Задания на тему химическая связь. Виды химической связи

Химическая связь.

В природе не существуют одиночные атомы. Все они находятся в составе простых и сложных соединений, где их объединение в молекулы обеспечивается образованием химических связей друг с другом.

Образование химических связей между атомами – естественный, самопроизвольный процесс, так как при этом происходит понижение энергии молекулярной системы, т.е. энергия молекулярной системы меньше суммарной энергии изолированных атомов. Это движущая сила образования химической связи.

Природа химических связей – электростатическая, т.к. атомы есть совокупность заряженных частиц, между которыми действуют силы притяжения и отталкивания, которые приходят в равновесие.

В образовании связей участвуют неспаренные электроны, находящиеся на внешних атомных орбиталях (или готовые электронные пары) – валентные электроны. Говорят, что при образовании связей происходит перекрывание электронных облаков, в результате чего между ядрами атомов возникает область, где вероятность нахождения электронов обоих атомов максимальна.

Химическая связь - это взаимодействие атомов, осуществляемое путем обмена электронами.

При образовании химической связи атомы стремятся приобрести устойчивую восьмиэлектронную (или двухэлектронную – Н, Не) внешнюю оболочку, соответствующую строению атома ближайшего инертного газа, т.е. завершить свой внешний уровень.

Классификация химических связей.

1. По механизму образования химической связи.

А) обменный, когда оба атома, образующие связь, предоставляют для неё неспаренные электроны.

Например, образование молекул водорода Н2 и хлора Cl2:

Б) донорно – акцепторный, когда один из атомов предоставляет для образования связи готовую пару электронов (донор), а второй атом – пустую свободную орбиталь.

Например, образование иона аммония (NH4)+ (заряженная частица):

2. По способу перекрывания электронных орбиталей.

А) σ - связь (сигма), когда максимум перекрывания лежит на линии, соединяющей центры атомов.

Например,

HCl σ(s-p)

Б) π - связи (пи), если максимум перекрывания не лежит на линии, соединяющей центры атомов.

3. По способу достижения завершенной электронной оболочки.

Каждый атом стремится завершить свою внешнюю электронную оболочку, при этом способов достижения такого состояния может быть несколько.

Здесь собраны задачи к разделу Химическая связь и строение молекул.

Задача 1. Для гидросульфата натрия постройте графическую формулу и укажите виды химической связи в молекуле: ионная, ковалентная, полярная, ковалентная неполярная, координационная, металлическая, водородная.

Задача 2. Постройте графическую формулу нитрита аммония и укажите виды химической связи в этой молекуле. Покажите, какие (какая) связи «рвутся» при диссоциации. Объясните, что такое ? Приведите примеры ее влияния на свойства вещества.

Решение. Нитрит аммония — ионная связь

NH 4 NO 2 = NH 4 + +NO 2 —

N – H – ковалентно-полярная связь

Между NH 4 + и NO 2 — — ионная связь

Решение. CH 3 Br — . Ковалентная связь возникает между атомами с близкими или равными значениями электроотрицательностей. Эта связь может рассматриваться как электростатическое притяжение ядер двух атомов к общей электронной паре.

В отличие от ионных соединений, молекулы ковалентных соединений удерживаются вместе за счет «межмолекулярных сил» , которые намного слабее химических связей. В связи с этим, ковалентной связи характерна насыщаемость – образование ограниченного числа связей.

Известно, что атомные орбитали ориентированы в пространстве определенным образом, поэтому при образовании связи, перекрывание электронных облаков происходит в определенном направлении. Т.е. реализуется такое свойство ковалентной связи как направленность .

Решение: Взаимное перекрывание облаков может происходить разными способами, ввиду их различной формы. Различают σ-, π- и δ-связи .

Сигма – связи образуются при перекрывании облаков вдоль линии, проходящей через ядра атомов.

Пи – связи возникают при перекрывании облаков по обе стороны от линии, соединяющей ядра атомов.

