Химия. Полный справочник для подготовки к ЕГЭ

Лидин Ростислав Александрович

В молекуле F ₂оба атома фтора имеют одинаковую электроотрицательность, следовательно, обладание электронной парой для них одинаково. Такую химическую связь называют неполярной, так как у каждого атома фтора электронная плотностьодинакова и в электронной формулемолекулы может быть условно разделена между ними поровну:

В молекуле хлороводорода НСl химическая связь уже полярная,так как электронная плотность на атоме хлора (элемента с

большей электроотрицательностью) значительно выше, чем на атоме водорода:

Ковалентная связь, например Н – Н, может быть образована путем обобществления электронов двух нейтральных атомов:

H · + · H -> H – H

или

H • • H

Такой механизм образования связи называется обменнымили равноценным.

По другому механизму та же ковалентная связь H – H возникает при обобществлении электронной пары гидрид-иона H катионом водорода Н ⁺:

H ⁺+ (:H) ^– – > H – H

или

H • • H

Катион Н ⁺в этом случае называют акцептором,а анион Н – доноромэлектронной пары. Механизм образования ковалентной связи при этом будет донорно-акцепторным,или координационным.

Одинарные связи (Н – Н, F – F, Н – CI, Н – N) называются а-связями,они определяют геометрическую форму молекул.

Двойные и тройные связи (

) содержат одну -составляющую и одну или две -составляющие; -составляющая, являющаяся основной и условно образующаяся первой, всегда прочнее -составляющих.

Физическими (реально измеряемыми) характеристиками химической связи являются ее энергия, длина и полярность.

Энергия химической связи( Е _св) – это теплота, которая выделяется при образовании данной связи и затрачивается на ее разрыв. Для одних и тех же атомов одинарная связь всегда слабее, чем кратная (двойная, тройная).

Длина химической связи( l _св) – межъядерное расстояние. Для одних и тех же атомов одинарная связь всегда длиннее, чем кратная.

Полярностьсвязи измеряется электрическим дипольным моментом р– произведением реального электрического заряда (на атомах данной связи) на длину диполя (т. е. длину связи). Чем больше дипольный момент, тем выше полярность связи. Реальные электрические заряды на атомах в ковалентной связи всегда меньше по значению, чем степени окисления элементов, но совпадают по знаку; например, для связи H ^+I—Cl ^{– I}реальные заряды равны Н ⁺⁰' ¹⁷—Сl ^{– 0}' ¹⁷(двухполюсная частица, или диполь).

Полярность молекулопределяется их составом и геометрической формой.

Неполярными (р = O) будут:

а) молекулы простыхвеществ, так как они содержат только неполярные ковалентные связи;

б) многоатомныемолекулы сложныхвеществ, если их геометрическая форма симметрична.

Например, молекулы СО ₂, BF ₃и СН ₄имеют следующие направления равных (по длине) векторов связей:

При сложении векторов связей их сумма всегда обращается в нуль, и молекулы в целом неполярны, хотя и содержат полярные связи.

Полярными (р> O) будут:

а) двухатомныемолекулы сложныхвеществ, так как они содержат только полярные связи;

б) многоатомныемолекулы сложныхвеществ, если их строение асимметрично,т. е. их геометрическая форма либо незавершенная, либо искаженная, что приводит к появлению суммарного электрического диполя, например у молекул NH ₃, Н ₂О, HNО ₃и HCN.

Сложные ионы, например NH ₄ ⁺, SO ₄ ^2-и NO ₃ ^– , не могут быть диполями в принципе, они несут только один (положительный или отрицательный) заряд.

Ионная связьвозникает при электростатическом притяжении катионов и анионов почти без обобществления пары электронов, например между К ⁺и I ^– . У атома калия – недостаток электронной плотности, у атома иода – избыток. Такую связь считают предельнымслучаем ковалентной связи, поскольку пара электронов находится практически во владении у аниона. Такая связь наиболее характерна для соединений типичных металлов и неметаллов (CsF, NaBr, CaO, K ₂S, Li ₃N) и веществ класса солей (NaNО ₃, K ₂SО ₄, СаСО ₃). Все эти соединения при комнатных условиях представляют собой кристаллические вещества, которые объединяют общим названием ионные кристаллы(кристаллы, построенные из катионов и анионов).

Известен еще один вид связи, называемой металлической связью,в которой валентные электроны так непрочно удерживаются атомами металлов, что фактически не принадлежат конкретным атомам.

Атомы металлов, оставшиеся без четко принадлежащих им внешних электронов, становятся как бы положительными ионами. Они образуют металлическую кристаллическую решетку.Совокупность обобществленных валентных электронов ( электронный газ)удерживает положительные ионы металла вместе и в определенных узлах решетки.

Помимо ионных и металлических кристаллов существуют еще атомныеи молекулярныекристаллические вещества, в узлах решеток которых находятся атомы или молекулы соответственно. Примеры: алмаз и графит – кристаллы с атомной решеткой, иод I ₂и диоксид углерода СO ₂(сухой лед) – кристаллы с молекулярной решеткой.

Химические связи существуют не только внутри молекул веществ, но могут образовываться и между молекулами, например для жидкого HF, воды Н ₂O и смеси H ₂O + NH ₃: