Метод валентних зв’язків. Полярний та неполярний ковалентний зв'язок. Металічний зв'язок.
Якщо під час сполучення двох атомів утворюються спільні пари електронів, що обертаються у полі ядер обох атомів, то такий зв’язок називається ковалентним. Ковалентний зв’язок може утворюватись за участю двох, чотирьох і шести узагальнених електронів.
Основу методу Валентних зв’язків становлять такі положення:
1. Ковалентний зв’язок утворюється двома електронами з протилежно напрямленими спінами; спільна пара електронів належить обом атомам. Всі можливі хімічні зв’язки у молекулі можна представити як комбінації двоцентрових двохелектронних зв’язків.
2. Міцність ковалентного зв’язку визначається мірою перекривання електронних хмар атомів, між якими виникає зв’язок: чим повніше перекриваються електронні хмари, тим міцніший зв’язок.
Якщо атоми у молекулі сполучені за допомогою однієї спільної пари електронів (одного зв’язку), то зв’язок носить назву ординарного. Коли зв’язок між атомами здійснюється за допомогою двох спільних пар електронів, - подвійним, якщо ж атоми сполучені трьома хімічними зв’язками, - потрійним. Ця властивість носить назву кратності ковалентного зв’язку.
Утворення ковалентного зв’язку між атомами фтору, кисню і азоту можна подати схемами:
F
+ F
F
F
+ 159 кДж (F-F)
O + O O O + 498,7 кДж ( O=O)
Спільна пара електронів, за допомогою якої здійснюється ковалентний зв’язок, розміщується у просторі симетрично відносно ядер обох атомів. Такий ковалентний зв’язок називається неполярним. Неполярний ковалентний зв’язок може утворитися не тільки між однаковими атомами, але й між атомами з близькими електронегативностями. Якщо ж електронегативності атомів, що сполучаються між собою, відрізняються, то спільна пара електронів зміщується в бік одного з цих атомів. При цьому порушується симетрія розподілу електричного заряду. З одного кінця такого зв’язку буде надлишок позитивного заряду, а з другого - негатичного.
Полярний, або гетерополярний, зв’язок - це такий ковалентний зв’язок, що характеризується зміщенням спільної пари електронів в бік одного з атомів.
Зміщення спільної пари електронів при утворенні полярного ковалентного зв’язку призводить до того, що середня густина негативного електричного заряду буде вищою поблизу більш електронегативного атома і нижчою - поблизу менш електронегативного. Отже, один атом набуде надлишкового негативного, а другий - надлишкового позитивного заряду. Ці заряди називаються ефективними (реальними) зарядами атомів у молекулі.
Прикладів утворення полярних зв’язків можна навести дуже багато. Так, під час сполучення атома водню з атомом хлору зв’язуюча їх електронна пара зміщується в бік атома хлору, що зумовлює виникнення на атомі хлору негативного заряду, який дорівнює 0,17 зяряду електрона, а на атомі водню - позитивного заряду, який дорівнює такій самій величині. Молекула Н+0,17СІ-0,17 є полярною молекулою. Її можна розглядати як систему двох однакових за абсолютною величиною, але протилежних за знаком зарядів, що знаходяться на певній відстані один від одного. Такі системи називаються електричними диполями.
Металі́чний зв'язо́к — тип хімічного зв'язку, при якому валентні електрони атомів делокалізуються і починають взаємодіяти з атомними остовами усього тіла.
При встановленні металічного типу зв'язку з атомів утворюється метал, в якому позитивно заряджені іони занурені в електронний газ. Незважаючи на заряджений стан іонів, взаємодія між ними екранується рухливими електронами, й не поширюється на далекі відстані.
Наявність вільних електронів визначає всю сукупність властивостей речовин у металічному стані: високу електро- і теплопровідність; позитивний температурний коефіцієнт електроопору, здатність добре відбивати світлові хвилі (що зумовлює їхній характерний блиск і непрозорість), високу пластичність (ковкість), термоелектронну емісію, явище фотоефекту, магнітні властивості та ін.