Дельта – связи осуществляются при перекрывании всех четырех лопастей d – электронных облаков, расположенных в параллельных плоскостях.

Сигма – связь более прочная, чем Пи – связь .

C 2 H 6 – sp 3 -гибридизация .

С-С — σ-связь (перекрывание 2sp 3 -2sp 3)

С–Н — σ-связь (перекрывание 2sp 3 -АО углерода и 1s-АО водорода)

C 2 H 4 – sp 2 -гибридизация.

Двойная связь реализуется наличием 2-х видов связи — σ- и π-связей (хотя она изображается двумя одинаковыми черточками, всегда следует учитывать их неравноценность). σ-Связь образуется при центральном перекрывании sp 2 -гибридизованных орбиталей, а π-связь – при боковом перекрывании лепестков р-орбиталей соседних sp 2 -гибридизованных атомов углерода. Образование связей в молекуле этилена можно изобразить следующей схемой:

С=С — σ-связь (перекрывание 2sp 2 -2sp 2) и π-связь (2рz-2рz)

С–Н — σ-связь (перекрывание 2sp 2 -АО углерода и 1s-АО водорода)

C 2 H 2 — sp-гибридизация

Тройная связь реализуется сочетанием σ- и двух π-связей, образуемых двумя sp-гибридизованными атомами.

σ-Связь возникает при центральном перекрывании sp-гибридизованных орбиталей соседних атомов углерода; π-связи образуются при боковом перекрывании лепестков рy -орбиталей и рz -орбиталей. Образование связей в молекуле ацетилена H–C≡C–H можно изобразить в виде схемы:

C≡C — σ-связь (перекрывание 2sp-2sp);

π -связь (2рy-2рy);

π -связь (2рz-2рz);

С–Н — σ-связь (перекрывание 2sp-АО углерода и 1s-АО водорода).

Задача 5. Какие силы межмолекулярного взаимодействия называются диполь-дипольными (ориентационными), индукционными и дисперсионными? Объясните природу этих сил. Какова природа преобладающих сил межмолекулярного взаимодействия в каждом из следующих веществ: H 2 O, HBr, Ar, N 2 , NH 3 ?

Решение : Между молекулами может возникать электростатическое взаимодействие . Наиболее универсально – дисперсионное , т.к. оно обусловлено взаимодействием молекул друг с другом за счет их моментальных микродиполей. Их одновременное появление и исчезновение в различных молекулах способствует их притяжению. При отсутствии синхронности молекулы отталкиваются.

Ориентационное взаимодействие появляется между полярными молекулами. Чем больше полярность молекулы, тем сила их притяжения друг к другу сильнее, и тем самым, ориентационное взаимодействие больше.

Индукционное взаимодействие молекул возникает за счет их индуцированных диполей. При встрече двух молекул – полярной и неполярной, происходит деформация неполярной молекулы, что способствует возникновению в ней диполя. Индуцированный диполь способен к притяжению к постоянному диполю полярной молекулы. Индукционное взаимодействие тем больше, чем значительнее электрический момент и поляризуемость молекулы.

Относительный вклад каждого вида взаимодействия зависит от полярности и поляризуемости молекул. Так, чем выше полярность молекулы, тем важнее роль ориентационных сил; чем больше поляризуемость, тем большее влияние дисперсионных сил. Индукционные силы зависят от обоих факторов, но сами обычно играют второстепенную роль.

Из данных веществ ориентационное и индукционное взаимодействие имеет место в полярных молекулах — H 2 O и NH 3 . Дисперсионное взаимодействие — в неполярных и малополярных молекулах — HBr, Ar, N 2

Задача 6. Приведите две схемы заполнения МО при взаимодействии двух АО с заселениями: а) электрон + электрон (1+1) и б) электрон + вакантная орбиталь (1+0). Определите ковалентность каждого атома и порядок связи. В каких пределах энергия связи? Какие из указанных связей в молекуле водорода H 2 и молекулярном ионе?

