Електронегативність. Різниця між полярним ковалентним і іонним зв’язками

Тільки про невелику частину всіх хімічних зв’язків можна сказати, що вони є чисто ковалентними. У таких з’єднаннях поділена пара електронів завжди знаходиться на однаковій відстані від ядер обох атомів. Це можливо тоді, коли між собою пов’язані однакові атоми. Наприклад, з розглянутих нами в цій главі молекул чисто ковалентними виявляться двоатомні молекули водню, кисню, хлору, азоту. Коли між собою зв’язуються різні атоми, поділена пара хімічного зв’язку завжди зміщена до одного з атомів. До якого ? Зрозуміло, до того атому, який проявляє сильніші акцепторні властивості.

Припустимо, при утворенні двоатомних молекули АБ електрони зв’язку зміщуються у бік атома Б. У цьому випадку атом Б вважається більш електронегативний, ніж атом А. За допомогою формул Льюїса можна зобразити зміщення пари електронів.

Електронегативність залежить не тільки від відстані між ядром і валентними електронами, але і від того, наскільки валентна оболонка близька до завершеною. Атом з 7 електронами на зовнішній оболонці буде проявляти набагато більшу електронегативність, ніж атом з 1 електроном.

Фтор є “чемпіоном ” електронегативності з двох причин. По-перше, він має на валентній оболонці 7 електронів (до октету бракує всього 1 – го електрона) і, по-друге, ця валентна оболонка (… 2s2 2p5) розташована близько до ядра. Наприклад, у з’єднанні NaF поділена електронна пара відтягнута до атома фтору так сильно, що можна, майже не погрішив проти істини, приписати фтору цілий негативний, а натрію – цілий позитивний заряд:

Na + F-

Якщо згадати розділ 3.2, то такий зв’язок вже краще назвати іонної. Втім, запис формули в іонному вигляді є умовною. Вона лише означає, що поляризація ковалентного зв’язку велика. Запис структури за допомогою формули Na -F теж правильна, тому що поляризація зв’язку може бути близька до 100 %, але ніколи не досягає цієї величини. Наприклад, у NaF поляризація зв’язку складає близько 80 %. Таким чином:

Іонну зв’язок можна розглядати як граничний випадок полярної ковалентного зв’язку.

Зовні з’єднання з іонними і ковалентними зв’язками можуть досить сильно відрізнятися один від одного. Іонні сполуки – зазвичай тверді і крихкі речовини, що плавляться при високих температурах. Розчини іонних сполук проводять електричний струм, тому що при розчиненні вони розпадаються на заряджені іони. Типове іонну сполуку – кухонна сіль NaCl.

Сполуки з ковалентними і полярними ковалентними зв’язками в звичайних умовах часто є газами або рідинами. Якщо це тверді речовини, то плавляться вони досить легко, хоча є і виключення, які ми обговоримо в § 3.8. Розчини таких речовин далеко не завжди проводять електричний струм, тому що при розчиненні вони можуть і не розпадатися на іони. Типові з’єднання з полярними ковалентними зв’язками: хлороводень HCl, вуглекислий газ СО2, вода Н2О, пісок SiO2, численні органічні сполуки. Хлороводень HCl (містить полярну ковалентний зв’язок) при кімнатній температурі – газоподібна речовина. У цих же умовах кухонна сіль NaCl (іонний зв’язок між атомами) – тверда кристалічна речовина.

Іноді зустрічається твердження, що іонна зв’язок – це хімічний зв’язок, що виникає в результаті кулонівського тяжіння протилежно заряджених іонів. Дійсно, електростатичне тяжіння протилежних зарядів в іонних сполуках вносить помітний внесок в енергію зв’язку. Але в той же час ковалентная складова хімічного зв’язку ніколи не вимикається повністю навіть у найбільш іонних сполуках.

Таким чином, межа між полярними ковалентними і іонними з’єднаннями досить умовна. Наприклад, чиста вода (полярне ковалентное з’єднання) все-таки має електропровідність (правда, дуже низькою), а якщо кухонну сіль (іонну сполуку) розплавити і нагріти до кипіння у вакуумі, то в парах будуть присутні молекули Na- Cl, а не окремі іони Na + і Cl -.

Чи можна виміряти ступінь полярності ковалентного зв’язку ? Де закінчується полярна ковалентний зв’язок і починається іонна ?

Електронегативність можна виразити кількісно і вибудувати елементи в ряд за її зростанню. Найбільш часто використовують шкалу електронегативності, запропоновану американським хіміком Л. Полінгом.

Посилання на основну публікацію