Для понимания различий между обменным и донорно-акцепторным механизмами образования ковалентной связи важно смотреть не на результат (сама связь в обоих случаях одинакова), а на способ формирования общей электронной пары. 1. Обменный механизм При этом механизме каждый из двух атомов предоставляет по одному неспаренному электрону. Происходит «встречное» движение электронов для создания общего облака.
- Условие: У каждого атома на внешнем уровне есть орбиталь с одним электроном.
- Схема: Пример: Образование молекулы водорода ( ). У каждого атома водорода есть по одному электрону ( ). Они объединяются, образуя общую пару. Характерная черта: Равенство вклада. Оба атома выступают в роли «равноправных партнеров».
2. Донорно-акцепторный механизм Здесь общая электронная пара формируется за счет пары электронов одного атома и пустой орбитали другого.
- Участники:
- Донор: Атом, имеющий неподеленную электронную пару (два электрона на одной орбитали).
- Акцептор: Атом, имеющий свободную (пустую) квантовую ячейку.
- Схема: Пример: Ион аммония ( ). У азота в молекуле аммиака ( ) есть неподеленная пара электронов, а у иона водорода ( ) орбиталь пуста. Азот «отдает» свою пару в общее пользование. Характерная черта: Один атом дает «капитал» (электроны), а другой — «место» (орбиталь).
Сравнительная таблица для быстрой проверки
| Характеристика | Обменный механизм | Донорно-акцепторный механизм |
|---|---|---|
| Вклад первого атома | 1 неспаренный электрон | Неподеленная электронная пара (2 ) |
| Вклад второго атома | 1 неспаренный электрон | Вакантная (пустая) орбиталь |
| Типичные примеры | ||
| Исходное состояние | Оба атома электронейтральны (чаще всего) | Один часто имеет избыток плотности, другой — дефицит |
Как определить механизм на практике? Чтобы отличить их в конкретной задаче, выполните следующие шаги:
- Напишите электронную конфигурацию внешних слоев атомов.
- Посмотрите на валентность: Если атом образует больше связей, чем у него неспаренных электронов в основном состоянии (и он не может перейти в возбужденное состояние, как азот), значит, задействован донорно-акцепторный механизм.
- Ищите типичных доноров: Атомы азота ( ), кислорода ( ), фтора ( ), фосфора ( ) часто являются донорами из-за наличия лишних пар. Ищите типичных акцепторов: Ионы металлов или частицы вроде , у которых есть пустые ячейки.
Важное примечание: После того как связь образовалась, экспериментально отличить, какая из них была создана по обменному, а какая по донорно-акцепторному механизму, невозможно. Все ковалентные связи в молекуле (например, в ионе аммония) становятся абсолютно эквивалентными по длине и энергии. Я могу составить для вас список наиболее распространенных молекул и ионов из школьного или университетского курса химии, где встречается донорно-акцепторный механизм, чтобы вы могли их просто запомнить. Хотите, чтобы я это сделал?