Решение :

а) Рассмотрим, например К 2 и Li 2 . В образовании связи участвуют s – орбитали :

Порядок связи:

б) Рассмотрим, например К 2 + и Li 2 + . В образовании связи участвуют s – орбитали:

Порядок связи:

Ковалентность каждого атома равна 1.

Энергия связи зависит от числа валентных электронов: чем меньше электронов, тем меньше энергия связи. В К 2 и Li 2 и К 2 + и Li 2 + энергия связи лежит в пределах 200-1000 кДж/моль.

В молекуле Н 2 реализуется связь типа электрон + электрон , а в молекулярном ионе Н 2 + — электрон + вакантная орбиталь.

Задача 7. Приведите электронную конфигурацию молекулы NO по методу МО. Как изменяются магнитные свойства и прочность связи при переходе от молекулы NO к молекулярному иону NO + ?

МУНИЦИПАЛЬНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 63 г. БРЯНСКА»

РАЗДАТОЧНЫЙ МАТЕРИАЛ ПО ТЕМЕ

«ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ»

химия

8 класс

Учитель химии

МБОУ СОШ № 63 г. Брянска

Гайдукова Александра Павловна

Химическая связь. Основные типы химической связи.

Вспомните!

Что такое электроотрицательность? Как меняется электроотрицательность элементов в рамках периода? Как меняется электроотрицательность элементов в пределах главных подгрупп?

Выполните! Задание 1. У какого из двух химических элементов ЭО больше. Отметьте ваш ответ галочкой. а) Mg и Sr; б) S и Si; в) С и F; г) N и As; д) К и Fr
Задание 2. Определите, какой из двух элементов обладает меньшей способность притягивать электроны других атомов. Отметьте ваш ответ галочкой. а) Na P; б) O и Se; в) Cl и Rb; г) Ca и Ba; д) Сs и Al
Задание 3 . Укажите пару элементов, у которых значение ЭО одинаково: Li – K; F – Br; Cl – Cl; Na – ClИзучите! Химическая связь – такое взаимодействие атомов химических элементов, которое приводит к образованию устойчивых структур (молекул, ионов, кристаллов).

Типы химических связей

Ковалентная связь . Возникает между атомами элементов-неметаллов. Различают два вида ковалентной связи: а) ковалентная неполярная связь возникает между атомами элементов-неметаллов с одинаковым значением ЭО; б) ковалентная полярная связь возникает между атомами элементов-неметаллов с разным значением ЭО. Ионная связь . Возникает между атомами элемента-металла и элемента-неметалла, значения ЭО которых резко отличаются. Металлическая связь . Возникает между атомами данного металла. Водородная связь . Возникает между атомом водорода одной молекулы и более электроотрицательным элементом другой молекулы .

Выполните! Задание 4. Составьте в тетради схему «Типы химической связи». Задание 5. Заполните таблицу 1 и сделайте вывод о типе химической связи в каждом соединении. *см. таблицу 1 на соседней стороне

Задание 6 . I варианте). Определите тип химической связи в соединениях, формулы которых приведены: SO 3 _________________________________________

ClF 3 ________________________________________

Br 2 _________________________________________

(H 2 O) 3 _______________________________________

CaCl 2 _______________________________________

Cu__________________________________________

Задание 7 . (Выполните это задание, если вы находитесь на II варианте). Определите тип химической связи в соединениях, формулы которых приведены: N 2 _________________________________________

CO 2 ________________________________________

KI__________________________________________

(NH 3) 2 _______________________________________

HBr_________________________________________

Mg__________________________________________

Оценка учителя

Ковалентная химическая связь

Вспомните!

Что такое химическая связь? Перечислите все типы химических связей. Какую химическую связь называют ковалентной? Назовите два вида ковалентной химической связи. Дайте им определения.

