2.2. Ионная связь

При взаимодействии двух атомов, резко различающихся электроотрицательностью, общая пара электронов может быть прак гически полностью смещена к более электроотрицательному атому, превращая его в отрицательный ион, при этом другой атом превращается в положительный ион. Между этими ионами действует электростатическое притяжение, т. е. ионная связь.

Химическая связь, для которой характерно сильное взаи модействие общей электронной пары с ядром только одногс из соединяемых атомов, что приводит к образованию про тивоположно заряженных ионов, электростатически при тягивающихся друг к другу, называется ионной связью.

Ионная связь наблюдается только в соединениях атомов ти­пичных металлов с типичными неметаллами, например в CsF, KBr, NaCl, и только в твердом состоянии.

Электрическое поле иона имеет сферическую симметрию, вследствие чего ионная связь, в отличие от ковалентной, не об­ладает направленностью и насыщаемостью. Действительно, говорить о связи между каким-либо катионом и одним опреде­ленным анионом нельзя - всегда любой катион будет взаимо­действовать со всеми анионами, находящимися поблизости. Отсюда следует характерная особенность соединений с ионной связью — ассоциация.

Благодаря ассоциации ионов между собой все соединения с ионной связью в твердом состоянии имеют ионную кристалли­ческую решетку. Ионный кристалл не содержит молекул, его можно считать одной громадной молекулой, так как все сосед­ние ионы в нем связаны одинаковыми силами. Вследствие вы­сокой полярности ионной связи и склонности ионов к ассоциа­ции с молекулами полярных растворителей ионные соединения в воде (диэлектрическая проницаемость s = 79) легко диссо­циируют на ионы, которые сразу же гидратируются в растворе, т. е. образуют новые ассоциаты, называемые гидратами. Для ионных соединений характерны высокие температуры плавле­ния и кипения; их расплавы и растворы проводят электриче­ский ток.

Из сопоставления особенностей ионной и ковалентной связи следует, что ионную связь можно рассматривать как предельный случай сильнополярной ковалентной связи. Идеальных ионных соединений не существует, поэтому говорят о частично ионном и частично ковалентном характере связей. Так, даже связь в молекуле CsF носит частично ковалентный характер, так как электронная плотность молекулярной орбитали сосредоточена у аниона фтора только на 94 %. Степень ионности связи обычно тем выше, чем больше разность относительной электроотрицательности между соединенными атомами.

2.3. Металлическая связь

Металлическая связь возникает между атомами металлов. Характерной особенностью атомов металлов является неболь­шое число электронов на внешнем уровне, слабо удерживаемых ядром, и большое число свободных атомных орбиталей с близ­кой энергией.

Металлическая связь характеризуется слабым взаимо­действием общих электронов с ядрами соединяемых ато­мов и полной делокализацией этих электронов между все­ми атомами в кристалле, что обеспечивает устойчивость данной связи.

Металлы имеют особую кристаллическую решетку, в узлах которой находятся как атомы, так и катионы металла, а между ними свободно перемещаются обобществленные электроны ("электронный газ"). Движение общих электронов в металлах осуще­ствляется по множеству молекулярных орбиталей, возникших за счет слияния большого числа свободных атомных орбиталей соединяемых атомов и охватывающих множество атомных ядер. В случае металлической связи невозможно говорить о на­правленности этой связи, так как общие электроны делокали-зованы равномерно по всему кристаллу. Эти особенности строе­ния металлов определяют их высокую электропроводимость, теплопроводность, а также ковкость и особый металлический блеск. Металлическая связь характерна для металлов не только в твердом состоянии, но и в расплаве. В газообразном состоя­нии атомы металлов в молекулах связаны между собой кова­лентной связью.