Вопрос 44. Виды химической связи.
Большинство химических элементов, за исключением инертных газов, являются многоатомными, данная особенность определяется строением атома, который состоит из протонов, нейтронов и электронов. Число протонов и электронов соответствует порядковому номеру элемента и постепенно увеличивается, число нейтронов равно разнице между атомной массой элемента и числом протонов. При этом электроны вращаются вокруг атомного ядра по определенным траекториям, которые называются «орбитали». Принято различать 4 разновидности орбиталей: s, p, d, f. Химические элементы первого периода имеют только s – орбиталь; второго – s, p, d; четвертого-седьмого – s, p, d, f.
На s – орбитали может находиться не более двух электронов, на p – шесть, на d – десять, f – четырнадцать.
Способность химических элементов образовывать многоатомные соединения называется химической связью. Принято различать ковалентную, ионную, металлическую и водородную химическую связь.
Ковалентная связь образуется за счет валентных электронов с образованием общей для взаимодействующих атомов электронной пары. Если ковалентная связь возникает между однородными атомами, она равноудалена от ядер реагирующих элементов и называется ковалентная неполярная.
Если же образовавшаяся общая электронная пара будет смещена в сторону атомного ядра одного из элементов, такая связь будет смещена в сторону атомного ядра одного из элементов, такая связь будет называться ковалентной полярной. Как правило, ковалентная полярная связь образуется между разнородными элементами и смещается в сторону более электроотрицательного элемента.
В большинстве случаев вещества, имеющие ковалентную связь, имеют молекулярное строение и являются либо жидкостями, либо газами.
Ионная связь. Так же как и ковалентная образуется за счет валентных электронов, однако, при этом общая электронная пара не образуется, а электрон от одного химического элемента полностью переходит к другому. Элемент, отдающий электрон, становится положительно заряженным ионом (катион), а элемент, принимающий электрон, становится отрицательно заряженным ионом (анион).
2Na + Cl2 → 2NaCl
Ионная связь, как правило, характерна для твердых веществ.
Металлическая связь образуется в твердых веществах, имеющих кристаллическую решетку. Как правило, в металлах бывает мало валентных электронов, но стационарные орбиты соседних атомных ядер располагаются очень близко друг к другу. Вследствие этого, электрон обретает возможность переходить от одного атомного ядра к другому. Такой переход объясняет образование металлической связи, а также возникновение некоторых свойств металлов, например, электропроводность и теплопроводность.
Водородная связь образуется внутри молекул или между молекулами, которые содержат в себе в качестве одного из химических элементов водород, а в качестве другого – химический элемент, обладающий высокой степенью электроотрицательности (O, N, P, S). Образование водородной связи происходит по донорно-акцепторному механизму. Донором является электроотрицательный элемент, акцептором – водород, который представляет свободную электронную орбиталь для этой электронной пары. Образованная водородная связь является более сильной по отношению к ковалентной и ионной, объясняет наличие у химических веществ свойства пластичности, текучести, а также объясняет их прочность.