Донорно-акцепторная связь, или координационная связь - это вид ковалентной связи. Выявим отличительные особенности данного типа связи, приведем примеры, демонстрирующие ее образование.
Ковалентная связь
Для начала выделим отличительные особенности самой ковалентной химической связи.
Она может быть полярной и неполярной, в зависимости от положения электронной пары между атомами. Если происходит частичное смещение электронной плотности в сторону одного из атомов, возникает ковалентная полярная химическая связь. Подобное явление возможно при образовании связи между неметаллами, имеющими разную электроотрицательность. При ее повышении происходит существенное смещение электронной пары в сторону атома с большим показателем ЭО. При образовании связи между неметаллами, имеющими одинаковое значение электроотрицательности, не наблюдается сдвига пары электронов, такую связь называют неполярной.
Примерам будут кислород, водород, озон, фосфор. Полярную связь имеет соляная кислота, вода, аммиак.
Существует специальный термин, благодаря которому можно охарактеризовать количество электронных пар, образующихся между атомами.
Учитывая, что для образования одной связи требуется два электрона, между атомами азота будет три связи, то есть кратность соответствует трем. Донорно-акцепторная связь - это частный случай ковалентной полярной связи, но предполагается межмолекулярное взаимодействие веществ.
Особенности механизма
Для образования обычной ковалентной связи достаточно взаимодействия между двумя электронами (общей пары). Донорно-акцепторная связь химическая образуется в результате благодаря паре электронов с одной стороны (от донора), незаполненной (свободной) орбитали от другого атома (акцептора). В случае ковалентной полярной (неполярной) связи и при донорно-акцепторном взаимодействии электроны в итоге становятся общими.
Образование катиона аммония
Как образуется донорно-акцепторная связь? Примеры веществ, приводимых в курсе химии средней школы, ограничены катионом аммония. Разберем его образование подробнее.
Азот, входящий в состав молекулы аммиака, находится в пятой группе (главной подгруппе) таблицы Менделеева. На его внешнем энергетическом уровне располагаются пять электронов. При образовании молекулы аммиака на ковалентную полярную связь азот тратит три электрона, поэтому электронная пара, которая не участвует в подобном процессе, остается неиспользованной.
Именно она дает ему право проявлять свойства донора при сближении молекул аммиака с диполями воды. В воде у катиона водорода нет собственных электронов, поэтому он проявляет свойства акцептора.
В тот момент, когда молекулы аммиака находятся на достаточно близком расстоянии с протонами водорода из воды, облако азота, состоящее из двух электронов, оказывается в сфере притяжения катиона водорода, оно становится общим для них. В результате происходит образование четырехвалентной связи между азотом и водородами, предполагается донорно-акцепторный механизм. Это, что называется, классический пример образования связи.
Образование катиона оксония
В школьной программе (базового уровня) не рассматривают катион оксония (гидроксония), так как протолитическая теория растворов изучается только на профильном уровне. Так как здесь также используется донорно-акцепторная связь, примеры его образования рассмотрим подробнее.
В качестве донора в этом случае будет выступать молекула воды, а протон проявляет свойства акцептора. Рассматриваемый донорно-акцепторный механизм - это что называется основа химии комплексных соединений, а потому заслуживает отдельного внимания. Он объясняет суть теории электролитического распада кислот, солей, оснований при растворении в воде на катионы и анионы.
При форсировании подобной связи происходит проникание связанных электронов во внешнюю оболочку связываемых ими атомов. При этом наблюдается увеличение числа электронов на внешних оболочках на один.
Второй алгоритм образования связи
Есть и другой механизм, по которому формируется донорно-акцепторная связь. Примеры подобного взаимодействия многочисленны, в частности образование фторидов металлов. Наблюдается использование пары электронов одного из реагирующих атомов. В итоге один атом дополняет до максимального количества свою оболочку, но в связи принимают участие далеко не все восемь электронов, лишь определенная их часть. Те электроны, которые не будут принимать участие в связи, называют свободными, а с помощью остальных и создается донорно-акцепторная связь. Примеры подобного варианта донорно-акцепторной связи касаются образования фторидов щелочных и щелочноземельных металлов. Например, подобным образом получают фторид натрия, калия, кальция.
Чем еще отличается донорно-акцепторная связь? Можно выделить устойчивые соединения, возникающие благодаря подобному механизму образования химических соединений. Например, растворение в воде фтороводорода, связь между аммиаком и хлоридом алюминия, приводящая к образованию комплексных соединений.
Заключение
Учитывая правила донорно-акцепторного взаимодействия, отметим, что инертные газы вполне могут выступать в качестве активных доноров, так как на внешней оболочке у них максимальное количество электронов. Экспериментальным путем подобное утверждение было полностью подтверждено, и выявлены оксиды инертных газов, образуемые именно путем донорно-акцепторного взаимодействия.
Эта разновидность ковалентной связи имеет особое значение в жизни человека. Помимо активного участия в его жизнедеятельности благодаря донорно-акцепторной связи возможно создание продуктов питания, различных фармацевтических препаратов. Например, рассмотренный выше механизм образования катиона аммония касается образования нашатырного спирта, широко применяемого в современной медицине.
