Лекція 3

Тема. Основні типи хімічного зв’язку та його утворення.

План лекції

1. Природа хімічного зв’язку і його утворення.

2. Кількісна характеристика хімічного зв’язку – довжина зв’язку між атомами, валентні кути і енергія зв’язку.

3. Основні типи хімічного зв’язку. Способи утворення ковалентного зв’язку, його насиченість і направленість. -зв’язки.

Література

1. Голубєв А.В., Лисін В.І., Коваленко, Тарасенко Г.В, Хімія. - К.: Кондор, 2013 стр. 78-82

2. Цвєткова Л.Б. Неорганічна хімія: теорії і задачі. Львів: «Магнолія», 2013. § 4.1; 4.7;

3. Романова Н.В. Загальна та неорганічна хімія. - К.:Ірпінь, 2004 § 4.1; 4.5-4.6; 4.8; 4.10-4.11.

Зміст лекції:

1. Природа хімічного зв’язку і його утворення

Атоми різних елементів, що входять до складу простих та складних речовин, утримуються разом завдяки наявності хімічного зв'язку.

Хімічний зв'язок утворюється внаслідок взаємодії атомів (чи будь-яких інших частинок у речовині), яка зумовлює їхнє сполучення в молекули (кристали).

Згідно сучасним уявленням, хімічний зв'язок має електричний характер. Частинки, які взаємодіють, обмінюються електронами, тобто відбувається змінений електронної конфігурації атомів.

Хімічний зв'язок виникає за рахунок електростатичної взаємодії ядер, що заряджені позитивно, та електронів, що заряджені негативно.

Одна з найбільш суттєвих властивостей, що визначає тип зв'язку між атомами, - це електронегативність, тобто здатність атомів у сполуці притягати до себе електрони. Умовну кількісну оцінку електронегативності дає шкала відносних електронегативностей.

У періодах спостерігається загальна тенденція зростання електронегативностей елементів, а в групах - її падіння. Елементи розташовуються в ряд, на основі якого можна порівняти електронегативності елементів, що знаходяться у різних періодах:

F > О > N > С1 > Вг > S > Р > С > Н > Sі > А1 > Мg > Са > Na > К > Сs…

Тип хімічного зв'язку залежить від того, наскільки велика різниця значень електронегативностей атомів елементів, що сполучаються. Чим більше відрізняються за електронегативністю атоми елементів, що утворюють зв'язок, тим зв'язок більш полярний. Провести різку межу між типами хімічного зв'язку не можна. При утворенні молекул виявляється загальна закономірність: стан системи найстійкіший тоді, коли її енергія мінімальна. Це спостерігається, коли сили кулонівського притягання врівноважені силами відштовхування згідно з законом Борна.

В основу теорії хімічного зв'язку покладені уявлення про те, що стійким є такий стан атома, коли його зовнішній енергетичний рівень закінчений, тобто містить 8 електронів (Приклад для елементів І періоду— 2, другого - 8).

Атоми, що мають завершені зовнішні рівні, хімічно - інертні, тобто стійкі. Завершені зовнішні рівні мають атоми наступних шести хімічних елементів: Не, Nе, Аг, Кг, Хе, Rn. Звідси їх назва — інертні, або благородні гази.

Атоми інших хімічних елементів мають незавершені зовнішні рівні та в процесі хімічних реакцій прагнуть завершити їх шляхом:

■ утворення спільних електронних пар з іншими атомами;

■ віддавання або приєднання електронів;

■ усуспільнення електронів.

Ці процеси призводять до утворення хімічного зв'язку між атомами хімічних елементів, внаслідок чого електронні структури атомів стають енергетично більш вигідними, а отже, більш стійкими.

Атоми елементів можуть утворювати три види частинок, які приймають участь в хімічних процесах - молекули, іони та вільні радикали.

Хімічний зв’язок виникає в результаті взаємодії цих частинок. Він обумовлює:

по-перше, сполучення атомів, іонів, вільних радикалів в молекулу (внутрішньомолекулярний хімічний зв’язок);

по-друге, - сполучення молекул в конденсоване тіло - тверде або рідке (міжмолекулярний хімічний зв’язок). Таким чином, хімічний зв’язок можна визначити як сукупність сил, які утримують атоми в молекулі або молекули і молекулярні іони в інших (міжмолекулярних) утвореннях.

Утворення хімічної сполуки (молекули, складного іону) відбувається тому, що воно призводить до зменшення загальної енергії системи. Чим більше енергії виділяється при утворенні хімічного зв’язку, тим міцнішим є зв’язок, і тим більше енергії необхідно витратити на її розрив.

Внутрішньомолекулярні зв’язки значно міцніші, ніж міжмолекулярні. Так, наприклад, в молекулі води енергія внутрішньомолекулярних зв’язків (О---Н) складає 460,9 кДж/моль, а енергія міжмолекулярних зв’язків (0---Н) у 22 рази менша і складає 21 кДж/моль.