Выполните! Задание 1. Из нижеприведённых формул веществ выпишите формулы соединений с ковалентной полярной связью: С O 2 , PH 3 , H 2 , OF 2 , O 2 , CuO, NH 3

Задание 2 . Из нижеприведённых формул веществ выпишите формулы соединений с ковалентной неполярной связью: I 2 ; HCl, O 2 , NH 3 , H 2 O, N 2 , Cl 2 , Ag.
____________________________________________________________________ Изучите! Ковалентная химическая связь – это связь, возникающая между атомами элементов-неметаллов за счёт образования одной или нескольких общих электронных пар. Электронные пары между атомами образуются за счёт объединения неспаренных электронов каждого атома. Число неспаренных электронов в атоме неметалла ( VA – VIIA группы, IVA – в возбужденном состоянии) можно рассчитать по формуле:

Число неспаренных е = 8 – N г ,

где N г – номер группы, в которой находится элемент

Выполните! Задание 3. Заполните таблицу:

Элемент-неметалл

Продолжайте изучать!

Механизм образования ковалентной неполярной связи

Рассмотрим механизм образования ковалентной неполярной связи на примере молекулы водорода H 2 . (Объясните, почему в молекуле водорода присутствует ковалентная неполярная связь?). В состав молекулы Н 2 входит два атома водорода: Н и Н. Изобразите электронно-графические формулы строения каждого атома:

Н Н

Как видно из построенных вами электронно-графических формул, число неспаренных электронов в каждом атоме водорода равно________. Соедините неспаренные электроны каждого атома волнистой чертой. У вас получилось схематическое изображение образования ковалентной неполярной связи в молекуле водорода.

Подведём итог! У каждого атома водорода______ неспаренный электрон, расположенный на_____ энергетическом уровне. На этом энергетическом уровне могут находиться только два электрона. Следовательно, атому водорода для завершения энергетического уровня необходим ещё ______ электрон. Между атомами водорода в процессе возникновения химической связи образуется общая электронная пара, которая в равной степени принадлежит каждому атому водорода. В результате у каждого атома – ______ электрона. Поскольку оба атома водорода обладают одинаковым значением ЭО, то общая электронная пара не смещается в сторону какого-либо атома. Поэтому данный тип связи и называется ковалентной неполярной связью. Электронная схема образования ковалентной неполярной связи в молекуле водорода выглядит так:

Н . + . Н  Н : Н. Если заменить общую электронную пару чертой, вы получите структурную формулу молекулы: Н – Н. Если общих электронных пар несколько, каждая пара заменяется чертой.

Выполните!

Задание 4 . Изобразите механизм образования ковалентной неполярной связи в молекулах Cl 2 , O 2 с помощью электронно-графических, электронных и структурных формул. Рядом со схемами укажите: а) число неспаренных электронов каждого атома; б) число электронов на внешнем уровне каждого атома; в) число общих электронных пар в каждой молекуле.

Выполните задание на чистой стр.4

Продолжайте изучать!

Механизм образования ковалентной полярной связи

Рассмотрим механизм образования ковалентной неполярной связи на примере молекулы хлороводорода HCl (Объясните, почему в молекуле хлороводорода присутствует ковалентная полярная связь?). В состав молекулы HCl входит два атома: _____ и ______. Изобразите электронно-графические формулы строения каждого атома:

Как видно из построенных вами формул, атом водорода имеет_____неспаренный электрон, атом хлора - _____неспаренный электрон. Соедините неспаренные электроны каждого атома волнистой чертой. У вас получилось схематическое изображение образования ковалентной поляной связи в молекуле хлороводорода.

