Образование молекулы HCl происходит путем образования химической связи между атомами водорода и хлора. Чтобы лучше понять, как это происходит, необходимо рассмотреть перекрытие орбиталей этих атомов.
Орбитали – это области вероятности нахождения электронов вокруг атомов. Водородный атом имеет одну электронную оболочку с одной единственной s-орбиталью. Хлоровый атом же имеет трехэлектронную оболочку с единственной s-орбиталью и 3 p-орбиталями (px, py, pz).
При образовании молекулы HCl одна из электронных оболочек атома водорода и электронная оболочка атома хлора перекрываются. Точнее говоря, s-орбиталь водорода и p-орбиталь хлора перекрываются и создают область с большей вероятностью нахождения электронной плотности. Это и является областью образования химической связи.
Перекрытие орбиталей в процессе образования молекулы HCl является понятием, которое помогает понять, как происходит образование химической связи между атомами в этой молекуле.
Орбитали в молекуле HCl
Молекула HCl состоит из атомов водорода (H) и хлора (Cl) и имеет линейную форму. Образование молекулы HCl происходит за счет перекрытия орбиталей атомов, что приводит к образованию химической связи между ними.
Атом хлора имеет одну валентную электронную орбиталь s, которая содержит пару электронов. Атом водорода имеет также одну электронную орбиталь s, содержащую один электрон. При образовании молекулы HCl происходит перекрытие этих орбиталей.
В результате образуется химическая связь между атомом водорода и атомом хлора. Перекрытие орбиталей приводит к образованию двух новых молекулярных орбиталей — связывающей и антисвязывающей.
Связывающая молекулярная орбиталь формируется за счет конструктивной интерференции орбиталей атомов. Она помогает электронам находиться вблизи ядер атомов и инфицирует образование химической связи. Связующая молекулярная орбиталь имеет нижний энергетический уровень по сравнению с исходными атомными орбиталями.
Антисвязывающая молекулярная орбиталь формируется за счет деструктивной интерференции орбиталей атомов. Она имеет высокий энергетический уровень и создает узловую плоскость между атомными ядрами. Антисвязывающая молекулярная орбиталь не способствует образованию химической связи и не участвует в образовании структуры молекулы HCl.
В результате перекрытия орбиталей атомов водорода и хлора образуется симметричная молекула HCl с одной связью и линейной геометрией.
Что такое орбитали?
Орбитали могут быть разных типов, таких как s, p, d и f. Каждый тип орбиталей имеет свою форму и ориентацию в пространстве.
Орбитали типа s представляют собой сферические области вокруг ядра и могут вместить до двух электронов.
Орбитали типа p имеют форму грушевидного или шестипроломного кольца. В каждой плоскости ортогональной оси z существует по одной орбитали типа p. Каждая такая орбиталь может вместить до шести электронов.
Орбитали типа d имеют более сложную форму. Они представляют собой шесть объемных областей, размещенных вокруг ядра в форме двусёдерных шаров. Каждая орбиталь типа d может вместить до десяти электронов.
Орбитали типа f имеют еще более сложную форму и представляют собой десять объемных областей, размещенных вокруг ядра. Они могут вмещать до четырнадцати электронов.
При образовании молекулы HCl происходит перекрытие орбиталей атома водорода (1s) и атома хлора (3p), образуя две общие валентностные орбитали. Эти общие орбитали позволяют электронам обоих атомов образовывать химическую связь между ними.