Ковалентний неполярний зв'язок

При взаємодії атомів з однаковою електронегативністю утворяться молекули з ковалентним неполярним зв'язком. Такий зв'язок існує в молекулах наступних простих речовин: H₂, F₂, Cl₂, O₂, N₂. Хімічні зв'язки в цих газах утворені за допомогою спільних електронних пар, тобто при перекритті відповідних електронних хмар при зближенні атомів. Складаючи електронні формули речовин, потрібно пам'ятати, що кожна спільна електронна пара — це умовне зображення підвищеної електронної густини, що виникає внаслідок перекриття відповідних електронних хмар.Ковалентний полярний зв'язок

При взаємодії атомів, значення електронегативностей яких відрізняються, але не різко, відбувається зміщення загальної електронної пари до більш електронегативного атома. Це найпоширеніший тип хімічного зв'язку, який зустрічається як в неорганічних, так і органічних сполуках. До ковалентних зв'язків в повній мірі відносяться і ті зв'язки, які утворені по донорно-акцепторному механізму, наприклад в іонах гидроксонія і амонія.

В молекулі азоту N2є три ковалентні зв’язки: Утворення їх відбувається за рахунок трьої спільних пар р-електронів, орбіта лі яких напрямлені вздовж осей x, y, z.

Розглянемо механізм утворення ковалентного зв’язку на прикладі молекули водню  . Атоми Гідрогену мають електронну формулу:   

Атом Хлору має сім електронів на зовнішньому енергетичному рівні, причому на  -підрівні знаходиться один неспарений електрон. При зближенні двох атомів Хлору відбувається перекривання  -орбіталей з неспареними електронами та утворення спільної електронної пари. У кожного атома Хлору в молекулі   зберігаються три неподілені електронні пари (такі, що належать одному атому).

У молекулі водню  , як і в молекулі хлору  , утворюється простий (одинарний) зв’язок. Існують молекули, в яких між двома атомами виникають дві або три електронні пари. Такі ковалентні зв’язки називають, відповідно, подвійними або потрійними. Загальна назва подвійних та потрійних зв’язків — кратні зв’язки.

9. Способи утворення ковалентного зв’зку: 1) За рахунок неспарених електронів в не- збуджених атомах. Наприклад, це відбувається при утворенні таких молекул, як Так, атоми Хлору в не збудженому стані мають один неспарений електрон, тому між ними утворюється один зв’язок; атом Нітрогену має три неспарених електрони, тому він може брати участь в утворенні трьох ковалентних зв’язків.

2) За рахунок неспарених електронів в збудженому стані атома. Спарені електрони при збуджені можуть роз’єднуватись при наявності вільних орбіта лей. Так, Карбон в нормальному стані може утворити 2 зв’язки, а в збудженому – чотири. Його валентність дорівнює відповідно 2 і 4.

3) За рахунок неподіленої електронної пари одного атома і вакантної орбіта лі іншого. Отже, утворення ковалентного зв’язку може відбуватись при взаємодії одного атома або йона вз заповненою атомною орбіта ллю з іншим атомом або йоном, що має вакантну атомну орбіталь. Такий механізм утворення ковалентного зв’язку називається донорно-акцепторним.

9. Утворення ковалентного зв’язку є результатом перекривання валентних лектронних хмар взаємодіючих атомів. Але таке перекривання можливе тільки при певній взаємній орієнтації електронниз хмар.Тому ковалентний зв’язок має напрямленість.

Якщо перекривання електронних хмар s-s, s-p, p-p та d-d електронів відбувається вздовж осі зв’язку то утворений таким чином зв’язок називають - зв’язком (сігма-зв’язок).

При взаємодії р – електронних хмар, орієнтованих перпендикулярно осі зв’язку, утворюється дві області перекривання по обидві сторони від цієї осі.Такий зв’язок називають - зв’язком (пі-зв’язком).

Неполярний і полярний ковалентний зв’язок. Якщо двотомна молекула складається з атомів одного елемента, наприклад, H2, Cl2, N2, то кожна електронна хмара, яка утворена спільною парою електронів, розподіляється в просторі симетрично відносно ядер обох атомів.Такий ковалентний зв’язок називається неполярним.

Якщо двоатомна молекула складається з атомів різних елементів, то спільна електронна хмара зміщена в напрямку одного з атомів. В таких випадках ковалентний зв’язок називають полярним.

Електричний момент диполя – це кількісна міра полярності молекули. В СІ сила електричного моменту диполя виражається величиною Клм (Кулон-метр). Дипольні моменти можна виражати в дебаях (D):1D=3.33* Кл*м.

9. Йонний зв’язок. Зв’язок такого типу утворюється внаслідок взаємного притягання протилежно заряджених йонів, утворених елементами, які значно відрізняються своєю електонегативністю. Йонний зв’язок немає напрямленості, тому що електричне поле йона характеризується сферичною симетрією, тобто зменшується з відстанню по одному і тому ж закону в будь-якому напрямку. Саме тому взаємодія між йонами відбувається однаково незалежно від напрямку. Система з двох зарядів, однакових за абсолютним значенням, але протилежних за знаком, створює в навколишньому середовищі електричне поле. Це означає, що два різноманітних йони, які притягнулись один до одного, зберігають здатність електростатично взаємодіяти з іншими йонами. Тому йоний зв’язок не має насиченості. До будь-якого йона може приєднуватись різна кількість йонів протилежного знаку. Відсутність у йонного зв’язку напрямленості і насиченості зумовлює здатність йонних молекул до асоціації, тобто об’єднання. Всі йонні сполуки в твердому стані мають йонну кристалічну гратку.

