Хімічні зв'язку -хімічний зв'язок - взаємне притягання атомів, що приводить до утворення молекул і кристалів.

В даний час недостатньо вказати наявність хімічного зв'язку, а необхідно уточнити її тип: іонна, ковалентний, диполь-дипольна, металева ковалентний зв'язок утворюється за рахунок загальних електронних пар, що виникають в оболонках пов'язують атомів.

Вона може бути утворена атомами одного разом ж елемента і тоді вона неполярная; наприклад, така ковалентний зв'язок існує в молекулах одноелементні газів H 2, O 2, N 2, Cl 2 і ін.

Ковалентний зв'язок може бути утворена атомами різних елементів, подібних за хімічною характеру, і тоді вона полярна; наприклад, така ковалентний зв'язок існує в молекулах H 2 O, NF 3, CO 2. Ковалентний зв'язок утворюється між атомами елементів, що володіють електронегативним характером

електронегативність- це здатність атомів хімічного елемента відтягувати до себе загальні електронні пари, які беруть участь в утворенні хімічного зв'язку

металева зв'язок виникає в результаті часткової делокалізації валентних електронів, які досить вільно рухаються в решітці металів, електростатично взаємодіючи з позитивно зарядженими іонами. Сили зв'язки не локалізовані і не спрямовані, а делокалізірованние електрони обумовлюють високу тепло- і електропровідність.

Іонна зв'язок - окремий випадок ковалентного, коли утворилася електронна пара повністю належить більш електронегативного атома, котра зводиться аніоном. Основою для виділення зв'язку з цим в окремий тип є та обставина, що з'єднання з таким зв'язком можна описувати в електростатичному наближенні, вважаючи іонну зв'язок обумовленої тяжінням позитивних і негативних іонів. Взаємодія іонів протилежного знака не залежить від напрямку, а кулонівських сили не мають властивість насиченості. Тому кожен іон в іонному поєднанні притягує таке число іонів протилежного знака, щоб утворилася кристалічна решітка іонного типу. В іонному кристалі немає молекул. Кожен іон оточений певним числом іонів іншого знака (координаційне число іона). Іонні пари можуть існувати в газоподібному стані у вигляді полярних молекул. У газоподібному стані NaCl має дипольний момент ~ 3 ∙ 10 -29 Кл ∙ м, що відповідає зсуву 0,8 заряду електрона на довжину зв'язку 0,236 нм від Na до Cl, т. Е. Na 0,8+ Cl 0,8.

Водневий зв'язок. Її утворення обумовлено тим, що в результаті сильного зсуву електронної пари до електронегативного атома атом водню, що володіє ефективним позитивним зарядом, може взаємодіяти з іншим електронегативний атомом (F, O, N, рідше Cl, Br, S). Енергія такого електростатичного взаємодії становить 20-100 кДж ∙ моль -1. Водневі зв'язки можуть бути внутрішньо-і міжмолекулярними. Внутрішньомолекулярна воднева зв'язок утворюється, наприклад, в ацетилацетон і супроводжується замиканням циклу

Молекули карбонових кислот в неполярних розчинниках димеризуется за рахунок двох водневих зв'язків

Виключно важливу роль воднева зв'язок грає в біологічних макромолекулах, таких неорганічних з'єднаннях як H 2 O, H 2 F 2, NH 3. За рахунок водневих зв'язків вода характеризується такими високими в порівнянні з H 2 Е (Е \u003d S, Se, Te) температурами плавлення і кипіння. Якби водневі зв'язку були відсутні, то вода плавилася б при -100 ° С, а кипіла при -80 ° С.

Ван-дер-ваальсова (межмолекулярная) зв'язок - найбільш універсальний вид міжмолекулярної зв'язку, обумовлений дисперсійними силами (індукований диполь - індукований диполь), індукційним взаємодією (постійний диполь - індукований диполь) і орієнтаційний взаємодією (постійний диполь - постійний диполь). Енергія ван дер Ваальсових зв'язку менше водневої і становить 2-20 кДж ∙ моль -1.

