Ковалентний зв’язок. Поняття про полярної ковалентного і іонної зв’язку

У слові ” ковалентная ” приставка ” ко- ” означає ” спільна участь “. А ” Валента” в перекладі на російську – сила, здатність. У даному випадку мається на увазі здатність атомів зв’язуватися з іншими атомами.

При утворенні ковалентного зв’язку атоми об’єднують свої електрони як би в загальну ” скарбничку ” – молекулярну орбіталь, яка формується з атомних оболонок окремих атомів. Ця нова оболонка містить по можливості завершене число електронів і замінює атомам їх власні незавершені атомні оболонки.

Розглянемо виникнення ковалентного зв’язку на прикладі утворення молекули водню з двох атомів водню (рис. 3-1). Цей процес вже є типовою хімічною реакцією, тому що з однієї речовини (атомарного водню) утворюється інше – молекулярний водень. Зовнішнім ознакою енергетичної вигідності цього процесу є виділення великої кількості теплоти. Виникнення ковалентного зв’язку при утворенні молекули водню з двох атомів водню. Електронні оболонки атомів водню (з одним s – електроном у кожного атома) зливаються в загальне електронне хмара (молекулярну орбіталь), де обидва електрона ” обслуговують” ядра незалежно від того, “своє ” це ядро або “чуже”.

Коли електронні оболонки двох атомів водню зближуються і утворюють нову, тепер уже молекулярну електронну оболонку (рис. 3-1), ця нова оболонка подібна завершеною електронній оболонці атома благородного газу гелію (1s2).

Завершення оболонки, як ми пам’ятаємо, стійкіше незавершених. Таким чином, сумарна енергія нової системи – молекули водню – виявляється набагато нижче сумарної енергії двох незв’язаних атомів водню. Надлишок енергії при цьому виділяється у вигляді теплоти.

Мінімум енергії молекули відповідає певному відстані між ядрами атомів водню (рис. 3-2). Якщо атоми в молекулі за допомогою зовнішньої сили зрушити ще ближче, то в дію вступає потужне відштовхування між однойменно зарядженими ядрами атомів і загальна енергія системи починає швидко зростати. Це невигідно системі, тому довжина зв’язку являє собою строго певний, рівноважне значення. Для молекули водню рівноважна довжина хімічного зв’язку становить 0,74 ангстрема (1 А = 10-8 см). При цьому кожен з атомів хлору опиняється в оточенні октет електронів. У цьому легко переконатися, якщо обвести гуртком будь-який з атомів хлору.

Ковалентний зв’язок утворює тільки пара електронів, що знаходиться між атомами. Вона називається поділеної парою. Решта пар електронів називають неподіленими парами. Вони заповнюють оболонки і не беруть участь у зв’язуванні.

Льюїс не тільки запропонував теорію ковалентного зв’язку, а й першим сформулював правило октету – дублету, яким ми вже користувалися в минулому розділі для пояснення стійкості атомів. Це правило стосовно до хімічних зв’язків можна сформулювати так:

атоми утворюють хімічні зв’язки в результаті усуспільнення такої кількості електронів, щоб придбати електронну конфігурацію, подібну завершеною електронної конфігурації атомів благородних елементів.

Два атоми водню, об’єднавшись в молекулу, придбали ” завершену ” молекулярну оболонку, подібну завершеною електронній оболонці атома благородного газу гелію (1s2). Атоми хлору в молекулі придбали молекулярну оболонку, схожу на завершену оболонку атома аргону (… 3s23p6).

Познайомимося тепер з іонним зв’язком. Як не дивно, вона нічим принципово не відрізняється від ковалентного зв’язку. Рушійною силою її утворення є все те ж прагнення атомів до октетное оболонці. Але в ряді випадків така ” октетное ” оболонка може виникнути тільки при передачі електронів від одного атома до іншого. Тому іонна зв’язок, на відміну від ковалентного, виникає тільки між атомами різного виду.

Розглянемо конкретний приклад: реакцію між атомами натрію (Z = 11) і фтору (Z = 9). При утворенні зв’язку між ними обидва елементи набувають зовнішню електронну оболонку благородного газу неону (Z = 10).

Посилання на основну публікацію