76. Строение атома. Понятие ионов. Ионная и ковалентная связи в молекуле

В настоящее время в ядре атома открыто большое число элементарных частиц. Важнейшими из них являются протоны (символ p) и нейтроны (символ n). Элементарные частицы характеризуются определенной массой и зарядом. Протон обладает массой 1,0073 а.е.м. и зарядом +1. Масса нейтрона равна 1,0087 а.е.м., а его заряд - 0 (частица электрически нейтральна). Можно сказать, что массы протона и нейтрона почти одинаковы.

Вскоре после открытия нейтрона, была создана протонно-нейтронная теорию строения ядра. Согласно этой теории ядра всех атомов, кроме ядра атома водорода, состоят из Z протонов, (А–Z) нейтронов, где  Z - порядковый номер элемента, А - массовое число. Массовое число А указывает суммарное число протонов Z и нейтронов N в ядре атома, т.е. A = Z + N

Ионы – электрически заряженные частицы, образующиеся в результате потери или присоединения одного или нескольких электронов к атому, молекуле, радикалу или другому иону. Положительно заряженные ионы называются катионами, отрицательно заряженные ионы - анионами. Термин предложен М.Фарадеем в 1834 г. Ионы обозначают химическим символом с индексом, расположенным вверху справа. Индекс указывает знак и величину заряда, т.е. кратность иона, в единицах заряда электрона. При потере или приобретении атомом 1, 2, 3... электронов образуются, соответственно, одно-, двух- и трехзарядные ионы (Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Cl^-, SO₄^2-)

Ковалентная связь - химическая связь между двумя атомами за счет образования общей электронной пары. Ковалентная связь может быть неполярной – между двумя атомами с одинаковой электроотрицательностью, т.е. в простых веществах, и полярной – между атомами, электроотрицательность различается, т.е. в сложных веществах.

Рассмотреть образование ковалентной неполярной связи удобно на примере молекулы водорода, образующейся при соединении двух атомов водорода, каждый из которых имеет по одному неспаренному электрону:

H• + •H → H : H

При этом внешняя электронная оболочка получает недостающий электрон, становится завершенной. Такое состояние характеризуется меньшей энергией, более устойчиво. Вот почему для разрыва ковалентной связи требуется затратить энергию. В структурных формулах ковалентная связь изображается черточкой, тогда молекула водорода будет выглядеть так: H-H

Ковалентная полярная связь образуется в молекуле хлороводорода:

   ..            .. H· + ·Cl: → H  :Cl:           ··            ··

Ионная связь  образуется за счет сил электростатического притяжения между ионами (притягиваются противоположные заряды).

Примером ионной связи будет хлорид натрия:

          ..

Na⁺ [:Cl:] ^–          ··

Ионная связь характерна для соединений элементов, электроотрицательности которых различаются очень сильно, например щелочных металлов с галогенами.

Сходство с ковалентной связью заключается в том, что сложно провести резкую грань между ковалентной полярной и ионной связью, мнения разных авторов на этот счет могут различаться. Различие ионной и ковалентной связи в том, что ионная сильнее поляризована, вплоть до полного перехода электронной пары к более электроотрицательному элементу.