Подведём итог! У атома водорода______ неспаренный электрон, расположенный на_____ энергетическом уровне, у атома хлора______неспаренный электрон, расположенный на______энергетическом уровне. Следовательно, атому водорода и атому хлора для завершения энергетического уровня необходим ещё ______ электрон. Между атомами водорода в процессе возникновения химической связи образуется общая электронная пара, которая принадлежит и атому водорода, и атому хлора. В результате у каждого атома – завершённая электронная оболочка. Общая электронная пара в случае ковалентной полярной связи смещается в сторону более электроотрицательного элемента. Поскольку из двух атомов, H и Cl, наибольшей ЭО обладает атом_______, то общая электронная пара смещается в сторону атома_______. Электронная схема образования ковалентной неполярной связи в молекуле водорода выглядит так:

Н . + . Cl  Н : Cl ( на электронной схеме общую электронную пару изображают ближе к более ЭО атому ). Если заменить общую электронную пару чертой, вы получите структурную формулу молекулы: Н – Cl. В структурной формуле смещение общей электронной пары показывают с помощью стрелки: HCl. В результате смещения электронной пары каждый атом в молекуле приобретает частичный заряд: водород – частичный положительный заряд (ему легче «дышать» после смещения электронной пары), хлор – частичный отрицательный заряд (он перетягивает на себя «лишний груз»), т.е. образуются два «полюса». Поэтому данный тип связи и называется ковалентной полярной связью.

P.S. Если число неспаренных электронов атома1 больше, чем число неспаренных электронов атома2, необходимо взять такое количество атомов2, чтобы число неспаренных электронов совпадало.

Выполните!

Задание 5. Изобразите механизм образования ковалентной полярной связи в молекулах HBr, H 2 S с помощью электронно-графических, электронных и структурных формул. Рядом со схемами укажите: а) число неспаренных электронов каждого атома; б) число электронов на внешнем уровне каждого атома; в) в сторону какого атома смещаются общие электронные пары. Ответ поясните.

При нехватке места используйте оборотную сторону листа.

Оценка учителя

Ионная химическая связь

Изучите!

Ионная связь – это химическая связь, возникающая между ионами за счёт сил электростатического притяжения. Ионы – заряженные частицы, которые образуются при отдаче или присоединении электронов атомом. Атомы химического элемента отдают электроны только с внешнего энергетического уровня, а соответственно и принимают электроны также на внешний энергетический уровень. Если атом химического элемента отдаёт электроны, он превращается в положительно заряженный ион («радуется», что скинул «ношу») Например: Na 0 – 1е Na + . Положительно заряженные ионы называются катионами . Заряд катиона равен числу отданных электронов.(! Атомы всех металлов всегда только отдают электроны и всегда превращаются в катионы !) Если атом химического элемента присоединяет электроны, он превращается в отрицательно заряженный ион (взял на себя «лишний груз» и поэтому «расстроен»). Например: S 0 + 2 eS -2 . Отрицательно заряженные ионы называются анионами . Заряд аниона равен числу принятых электронов.

Выполните!

Задание 1 . Запишите в тетрадь определения: а) ионная связь; б) ионы. Составьте схему «Классификация ионов». Запишите пояснения.

Задание 2. Выпишите в схему из предложенного ряда ионов катионы и анионы: Na + ; S -2 ; N +5 ; Cl - ; Ca +2 ; Al +3 ; P -3 ; O -2 ; S +4 ; F - .

Задание 3. Начертите в тетради и заполните таблицу 1.

Таблица 1.

Атом хим.элемента

Изучите!

Механизм образования ионной связи

Рассмотрим механизм образования ионной связи на примере хлорид лития LiCl. Данное соединение образовано ионами лития и ионами хлора. Покажем образование этих ионов с помощью электронно-графических формул:

Li 0 Li +

1 s 2 2s 1 1s 2 (электронная конфигурация атома благородного газа гелия)

Cl 0 Cl - - 1е

Cl 0 Cl -

1 s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6

Ионная связь возникает между образовавшимися ионами лития Li + и хлора Cl - . Понятно, что противоположно заряженные частицы притягиваются друг к другу и удерживаются за счёт сил электростатического притяжения. Весь механизм образования ионной связи можно показать в виде краткой схемы:

