виняток становлять s-електронні хмари, оскільки їх сферична форма робить всі напрямки рівноцінними. Для p- і d-електронних хмар перекривання здійснюється уздовж осі, по якій вони витягнуті, а що утворюється при цьому зв'язок називається # 963; -зв'язком. # 963; -Зв'язок має осьову симетрію, і обидва атоми можуть обертатися уздовж лінії зв'язку, тобто тієї уявної лінії, яка проходить через ядра хімічно пов'язаних атомів.

Після утворення між двома атомами # 963;-зв'язку для інших електронних хмар тієї ж форми і з тим же головним квантовим числом * залишається тільки можливість бічного перекривання по обидві сторони від лінії зв'язку. В результаті утворюється π-зв'язок. Вона менш міцна, ніж # 963;-зв'язок: перекривання відбувається дифузними бічними частинами орбіталей. Кожна кратна зв'язок (наприклад, подвійна або потрійна) завжди містить тільки одну # 963;-зв'язок. число # 963; -зв'язків, які утворює центральний атом в складних молекулах або іони, визначає для нього значеніекоордінаціонного числа. Наприклад, в молекулі NH3 і йоні NH4 + для атома азоту воно дорівнює трьом і чотирьом. Освіта # 963; -зв'язків фіксує просторове положення атомів відносно один одного, тому число # 963; -зв'язків і кути між лініями зв'язку, які називаються валентними кутами, визначають просторову геометричну конфігурацію молекул.

При оцінці ступеня перекривання електронних хмар слід враховувати знаки хвильових функцій * електронів. При перекривання хмар з однаковими знаками хвильових функцій електронна щільність в просторі між ядрами зростає. В цьому випадку відбувається позитивне перекривання, що приводить до взаємного притягання ядер. Якщо знаки хвильових функцій протилежні, то щільність електронної хмари зменшується (негативний перекривання), що призводить до взаємного відштовхуванню ядер.