O legătură chimică cu un singur electron este cea mai simplă legătură chimică care determină existența compușilor moleculari prin menținerea Coulomb a două nuclee atomice de către un electron . Principalele caracteristici distinctive ale unei legături chimice cu un electron sunt o scădere a energiei totale a unui sistem molecular în comparație cu energia atomilor izolați și a fragmentelor atomice din care se formează, precum și o redistribuire semnificativă a densității electronilor în regiune. a unei legături chimice cu un electron în comparaţie cu o simplă suprapunere a densităţii electronice a unui atom şi a unui fragment atomic.aproape la o distanţă de comunicare.
Comportarea unui electron într-o legătură chimică cu un singur electron este determinată de legile mecanicii cuantice și este descrisă de ecuația Schrödinger, ținând cont de interpretarea statistică a funcției de undă de către M. Born . Într-o legătură chimică cu un electron, forța de respingere (F ot ) a două nuclee atomice încărcate pozitiv (n + ) este compensată de forța de atracție către singura particulă elementară încărcată negativ - electronul (e - ).
O legătură chimică cu un electron nu intră în domeniul de aplicare atât a teoriei electronice a legăturii chimice Lewis, cât și a teoriei legăturilor de valență , deoarece într-o legătură chimică cu un electron nu există nici o pereche de electroni (un dublet de electroni), nici o suprapunere. a orbitalilor atomici , nici o interacţiune a spinurilor electronilor .
Mecanismul de formare a unei legături chimice cu un electron este descris în cadrul teoriei orbitalilor moleculari :
„Natura legăturii chimice în H 2 + poate fi explicată nu numai pe baza teoremei viriale, ci și folosind teorema Gelman – Feynman. Din distribuția sarcinii rezultă că fiecare nucleu este afectat de o forță atractivă din sferică. sarcinile simetrice centrate pe nuclee, iar sarcina sferică „intrinsecă”, desigur, nu are niciun efect asupra nucleului. O altă sarcină sferică își va proteja doar parțial nucleul, astfel încât între nuclee ia naștere o forță de respingere, care la R = R e va fi echilibrată de forța de atracție a fiecărui nucleu la sarcina electronică a suprapunerii”. [unu]Astfel, în cadrul teoriei orbitalilor moleculari, densitatea de sarcină în molecula H 2 + constă din densitățile sarcinilor simetrice sferice care înconjoară fiecare nucleu și din densitatea de sarcină elipsoidală a suprapunerii; acesta din urmă se datorează produsului orbitalilor atomici k și este mare numai acolo unde au valori suficient de mari și se suprapun puternic. [unu]
Lungimea unei legături chimice cu un electron în ionul de hidrogen molecular H 2 + , numeric egală cu distanța internucleară, este de 1,06 Å [2] și este egală cu dublul razei Bohr a 0 = 0,53 Å, cea mai probabilă rază a învelișul de electroni a unui atom de hidrogen în stare stabilă. Astfel, o legătură chimică cu un singur electron în ionul de hidrogen molecular H 2 + se formează, parcă, prin atingerea a două învelișuri de electroni ale unui atom de hidrogen (Fig. 2). Dacă într-o legătură chimică covalentă cu doi electroni, jumătate din lungimea ei determină raza covalentă a atomului, atunci într-o legătură chimică cu un electron, jumătate din lungimea sa determină raza orbitală a atomului.
Se știe că metalele alcaline formează ioni moleculari cu o legătură chimică cu un electron. [3]
Caracteristicile unei legături chimice cu un electron în ionii moleculari ai metalelor alcaline sunt prezentate în tabel.
| Atom | Ion molecular, Me 2 + | Lungimea legăturii, d, Å [3] | Raza orbitală a unui atom, r a , Å |
|---|---|---|---|
| Li | Li2 + _ | 3.14 | 1,57 |
| N / A | Na2 + _ | 3.43 | 1,72 |
| K | K2 + _ | 4.18 | 2.09 |
| Rb | Rb2 + _ | 4.44 | 2.22 |
| Cs | Cs2 + _ | 4,70 | 2.35 |
Existența ionilor moleculari ai metalelor alcaline Li 2 + , Na 2 + , K 2 + , Rb 2 + , Cs 2 + , în care un singur electron de valență creează o legătură chimică , extinde și completează conceptul de legătură chimică. În ionii enumerați, nu se poate vorbi despre nicio interacțiune a spinurilor de electroni și suprapunerea norilor de electroni. Singurul electron de legare este localizat în spațiul dintre nuclee în punctul de contact dintre învelișurile de electroni ale atomilor și le ține împreună, formând un sistem chimic.