Li 0 – 1 eLi + ионная связь

Cl 0 +1 eCl -

Выполните! Задания, приведённые на обороте, выполните в тетради

Задание 4. (Выполните это задание, если вы находитесь на I варианте). Покажите образование ионной связи между атомами Na и S. Обратите внимание на количество электронов, которое отдаст натрий и на количество электронов, которое принимает сера…Одного атома натрия явно недостаточно…(Это была подсказка). После выполнения данного задания ответьте на вопросы:

Сколько атомов натрия необходимо взять для образования ионной связи между ним и серой? Почему?

Конфигурацию какого благородного газа принимает ион серы?

Объясните почему атом натрия отдает электроны? Почему атом серы принимает электроны?

Задание 5. (Выполните это задание, если вы находитесь на II варианте). Покажите образование ионной связи между атомами Na и N. Обратите внимание на количество электронов, которое отдаст натрий и на количество электронов, которое принимает азот…Одного атома натрия явно недостаточно…(Это была подсказка). После выполнения данного задания ответьте на вопросы:

Сколько атомов натрия необходимо взять для образования ионной связи между ним и азотом? Почему?

Конфигурацию какого благородного газа принимает ион натрия?

Конфигурацию какого благородного газа принимает ион азота?

Объясните почему атом натрия отдает электроны? Почему атом азота принимает электроны?

Задание 6. Изобразите схемы строения следующих ионов: Mg +2 ; O -2 ; Ca +2 ; F - . Запишите для них сокращенные электронные формулы и укажите, конфигурациям каких благородных газов соответствуют конфигурации данных ионов. Составьте формулы всех возможных соединений, которые могут быть образованы данными ионами.

Задание 7. Какие ионы могут иметь конфигурацию 1 s 2 2s 2 2p 6 (электронная конфигурация атома неона). Приведите примеры не менее трёх катионов и трёх анионов.

Домашнее задание! Выучить тему «Ионная химическая связь». Подготовиться к с/р по темам «Электроотрицательность химических элементов», «Ковалентная химическая связь», «Ионная связь».

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Химия. Неорганическая химия. 8 класс: учебник для общеобразоват. учреждений/Рудзитис, Фельдман - 13е издание-М: просвещение, 2009- 176с

Пример 2.1. Напишите электронную формулу Cr в устойчивых степенях окисления. Приведите примеры соединений хрома в этих степенях окисления.

Р е ш е н и е

Для хрома характерны следующие степени окисления: 0, +2, +3, +6.

Электронные формулы хрома в этих степенях окисления следующие:

Cr 0 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 ,

Cr +2 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 4 ,

Cr +3 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 3 ,

Cr +6 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 .

Нулевая степень окисления хрома проявляется в простом веществе, а также в карбониле .

Степень окисления +2 хром имеет в гидроксиде Cr(OH) 2 , солях типа CrCl 2 и др.

Примером соединения хрома в степени окисления +3 может служить оксид Cr 2 O 3 . Эта степень окисления наиболее характерна для хрома.

Степень окисления +6 проявляется в оксиде CrO 3 , хроматах типа K 2 CrO 4 и др.

Пример 2.2. С позиций метода валентных связей (ВС) покажи-те образование молекулы ВН 3 .Какие орбитали соединяющихся атомов участвуют в образовании связей? Какие и сколько - или -связей содержит молекула? Сколько связей в молекуле?

Какова пространственная структура молекулы? Каков тип гибридизации центрального атома в указанном соединении (если есть)? Отметьте полярность связей и полярность молекулы в целом.

