3.2. Ионная связь

Ионная связь возникает между элементами, резко отличающимися по своим свойствам (разность ОЭО > 2.5), и образуется за счет электростатического взаимодействия противоположно заряженных ионов - катионов и анионов.

Ионную связь можно рассматривать как предельный случай ковалентной полярной связи, при котором наблюдается полное смещение общей электронной пары в сторону наиболее электроотрицательного элемента. Образовавшиеся в результате такого электронного перераспределения катион и анион за счет сильного электростатического притяжения образуют ионную связь.

Она характеризуется ненаправленностью в пространстве (каждый ион притягивает противоион по любому направлению) и ненасыщаемостью (притяжение иона к противоиону не компенсирует силового поля иона по другому направлению).

Вследствие этого соединения с ионным типом связи в виде отдельных молекул существуют только в газообразном состоянии, а при охлаждении образуют геометрически правильные структуры, составляющие основу кристалла. Применение к подобным соединениям понятия “молекула” условно, им пользуются, чтобы показать количественное соотношение ионов в соединении.

Ионная связь характерна для солей (катион металла - анион кислотного остатка), оксидов активных металлов, гидроксидов (катион металла - гидроксильная группа). Вещества с таким типом связи имеют высокие температуры плавления и кипения, в расплавленном состоянии и в растворах диссоциируют на ионы, проводят электрический ток.

3.3. Металлическая связь

Элементы-металлы образуют простые вещества-металлы за счет связи, называемой металлической. В их атомах малое число валентных электронов, слабо связанных с ядром, сочетается с наличием вакантных, близких по энергии орбиталей во внешнем слое. Эта особенность определяет возможность свободного перемещения электронов с одной орбитали на другую, за счет которого осуществляется связь между всеми атомами кристалла металла. Металлическую связь можно рассматривать как предельно делокализованную ковалентную, когда электроны, осуществляющие связь, обобществлены множеством ядер (“электронный газ”). Этой связью объясняются физические свойства металлов: блестящий вид, пластичность, теплопроводность, электропроводность.

3.4.Водородная связь

Водородная связь - взаимодействие, возникающее между атомом Н, связанным с атомом элемента высокой электроотрицательности (F, O, N, Cl) в составе одной группы, и электроотрицательным атомом, входящим в состав другой группы. Если обе эти группы входят в состав одной молекулы, то водородную связь называют внутримолекулярной (а), если разных, то межмолекулярной (б, в).

Водородная связь - слабое взаимодействие: ее энергия примерно на порядок ниже энергии ковалентной связи. Природа водородной связи сложна. Рассматривать ее только как “слабую” ионную связь за счет электростатического притяжения атома водорода, имеющего заряд +, и атома электроотрицательного элемента другой группы, имеющего заряд , нельзя, т.к. водородная связь имеет признаки ковалентной связи - направленность и насыщаемость. Ковалентный характер водородной связи согласуется с наличием донорно-акцепторного взаимодействия между атомом водорода (акцептор) и электроотрицательным атомом (донор электронной пары), которому способствует существующее разделение зарядов. Таким образом, водородную связь следует рассматривать как суперпозицию электростатического и донорно-акцепторного взаимодействия. Межмолекулярная водородная связь характерна для молекул воды, спиртов, карбоновых кислот, фтористоводородной кислоты, аммиака. Образование водородных связей объясняет аномально высокие температуры кипения соединений, большие плотности и теплоемкости, отражается на растворимости. Водородные связи (меж- и внутримолекулярные) имеют большое значение в биоструктурах (белки, нуклеиновые кислоты), содержащих много полярных групп типа ОН, NH.