Ковалентная связь.

Каждая химическая связь в структурных формулах представляется валентной чертой, например:

H−H (связь между двумя атомами водорода)

H₃N−H⁺ (связь между атомом азота молекулы аммиака и катионом водорода)

(K⁺)−(I⁻) (связь между катионом калия и иодид-ионом).

Химическая связь образуется за счет притяжения ядер атомов к паре электронов (обозначаются точками ··), которую в электронных формулах сложных частиц (молекул, сложных ионов) изображают валентной чертой −, в отличие от собственных, неподеленных пар электронов каждого атома, например:

:::F−F:::

(F2);

H−Cl:::

(HCl);

.. H−N−H | H

(NH3)

Химическая связь называется ковалентной, если она образована путем обобществления пары электронов обоими атомами.

Электроотрицательность элементов

Атомы, вступающие в химическую связь, могут отвечать одинаковой или разной электроотрицательности (обозначение χ) элементов, то есть способности удерживать около себя электроны.

Неметаллы обладают высокой электроотрицательностью, металлы - низкой электроотрицательностью. В каждом периоде Периодической системы электроотрицательность элементов увеличивается при возрастании порядкового номера (слева направо), в каждой группе Периодической системы электроотрицательность уменьшается при возрастании порядкового номера (сверху вниз).

Элемент фтор F обладает наивысшей, а элемент цезий Cs - наинизшей электроотрицательностью среди элементов 1-6 периодов.

Полярность связи. Степень окисления

Если оба атома, между которыми имеется химическая связь, обладают одинаковой электроотрицательностью, то электронная пара, образующая связь, будет находиться на равном состоянии от их ядер. Это характерно, например, для молекулы F₂. Такую химическую связь называют неполярной, поскольку электронная плотность у каждого атома фтора одинакова и в электронной формуле молекулы может быть разделена между ними поровну: :::F·¦·F::: → (:::F·)−(·F:::)

В этом случае отмечают, что степень окисления фтора в молекуле F₂ равна нулю, поскольку у свободного атома фтора и у каждого атома фтора в молекуле находится 7 электронов.

Общая электронная пара между двумя атомами не всегда находится в равноудаленном от них положении. Например, в молекуле хлороводорода электронная плотность на атоме хлора (это элемент с более высокой электроотрицательностью) выше, чем у атома водорода: H¦··Cl::: → (H)^+I − (::Cl::)^−I

В молекуле хлороводорода химическая связь - полярная. В этом случае степень окисления хлора равна − 1, т.к. у свободного атома хлора 7 валентных электронов, а в молекуле HCl у хлора условно 8 электронов. Степень окисления водорода равна + 1, и молекула в целом электронейтральна.

Механизм образования связи.

Ковалентная связь может быть образована путем обобществления электронов двух нейтральных атомов (обменный, или равноценный механизм образования связи). Например, для связи Н−Н: Н· + ·Н → Н−Н или Н · · Н. Такая же ковалентная связь Н-Н возникает при обобществлении электронной пары гидрид-иона Н⁻ катионом водорода Н⁺ (донорно-акцепторный, или координационный механизм образования связи): Н⁺ + (:Н)⁻ → Н−Н или Н · · Н. Катион Н⁺ - акцептор, а анион Н⁻ - донор электронной пары.

Аналогичным образом при образовании ковалентной связи между атомом азота молекулы аммиака NH₃ и катионом водорода H⁺ атом азота - донор, а катион водорода - акцептор электронной пары. В образующемся катионе аммония NH₄⁺ все четыре связи N−H равноценны (одинаковы), и уже нельзя указать тот атом водорода, который был акцептором при образовании ковалентной связи.

Степень окисления азота и в молекуле аммиака, и в катионе аммония одинакова и равна −III.