Р е ш е н и е

Бор и водород имеют следующие электронные формулы:

1 Н: 1s 1

5 В: 1s 2 2s 2 2p 1

В невозбужденном состоянии атом бора имеет один неспаренный электрон. Для образования трех связей необходимо распаривание 2s -электронов с переходом одного из них на 2р -орбиталь:

5 В*: 1s 2 2s 1 2p 2

2р

Для образования трех одинаковых связей В–Н необходима гибридизация одного 2s и двух 2р -орбиталей – sp 2 -гибридизация с образованием трех гибридных орбиталей, расположенных в одной плоскости под углом 120 о относительно друг друга:

Образованные гибридные орбитали перекрываются с s -орбиталями атома водорода с образованием трех -связей:

Молекула ВН 3 имеет плоское треугольное строение.

Для определения полярности связей В-Н необходимо сравнить значения ОЭО атомов В и Н; ОЭО(В) = 2,0; ОЭО(Н) = 2,1. Поскольку электроотрицательность водорода больше, то связь В–Н будет полярной. Однако в целом молекула ВН 3 не обладает полярностью, так как полярность связей В–Н, направленных к вершинам правильного треугольника, взаимно компенсируется.

Таким образом, в образовании молекулы ВН 3 принимают участие s - орбитали атома Н и sp 2 -гибридные орбитали бора. Молекула ВН 3 не полярна, хотя содержит три полярные -связи, имеет плоскую треугольную структуру. Атом В находится в состоянии sp 2 -гибридизации.

Пример 2.3. Используя значения относительной электроотри-цательности атомов, расположите соединения HF, HCl, HBr, HI в порядке возрастания ионности связи. К какому из соединяющихся атомов смещено электронное облако и почему?

Р е ш е н и е

О степени ионности связи можно судить на основе разности относительных электроотрицательностей атомов:

ОЭО: Н – 2,1; F – 4; Cl – 3,0; Br – 2,8; I – 2,5.

Связь: HF HCl HBr HI

ОЭО: 1,9 0,9 0,7 0,4

Следовательно, в порядке возрастания ионности связей указанные молекулы можно расположить в ряд: HI – HBr – HCl – HF; электронная плотность при образовании химической связи смещается к более электроотрицательному атому. Поэтому в HF электронная плотность смещена к F; в HCl – к Cl; в HBr – к Br; в HI – к I.

Пример 2.4. В указанном комплексном соединении определите степени окисления всех составляющих, укажите комплексообра-зователь, лиганды, ионы внешней и внутренней сфер и координационное число, заряд комплексообразователя.

Запишите уравнение диссоциации данного комплексного соединения. Назовите это соединение.

Основные типы химической связи .

Вам известно, что атомы могут соединяться друг с другом с образованием как простых, так и сложных веществ. При этом образуются различного типа химические связи: ионная, ковалентная (неполярная и полярная), металлическая и водородная. Одно из наиболее существенных свойств атомов элементов, определяющих, какая связь образуется между ними – ионная или ковалентная, - это электроотрицательность, т.е. способность атомов в соединении притягивать к себе электроны.

Условную количественную оценку электроотрицательности дает шкала относительных электроотрицательностей.

В периодах наблюдается общая тенденция роста электроотрица-тельности элементов, а в группах – их падения. Элементы по электроот-рицательностям располагают в ряд, на основании которого можно сравнить электроотрицательности элементов, находящихся в разных периодах.

Тип химической связи зависит от того, насколько велика разность значений электроотрицательностей соединяющихся атомов элементов. Чем больше отличаются по электроотрицательности атомы элементов, образующих связь, тем химическая связь полярнее. Провести резкую границу между типами химических связей нельзя. В большинстве соединений тип химической связи оказывается промежуточным; например, сильнополярная ковалентная химическая связь близка к ионной связи. В зависимости от того, к какому из предельных случаев ближе по своему характеру химическая связь, ее относят либо к ионной, либо к ковалентной полярной связи.

Ионная связь.

Ионная связь образуется при взаимодействии атомов, которые резко отличаются друг от друга по электроотрицательности. Например, типичные металлы литий(Li), натрий(Na), калий(K), кальций (Ca), стронций(Sr), барий(Ba) образуют ионную связь с типичными неметаллами, в основном с галогенами.

