Длина химической связи

Структура молекулы сероуглерода OCS с длиной связи C=S 1,5601 Å и длиной связи C=O 1,1578 Å. Данные из справочника CRC по химии и физике, 88-е издание.

Длина химической связи — расстояние между ядрами химически связанных атомов[1][2]. Длина химической связи — важная физическая величина, определяющая геометрические размеры химической связи, её протяжённость в пространстве.

Нильс Бор отмечал: «… благодаря большой массе ядер по сравнению с массой электронов можно с большой точностью рассчитывать конфигурации атомов в молекулах, эти конфигурации соответствуют хорошо известным структурным формулам, которые оказались столь необходимыми для упорядочения химических данных».[3]

Для определения длины химической связи используют различные методы. Газовую электронографию, микроволновую спектроскопию, спектры комбинационного рассеяния и ИК-спектры высокого разрешения применяют для оценки длины химических связей изолированных молекул в паровой (газовой) фазе.

Межъядерные расстояния в кристаллах определяют с помощью рентгеноструктурного анализа, нейтронографии и электронографии.[4]

Считается, что длина химической связи является аддитивной величиной, определяемой суммой ковалентных радиусов атомов, составляющих химическую связь. Л. Полинг в своей книге[5] привёл значения ковалентных радиусов большого числа элементов.

Однако, длина химической связи (d_AB) между электроотрицательным и электроположительным атомами несколько короче, чем длина, полученная сложением ковалентных радиусов элементов (r_A и r_B), составляющих молекулу. Поправка на отклонение от принципа аддитивности ковалентных радиусов учитывается уравнением Шомакера-Стивенсона:

${\displaystyle d_{AB}=r_{A}+r_{B}-0,09(\chi _{A}-\chi _{B})}$

и составляет величину ${\displaystyle k=0,09\Delta \chi }$, где ${\displaystyle \Delta \chi }$ — разность значений электроотрицательностей атомов ${\displaystyle \chi _{A}}$ и ${\displaystyle \chi _{B}}$.

В 50-е годы прошлого века разработана практическая шкала электроотрицательностей атомов, в течение пары десятилетий находившая многие применения и оптимизации,[6] однако в настоящее время замененная точными квантовохимическими расчетами [7].

Примечания

1. Некрасов Б. В. Курс общей химии. — 14. — Москва: Госхимиздат, 1962. — С. 83. — 976 с.
2. Ахметов Н. С. Неорганическая химия. — 2. — Москва: Высшая школа, 1973. — С. 56. — 670 с.
3. Бор Н. Успехи физических наук. — 1962. — Т. LXXVI. — С. 21—24.
4. Химический энциклопедический словарь / Главный редактор Кнунянц И. Л.. — Москва: Советская энциклопедия, 1983. — С. 317. — 792 с.
5. Паулинг Л. Природа химической связи. — Москва—Ленинград: Госхимиздат, 1947. — 440 с.
6. Филлипов Г. Г., Горбунов А. И. Новый подход к выбору практической шкалы электроотрицательностей атомов // Российский Химический Журнал : журнал. — Том XXXIX — 1995. — №. 2.
7. Artem R. Oganov, Colin W. Glass. Crystal structure prediction using ab initio evolutionary techniques: Principles and applications // The Journal of Chemical Physics. — 2006-06-28. — Т. 124, вып. 24. — ISSN 0021-9606. — doi:10.1063/1.2210932.