Вопрос 12

Если молекула образована одинаковыми атомами (O₂, H₂, Cl₂), то между ними образуется неполярная ковалентная связь. В таком случае валентные электроны притягиваются атомами с равной силой, поэтому общее электронное облако расположено симметрично относительно обоих атомов. Электронная пара, образующая связь, в равной степени принадлежит обоим атомам.

Если ковалентную связь в молекуле образуют атомы разных элементов, то она будет полярной. В полярной ковалентной связи электронная пара смещена к атому с большей электроотрицательностью, то есть к тому, который сильнее притягивает электроны. Поскольку электроотрицательность у каждого химического элемента своя, то смещение в полярных связях может быть разное. Чем больше разница между электроотрицательностями, тем больше будет полярность связи. В полярной связи электронное облако смещено к тому элементу, который притягивает к себе электроны. Так в молекуле HF по сравнению с HI полярность связи больше, т. к. фтор более электроотрицательный элемент.

В молекулах с полярными ковалентными связями из-за того, что электронное облако смещено, молекула приобретает отрицательный и положительный заряд в разных своих точках. То есть молекула становится полярной — диполем. Так происходит в молекуле воды, где электроны водорода смещаются к атому кислорода, в результате у водородов больше положительный заряд, а у кислорода отрицательный.

Небольшой отрицательный заряд (δ-) у атома, к которому смещены электроны, равен положительному заряду (δ+) на атоме, от которого оттягиваются атомы. (Если рассматривать двухатомные молекулы).

Однако бывают молекулы с полярной связью, которые неполярны, т. е. не являются диполями. Так молекула углекислого газа CO₂ неполярна. Хотя 4 внешних электрона углерода оттянуты по 2 к атомам кислорода, но из-за того, что углерод расположен в центре молекулы, она в целом неполярна.

Полярная ковалентная связь также характеризуется длинной связи (расстоянием между ядрами атомов). Ядра находятся друг от друга на таком расстоянии, на котором энергия молекулы минимальна. Это состояние достигается, когда электронные облака максимально перекрываются. Обычно чем больше размеры атомов, тем больше в них длина связи. Так в молекуле водорода (H₂) длина связи самая маленькая.

Когда атом образует несколько полярных связей, то связи образуют определенный угол между собой — валентный угол (от 90° до 180°). Так в CO₂ угол между связями равен 180°. Валентные углы определяют геометрическую форму молекулы.

Ионная связь объясняется следующим образом: атом - типичный металл - теряет свой валентный электрон, превращаясь в катион. Атом – типичный неметалл - принимает электрон, превращаясь в анион.

Na0 –  = Na+ (катион) Cl0 +  = Cl-- (анион)

Ионная связь является максимально полярной. Она образуется атомами тех элементов, которые имеют максимально различные электроотрицательности, т. е. ионная связь образуется щелочными и щелочно-земельными металлами и галогенами:KF; CaCl2; NaI. Ионная связь имеет два основных свойства:

· ненаправленность,

· ненасыщаемость.

Эти два свойства тесно связанны между собой. Два иона: катион и анион полностью не могут компенсировать силовые поля друг друга, поэтому для компенсации своих зарядов каждый ион вынуждает притягивать из пространства дополнительные ионы противоположного знака. В этом заключается ненасыщаемость. Так как электрическое поле иона имеет сферический характер, то для ионной связи характерна ненаправленность. Благодаря тому, что энергия ионизации больше энергии сродства к электрону, полного перехода электронов не происходит даже в случае атомов с очень большой разностью электроотрицательности. Таким образом, соединений с чисто ионной связью не существует. Можно говорить лишь о доле ионной связи. В силу особенностей ионной связи, т.е. её полярности, ненаправленности и ненасыщаемости, молекулы с ионной связью являются достаточно относительным понятием. В водных растворах и расплавах ионные молекулы полностью диссоциированы на ионы: AB=A++B-. Двух- и трёхионных соединений не существует, а весь кристалл ионного соединения можно рассматривать как молекулу, состоящую из огромного числа ионов