Хімічний зв’язок. Будова речовин

Хімічні частинки, утворені з двох або кількох атомів, називаються молекулами (реальними або умовними формульними одиницями багатоатомних речовин). Атоми в молекулах хімічно пов’язані.

Під хімічним зв’язком розуміють електричні сили тяжіння, що утримують частинки один біля одного. Кожна хімічний зв’язок в структурних формулах представляється валентної рисою, наприклад:
H – H (зв’язок між двома атомами водню);

H3N – Н + (зв’язок між атомом азоту молекули аміаку і катіоном водню);

(К +) – (I-) (зв’язок між катіоном калію і йодид-іоном).
Хімічний зв’язок утворюється парою електронів (•), яка в електронних формулах складних частинок (молекул, складних іонів) зазвичай замінюється валентної рисою, на відміну від власних, неподіленого електронних пар атомів.

Хімічний зв’язок називається ковалентним, якщо вона утворена шляхом усуспільнення пари електронів обома атомами.

У молекулі F2 обидва атоми фтору мають однакову електронегативність, отже, володіння електронної парою для них однаково. Таку хімічний зв’язок називають неполярной, так як у кожного атома фтору електронна щільність однакова і в електронній формулі молекули може бути умовно розділена між ними порівну.

Фізичними (реально вимірюваними) характеристиками хімічного зв’язку є її енергія, довжина і полярність.

Енергія хімічного зв’язку (Есв) – це теплота, яка виділяється при утворенні зв’язку і витрачається на її розрив. Для одних і тих самих атомів одинарна зв’язок завжди слабкіше, ніж кратна (подвійна, потрійна).

Довжина хімічного зв’язку (lсв) – меж’ядерних відстань. Для одних і тих самих атомів одинарна зв’язок завжди довше, ніж кратна.

Полярність зв’язку вимірюється електричним дипольним моментом р – твором реального електричного заряду (на атомах даному зв’язку) на довжину диполя (т. Е. Довжину зв’язку). Чим більше дипольний момент, тим вище полярність зв’язку. Реальні електричні заряди на атомах в ковалентного зв’язку завжди менше за значенням, ніж ступеня окислення елементів, але збігаються за знаком; наприклад, для зв’язку H + I-Cl-I реальні заряди рівні Н + 0’17-Сl-0’17 (двополюсна частинка, або диполь).

Полярність молекул визначається їх складом і геометричною формою.

Неполярними (р = O) будуть:

а) молекули простих речовин, оскільки вони містять тільки неполярні ковалентні зв’язку;

б) багатоатомні молекули складних речовин, якщо їх геометрична форма симетрична.

При додаванні векторів зв’язків їх сума завжди звертається в нуль, і молекули в цілому неполярних, хоча й містять полярні зв’язку.

Полярними (р> O) будуть:

а) двоатомні молекули складних речовин, оскільки вони містять тільки полярні зв’язку;

б) багатоатомні молекули складних речовин, якщо їх будова асиметрично, т. е. їх геометрична форма або незавершена, або перекручена, що призводить до появи сумарного електричного диполя, наприклад у молекул NH3, Н2О, HNО3 і HCN.

Складні іони, наприклад NH4 +, SO42- і NO3-, не можуть бути диполями в принципі, вони несуть тільки один (позитивний чи негативний) заряд.

Іонна зв’язок виникає при електростатичному тяжінні катіонів та аніонів майже без усуспільнення пари електронів, наприклад між К + і I-. У атома калію – нестача електронної густини, у атома йоду – надлишок. Такий зв’язок вважають граничним випадком ковалентного зв’язку, оскільки пара електронів знаходиться практично у володінні у аніону. Такий зв’язок найбільш характерна для з’єднань типових металів і неметалів (CsF, NaBr, CaO, K2S, Li3N) і речовин класу солей (NaNО3, K2SО4, СаСО3). Всі ці сполуки при кімнатних умовах являють собою кристалічні речовини, які об’єднують загальною назвою іонні кристали (кристали, побудовані з катіонів та аніонів).

Відомий ще один вид зв’язку, званої металевої зв’язком, в якій валентні електрони так неміцно утримуються атомами металів, що фактично не належать конкретним атомам.

Атоми металів, що залишилися без чітко належних їм зовнішніх електронів, стають ніби позитивними іонами. Вони утворюють металеву кристалічну решітку. Сукупність усуспільнених валентних електронів (електронний газ) утримує позитивні іони металу разом і в певних вузлах решітки.

Крім іонних і металевих кристалів існують ще атомні і молекулярні кристалічні речовини, у вузлах решіток яких знаходяться атоми або молекули відповідно. Приклади: алмаз і графіт – кристали з атомної гратами, йод I2 і діоксид вуглецю СO2 (сухий лід) – кристали з молекулярної гратами.

...
ПОДІЛИТИСЯ: