Химическая связь характеризуется рядом параметров. Чаще всего говорят о ее энергии и длине. Если молекула состоит из трех и более атомов, то к перечисленным параметрам добавляют еще один – валентные углы.
ЭНЕРГИЕЙ СВЯЗИ называют ту энергию, которую необходимо затратить для ее разрыва. При этом молекула должна находиться в основном (невозбужденном) состоянии и при 0К. Эта величина определяет прочность связи. Чем больше энергия, затрачиваемая на разрыв связи, тем прочнее связь. Единица измерения энергии связи – кДж/моль. Например, энергия связи Н-Н в молекуле водорода равна 436 кДж/моль. На рис.2.9 ей соответствует отрезок, обозначенный .
Если в молекуле несколько одинаковых связей, то, очевидно, для разрушения каждой следующей потребуется различная энергия и в таком случае говорят о средней энергии связи.
Величина энергии химических связей в большинстве соединений колеблется в пределах 100-1000 кДж/моль.
Энергия связи в ряду однотипных молекул постепенно изменяется. Например, энергия связи Н-Г в ряду галогеноводородов HF, HCl, HBr, HI уменьшается с 565,7 кДж/моль у HF до 294,7 кДж/моль у HI.
Зная энергию связей в молекуле, можно судить также об ее реакционной способности и производить различные термохимические расчеты.
ДЛИНОЙ СВЯЗИ называют среднее расстояние между ядрами, отвечающее минимуму энергии системы. На рис.2.9 длина связи между атомами водорода измеряется отрезком . Современными методами исследования структуры веществ можно определить длины связи с точностью, которую допускает принцип неопределенности.
В ряду аналогичных по составу молекул длины связей также изменяются закономерно. Например, в ряду HF, HCl, HBr, HI длина связи увеличивается с возрастанием размера атома и соответственно равна 0,091, 0,127, 0,141, 0,160 нм. В молекулах, близких по химической природе, одного гомологического ряда длины связей между ядрами элементов мало различаются и могут считаться практически постоянными (например, длины связей С-С в предельных углеводородах и т.д.).
Кроме того, на длину влияет ее КРАТНОСТЬ, которая определяется числом электронных пар, связывающих два атома. С увеличением кратности связей происходит их упрочнение, межъядерные расстояния уменьшаются. Так, длина связи С — С равна 0,154 нм, С=С – 0,135нм и СºС – 0,121нм.
ВАЛЕНТНЫЕ УГЛЫ. Это углы между связями в молекуле. Их схематически можно представить как углы между прямыми линиями, соединяющими ядра атомов в молекуле. Эти воображаемые прямые, проведенные через два ядра, называют ЛИНИЯМИ СВЯЗИ. Величины валентных углов зависят от природы атомов и характера связи. Простые двухатомные молекулы всегда имеют линейную структуру. Трехатомные и более сложные молекулы могут обладать различными конфигурациями. Например, в молекуле воды угол между линиями связи Н-О равен 104,50, а в сходной молекуле сероводорода валентный угол между связями H-S составляет 920.
Все рассмотренные параметры химической связи можно определить экспериментально при исследовании молекулярных спектров веществ. Их также, в большинстве случаев, можно найти в справочнике.