10. Окиснення - імічний процес, під час якого елемент (або сполука) втрачає електрони, при цьому ступінь окиснення її елементів підвищується. Назва пов'язана з киснем, оскільки взаємодія субстанцій з киснем, озоном, пероксидами та іншимиокисниками з утворенням кисневих сполук належить до найпоширеніших (і перших вивчених) процесів окиснення. За іншим тлумаченням, окиснення є лише різновидом реакціїокислення за участю кисню — в цьому розумінні, вживання терміну «окиснення» у випадках, коли хімічна реакція відбувається без участі кисню, є помилкою.

Окиснення: Речовина A як відновник віддає один електрон.

Відновлення: Речовина В як окисник приймає електрон.

Окиснювально-відновна реакція: Речовина А віддає електрон речовині В.

При окисненні речовини в результаті віддачі електронів збільшується її ступінь окиснення. Атоми окисника називаються акцепторами електронів на противагу атомам відновника, що втрачають електрони і тому називаються донорами. В деяких випадках, молекула вихідної сполуки може стати настабільною та розпастися на стабільніші та дрібніші складові. При цьому деякі з атомів мають більш високу ступінь окиснення, ніж тіж самі атоми в вихідній молекулі.

Окисник, коли приймає електрони, набуває відновних властивостей та перетворюється в спряжений відновник:

окисник + e− ↔ спряжений відновник.

Окиснення, зокрема - це реакції сполучення кисню з простими і складними речовинами. Ці реакції відбуваються з різними швидкостями. Якщо реакції окиснення проходять швидко і супроводжуються виділенням значної кількості тепла і світла (полум'я), їх називають реакціями горіння, або просто горінням. Повільно відбуваються тління, гниття і дихання.

Внаслідок О., наприклад, вугілля відбувається зниження відносного вмісту водню та вуглецю при збільшенні вмісту кисню. Одночасно знижується питома теплота згоряння, підвищується вологість, зольність, вихід летких речовин, знижується, а іноді й повністю втрачається коксівна здатність. Окисник – реактант, за допомогою якого вводиться кисень всубстрат (тобто останній окиснюється).

Відновлення - це процес приєднання електронів речовиною, при цьому ступінь окиснення її елементів знижується.

Окиснення: Речовина A як відновник віддає один електрон.

Відновлення: Речовина В як окисник приймає електрон.

Окиснювально-відновна реакція: Речовина А віддає електрон речовині В.

При відновленні атоми та йони приєднують електрони. При цьому відбувається пониження ступені окиснення елементу. Приклади: відновлення оксидів металів до вільних металів за допомогою водню, вуглецю, інших речовин; відновлення органічних кислот в альдегіди та спирти; гідрогенізація жирів тощо.

Відновник, що віддає електрони, набуває окиснювальних властивостей та перетворюється в спряжений окисникник:

відновник - e− ↔ спряжений окисник.

Ступінь окиснення елемента – це умовний заряд атома в речовині, обчислений із припущенням, що вона складається з іонів. Для визначення ступеня окиснення елементів необхідно запам’ятати певні правила:

1. Ступінь окиснення може бути позитивним, негативним або дорівнювати нулю. Він позначається арабською цифрою зі знаком «плюс» або «мінус» над символом елемента.

2. При визначенні ступенів окиснення виходять з електронегативності речовини: сума ступенів окиснення всіх атомів у сполуці дорівнює нулю.

3. Якщо сполука утворена атомами одного елемента (в простій речовині), то ступінь окиснення цих атомів дорівнює нулю.

4. Атомам деяких хімічних елементів звичайно приписують сталі ступені окиснення. Наприклад, ступінь окиснення Флуору в сполуках завжди дорівнює –1; Літію, Натрію, Калію, Рубідію і Цезію +1; Магнію, Кальцію, Стронцію, Барію і Цинку +2, Алюмінію +3.

5. Ступінь окиснення Гідрогену у більшості сполук +1, і лише в сполуках з деякими металами він дорівнює –1 (KH, BaH₂).

6. Ступінь окиснення Оксигену у більшості сполук –2, і лише в деяких сполуках йому приписують ступінь окиснення –1 (H₂O₂, Na₂O₂або +2 (OF₂).

7. Атоми багатьох хімічних елементів виявляють змінні ступені окиснення.

8. Ступінь окислення атома металу в сполуках позитивний і чисельно дорівнює його валентності.

9. Максимальний позитивний ступінь окиснення елемента, як правило, дорівнює номеру групи в періодичній системі, в якій знаходиться елемент.

10. Мінімальний ступінь окиснення для металів дорівнює нулю. Для неметалів у більшості випадків нижчий негативний ступінь окиснення дорівнює різниці між номером групи та цифрою вісім.

11. Ступінь окиснення атома, що утворює простий іон (складається з одного атома), дорівнює заряду цього іона.

О́кисно-відно́вна реа́кція (заст. оки́снювально-відно́вна реа́кція ) — хімічна реакція, яка відбувається зі зміною ступеня окиснення атомів, що входять до складу реагентів, і реалізується перерозподілом електронів між атомом-окисником та атомом-відновником.

Окисно-відновні реакції відіграють важливу роль в процесах ґрунтоутвореннях. Встановлено, що в грунті широко розвинуті різні окисно-відновні процеси, в зв’язку з чим його можна розглядати як складну окисно-відновну систему. Нормальний ріст і розвиток рослин може відбуватись тільки при певному окисно-відновному стані грунту. Переважна більшість окисно-відновних реакцій, які відбуваються в грунті, необоротні.