Величина энергии – важнейшая характеристика связи, определяющая устойчивость веществ к нагреву, освещению, механическим воздействиям, реакциям с другими веществами[†]. Существуют различные методы экспериментального (главным образом спектроскопия и измерение тепловых эффектов реакций) и расчётного определения энергий связи.
Понятие энергия связи уже было введено в подразд. 3.1 для двухатомных молекул. Обобщим его на многоатомные частицы и обсудим некоторые закономерности, влияющие на величину энергии связи.
Прежде всего, для ковалентной связи величина энергии возрастает (а длина уменьшается) с увеличением кратности – это уже обсуждено выше в пп. 3.5, 5.1. Поэтому наиболее прочные двухатомные молекулы – это те, которые имеют тройную связь N2 и СО (942 и 1070 кДж/моль соответственно).
Прочность ковалентной связи зависит от степени перекрывания (взаимного проникновения) АО взаимодействующих атомов (так называемого интеграла перекрывания, возрастающего с увеличением y1y2. По этой причине с увеличением размера электронных облаков АО (и соответственно с уменьшением степени перекрывания) энергия ковалентной связи падает. Поэтому прочность p‑связей ниже, чем s‑связей.
Поэтому же уменьшается энергия связи с увеличением радиуса атомов (и орбитального, и ковалентного) в рядах однотипных молекул– от Н2 к К2 (s‑s‑перекрывание), от Cl2 к I2 (p‑p‑ перекрывание), от HF к HI (s‑p‑ перекрывание) (табл. 25). Особенно заметно уменьшается с увеличением эффективного размера атомов p‑перекрывание, наибольшее для малых атомов 2-го периода. Из-за этого, а также потому, что для атомов 3-го и последующих периодов имеется отсутствующий для 2-го периода вклад в связь дативного взаимодействия (рассмотренного в подразд 3.3, с. 66), большие атомы менее склонны к образованию p‑связей.