Кроме галогенидов щелочных металлов, ионная связь также образуется в таких соединениях, как щелочи и соли. Например, в гидроксиде натрия(NaOH) и сульфате натрия(Na 2 SO 4) ионные связи существуют только между атомами натрия и кислорода (остальные связи – ковалентные полярные).­­­ ­ ­­ ­­ ­

Ковалентная неполярная связь.

При взаимодействии атомов с одинаковой электроотрица-тельностью образуются молекулы с ковалентной неполярной связью. Такая связь существует в молекулах следующих простых веществ: H 2 , F 2 , Cl 2 , O 2 , N 2 . Химические связи в этих газах образованы посредством общих электронных пар, т.е. при перекрывании соответствующих электронных облаков, обусловленном электронно-ядерным взаимодей-ствием, которые осуществляет при сближении атомов.

Составляя электронные формулы веществ, следует помнить, что каждая общая электронная пара – это условное изображение повышенной электронной плотности, возникающей в результате перекрывания соответствующих электронных облаков.

Ковалентная полярная связь.

При взаимодействии атомов, значение электроотрецательностей которых отличаются, но не резко, происходит смещение общей электронной пары к более электроотрицательному атому. Это наиболее распространенный тип химической связи, которой встречается как в неорганических, так и органических соединениях.

К ковалентным связям в полной мере относятся и те связи, которые образованы по донорно-акцепторному механизму, например в ионах гидроксония и амония.

Металлическая связь.

Связь, которая образуется в результате взаимодействия относите-льно свободных электронов с ионами металлов, называются металлической связью. Этот тип связи характерен для простых веществ- металлов.

Сущность процесса образования металлической связи состоит в следующем: атомы металлов легко отдают валентные электроны и превращаются в положительные заряженные ионы. Относительно свобо-дные электроны, оторвавшиеся от атома, перемещаются между положи-тельными ионами металлов. Между ними возникает металлическая связь, т. е. Электроны как бы цементируют положительные ионы кристал-лической решетки металлов.

Связь, которая образуется между атомов водорода одной молекулы и атомом сильно электроотрицательного элемента (O, N, F) другой молекулы, называется водородной связью.

Может возникнуть вопрос: почему именно водород образует такую специфическую химическую связь?

Это объясняется тем, что атомный радиус водорода очень мал. Кроме того, при смещении или полной отдаче своего единственного электрона водород приобретает сравнительно высокий положительный заряд, за счет которого водород одной молекулы взаимодействует с атомами электроотрицательных элементов, имеющих частичный отрицательный заряд, выходящий в состав других молекул (HF, H 2­ O, NH 3).

Рассмотрим некоторые примеры. Обычно мы изображаем состав воды химической формулой H 2 O. Однако это не совсем точно. Правильнее было бы состав воды обозначать формулой (H 2 O)n, где n = 2,3,4 и т. д. Это объясняется тем, что отдельные молекулы воды связаны между собой посредством водородных связей.

Водородную связь принято обозначать точками. Она гораздо более слабая, чем ионная или ковалентная связь, но более сильная, чем обычное межмолекулярное взаимодействие.

Наличие водородных связей объясняет увеличения объема воды при понижении температуры. Это связано с тем, что при понижении температуры происходит укрепление молекул и поэтому уменьшается плотность их «упаковки».

При изучении органической химии возникал и такой вопрос: почему температуры кипения спиртов гораздо выше, чем соответствующих углеводородов? Объясняется это тем, что между молекулами спиртов тоже образуются водородные связи.

Повышение температуры кипения спиртов происходит также всле-дствие укрупнения их молекул.

Водородная связь характерна и для многих других органических соединений (фенолов, карбоновых кислот и др.). Из курсов органической химии и общей биологии вам известно, что наличием водородной связи объясняется вторичная структура белков, строение двойной спирали ДНК, т. е. явление комплиментарности.