Одинарные связи. 
Биохимия человека

Образование химической связи в молекуле удобно проиллюстрировать на примере молекулы водорода Нг.

Рассматривают два атома водорода, находящихся на расстоянии г_Нн, гораздо большем, чем радиус сферической 5-орбитали изолированного атома Н, /•нн"Гор (рис. 1.4, а). На таком расстоянии электроны и ядра разных атомов взаимодействуют очень слабо и атомы существуют независимо друг от друга.

При постепенном сближении атомов взаимодействие возрастает и становится особенно большим, когда расстояние г_нн между ядрами оказывается меньше 2гор (рис. 1.4, б). На этом расстоянии атомные орбитали атомов перекрываются. При таком сближении электроны двух атомов водорода Н_А и Н_в уже не могут двигаться независимо.

При попадании электрона из атома Н_А в область перекрывания он не всегда возвращается к атому Н_А, а переходит на 5-орбиталь атома Н_в. То же может происходить с электроном атома Н_в.

Рис. 1.4. Атомы водорода Н_А и Н_в при разных межъядерных расстояниях /нц: а — расстояние гцн много больше удвоенного орбитального радиуса 2атома, б — расстояние гнн меньше 2г_с

Таким образом, вследствие перекрывания орбиталей атомы постоянно обмениваются электронами.

Квантово-механические расчеты показывают, что в результате обмена электронами между атомами возникает сильное притяжение. Такой тип взаимодействия называется обменным. Соответствующую этому взаимодействию обменную энергию обозначают Е₀е. Для молекулы водорода обменная энергия составляет примерно 90% от всей энергии связи Е_с. По своей сущности обменное взаимодействие электрическое.

Наглядной иллюстрацией обменного взаимодействия могут служить два футболиста в нападении. Продвигаясь, они постоянно обмениваются мячом и поэтому находятся в связке, так же как атомы, обменивающиеся электроном.

Помимо обменного взаимодействия, определенный вклад в энергию химической связи вносят кулоновские силы, действующие между электронами и ядрами, как и между любыми точечными зарядами q и ^₂. Энергию электрического взаимодействия таких зарядов рассчитывают по закону Кулона:

где <7i, qi — заряды; п₂ - расстояние между ними; Kq — коэффициент пропорциональности.

В результате рассмотренных взаимодействий образуется химическая связь между атомами водорода Н_Л и НвТакая связь называется одинарной о-связью (о — греческая буква «сигма»). Связи такого типа встречаются в молекулах как неорганических, так и органических веществ.

-^о-Связью называют химическую связь, которая образуется в результате перекрывания валентных орбиталей на прямой, соединяющей ядра этих атомов.

Квантово-механические расчеты характеристик различных химических связей позволяют сформулировать следующие два основных положения о природе химической связи.

• 1. Химическая связь между двумя атомами различных элементов возникает в результате перекрывания внешних атомных орбиталей путем обобщения (обмена) электронов, находящихся на этих орбиталях.
• 2. Характеристики химической связи (?_с, г_с, a*, pj и ее природа определяются типом перекрывающихся орбиталей атомов.