ВЕЩЕСТВА МОЛЕКУЛЯРНОГО И НЕМОЛЕКУЛЯРНОГО СТРОЕНИЯ

Химическая связь– это силы, которые соединяют отдельные атомы в молекулы, ионы или кристаллы. Атомы вступают в химические связи с другими атомами с целью завершения внешнего энергетического уровня (перейти в более устойчивое состояние.)

Ковалентная связь – это химическая связь, возникающая в результате образования общей электронной пары между взаимодействующими атомами. Для создания ковалентной связи путем обменного механизма каждый атом должен иметь один или несколько неспаренных электронов на внешнем энергетическом уровне, причем эти неспаренные электроны должны иметь противоположный спин (иначе они не смогут образовать пару электронов).

Неполярная ковалентная связь (НКС)образуется между атомами с одинаковой электроотрицательностью. Δ ЭО = 0

Полярная ковалентная связь (ПКС)образуется между атомами с незначительной разностью в электроотрицательности.

Δ ЭО < 1,7

Ионная связь- это связь между противоположно заряженными ионами, осуществляемая электростатическим притяжением. Она образуется в том случае, если электроотрицательности атомов резко различны.

Δ ЭО >1,7

Задание 1. Определите тип химической связи в соединениях NaI и Na₂O.

Составьте схемы образования этих соединений.

NaI ЭО (Na) = 0,93

ЭО (I) = 2,21

Δ ЭО = 2,21 – 0,93 = 1,28 < 1,7 связь ковалентная полярная

Na расположен в I группе ПС, значит на внешнем уровне содержится 1 электрон. I расположен в VII группе, на его внешнем уровне – 7 электронов.

· · · ·

Na · + · I : à Na : I : (электронная формула)

· · · ·

_{δ+ δ-}

Na à I (графическая формула)

В графической формуле одна черточка (одна химическая связь) соответствует одной общей паре электронов. Направление стрелки соответствует смещению электронной плотности к атому с большим значением электроотрицательности.

Na₂O ЭО(Na) = 0,93

ЭО (O) = 3,50

Δ ЭО = 3,50 – 0,93 = 2,57 > 1,7 связь ионная

При образовании ионной связи происходит полная передача электронов от атома с меньшей электроотрицательностью к атому с большей электроотрицательностью.

· · ··

Na · + · O · + · Na à [Na] ⁺ [: O :] ^2- [Na] ⁺

· · ··

катион анион катион

Донорно-акцепторная связьможет рассматриваться как разновидность ковалентной связи. Один атом (донор) имеет готовую пару электронов, а другой атом (акцептор) имеет свободную электронную орбиталь.

А : + □ В à А : В

^{донор акцептор ковалентная связь}

Такой вид связи имеет место при образовании иона гидроксония Н₃О ⁺, иона аммония NH₄⁺ и других частиц.

·· · · +

Н : О : H + □ Н⁺ à H : O : H

·· · ·

H

Ковалентная связь наиболее прочная. Она характеризуется направленностью и насыщенностью.

Направленность связиопределяется формой электронных орбиталей, несущих неспаренный электрон (s- или p-орбиталь).

Насыщенность связи – это способность атома образовывать определенное ограниченное число ковалентных связей (зависит от числа неспаренных электронов).

В целом, химическая связь характеризуется:

• энергией связи – энергией, необходимой для разрыва данной химической связи;
• длиной связи – расстоянием между ядрами атомов в молекуле (зависит от радиуса атома и степени перекрывания электронных облаков);
• кратностью связи (числом ковалентных связей между двумя атомами).

Наиболее прочная химическая связь имеет наибольшую энергию, наименьшую длину и большую кратность.

Металлическая связь образуется в кристаллах металлов и их сплавах за счет свободных электронов, которые удерживают в узлах металлической решетки атомы и катионы металлов.

Водородная связьв отличие от вышеперечисленных связей является межмолекулярной. Она образуется между электроположительным атомом водорода одной молекулы и электроотрицательным атомом другой молекулы. Водородная связь удерживает молекулы на достаточно близком расстоянии, что значительно повышает температуры кипения вещества, обеспечивает устойчивое жидкое агрегатное состояние при нормальной температуре.

δ+ δ- δ+ δ- δ+ δ- δ+ δ-

H – F + H – F à H – F --- H – F

Задание 2. Определите в каком соединении наиболее выражен ионный характер связи: HCl, KCl, LiCL, NaCl.

Для определения ионности связи достаточно просчитать разность электроотрицательности атомов в соединении. Наибольшая разность в электроотрицательности и будет соответствовать наиболее выраженному ионному характеру связи.

HCl Δ ЭО = 2,83 – 2,1 = 0,73

LiCl ΔЭО = 2,83 – 0,97 = 1,86

KCl ΔЭО = 2,83 – 0,91 = 1,92

NaCl ΔЭО = 2,83 – 0,93 = 1,90

Наиболее ионный характер связи в соединении KCl.

Задание 3. Определите, в каком соединении наименьшая длина связи: H₂S,SF₆, SO₂, SO₃.

Так как все предложенные соединения содержат атом серы, длина связи будет определяться радиусом второго атома в соединении. Водород расположен в 1 периоде, его радиус должен быть минимальным. Но атомы кислорода и фтора расположены в конце 2 периода, а как известно, с увеличением заряда ядра атома в периодах происходит сжатие атомов, что приводит к уменьшению радиуса атомов. Поэтому радиус фтора оказывается меньше, чем радиус водорода, следовательно, наименьшей длиной связи обладает соединение HF.

Задание 4. Составить структурные формулы следующих соединений: СО₂, Н₂СО₃, Са(ОН)_.

При составлении структурных формул неорганических соединений следует учитывать 2 особенности: во-первых, как правило, значение степени окисления равно валентности, то есть числу химических связей, во-вторых, в молекуле не могут находиться рядом атомы с положительными или отрицательными значениями степеней окисления, знаки зарядов должны чередоваться.

_{+4 -2}

1) СО₂ Атом углерода образует 4 химических связи, а каждый атом кислорода – по 2 связи

О = С = О

_{+1 +4 -2}

2) Н₂СО₃ Н ─ О ─ С ─ О ─ Н

║

О

_{+2 -2 +1}

3) Са(ОН)₂ Н ─ О ─ Са ─ О ─ Н

Задание 5. Рассчитав полярность химической связи, докажите, что соединение HCLO диссоциирует с образованием катиона водорода (т.е. является кислотой), а соединение CsOH диссоциирует с образованием гидроксид-иона (т.е. является основанием).

Определим полярность всех химических связей в предложенных веществах:

Δ Э.О. (H-Cl) = 2,83 – 2,1 = 0,73

Δ Э.О. (Cl-O) = 3,5 – 2,83 = 0,67

Более полярная связь H-Cl, следовательно, именно она и будет разрываться при диссоциации. HClO à H⁺ + ClO^-

Δ Э.О. (Cs-O) =3,5 – 0,86 = 2, 64

Δ Э.О. (O-H) = 3,5 – 2,1 = 1,4

Более полярная связь Сs-O, следовательно, остается неразрывной частица ОН: CsOH à Cs⁺ + OH^-

Кроме того, можно сделать вывод о силе предложенных кислоты и основания. Кислота слабая. Так как различие в полярности связей в молекуле не велико, а основание сильное, так как различие в полярности рассмотренных связей велико.

Таблица 2