Варіант 1

1. Визначте тип хімічного зв'язку в сполуках N₂, KF, HF, NH₃ і H₂S. Напишіть структурні і електронні формули сполук NH₃ і HF.

2. Зобразіть електронні формули нейтрального атома і іона літію. Чим різниться будова цих частинок?
Li: 1s2 2s1 - нейтральний атом літію
Катіон літію (віддав один електрон): Li +: 1s2 2s0

3. Визначте тип кристалічної решітки, характерною для кожного з наступних речовин: хлориду калію, графіту, цукру, йоду, алмазу.
KCl- іонна решітка, атомна, цукор - молекулярна, йод - молекулярна, алмаз - атомна.

Варіант 2

1. З наведених формул речовин випишіть тільки формули сполук з ковалентним полярної зв'язком: CO₂, PH₃, H₂, OF₂, O₂, KF, NaCl.
CO2, PH3, OF2

2. Складіть електронні формули молекул хлору Cl₂, сірководню H₂S і фосфіну PH₃.

3. На конкретних прикладах порівняйте фізичні властивості речовин, що мають молекулярну і кристалічну решітку.

варіант 3

1. Визначте вид хімічного зв'язку в сполуках SO₃, NCl₃, ClF₃, Br₂, H₂O і NaCl.

2. Складіть електронні формули молекул йоду I₂, води і метану CH₄.

3. На конкретних прикладах покажіть, як залежать деякі фізичні властивості речовин від типу їх кристалічної решітки.

варіант 4

1. З наведених формул речовин випишіть тільки формули сполук з ковалентним неполярной зв'язком: I₂, HCl, O₂, NH₃, H₂O, N₂, Cl₂, PH₃, NaNO₃.
I2, O2, N2, Cl2

"Хімія. 8 клас". О.С. Габрієлян

Утворення хімічного зв'язку між атомами елементів

Питання 1 (1).
Так як значення ЕО водню і фосфору однакові, то хімічний зв'язок в молекулі PH 3 буде ковалентного неполярной.

Питання 2 (2).
І. а) в молекулі S 2 зв'язок ковалентная неполярная, Тому що вона утворена атомами одного і того ж елемента. Схема освіти зв'язку буде наступною: Сірка - елемент головної підгрупи VI групи. Атоми сірки мають по 6 електронів на зовнішній оболонці. Непарних електронів буде два (8 - 6 \u003d 2). Позначимо зовнішні електрони, тоді схема освіти молекули сірки матиме вигляд:

б) в молекулі K 2 O зв'язок іонна, Тому що вона утворена атомами елементів металу та неметалла.
Калій - елемент першої групи головної підгрупи, метал. Його атому легше віддати 1 електрон, ніж прийняти відсутні 7 електронів:

Кисень - елемент головної підгрупи шостої групи, неметалл. Його атому легше прийняти 2 електрони, яких не вистачає до завершення рівня, ніж віддати 6 електронів:

Знайдемо найменше спільне кратне між зарядами утворилися іонів, воно дорівнює 2 (2. 1). Щоб атоми калію віддали 2 електрона, їх потрібно взяти 2, щоб атоми кисню змогли прийняти 2 електрони, необхідно взяти 1 атом, тому схема освіти оксиду калію матиме вигляд:

в) в молекулі H 2 S зв'язок ковалентная полярна, Тому що вона утворена атомами елементів з різною ЕО. Схема утворення хімічного зв'язку буде наступною:
Сірка - елемент головної підгрупи VІ групи. Її атоми мають по 6 електронів на зовнішній оболонці. Непарних електронів буде 2 (8 - 6 \u003d 2).
Водень - елемент головної підгрупи 1 групи. Його атоми містять по 1 електрону на зовнішній оболонці. Непарним є 1 електрон (для атома водню завершеним є двухелектродний рівень).
Позначимо зовнішні електрони атомів сірки і водню, відповідно:

або
H-S-H
У молекулі сірководню загальні електронні пари зміщені в бік більш електронегативного атома - сірки:

1. а) в молекулі N 2 зв'язок ковалентний неполярний, тому що вона утворена атомами одного і того ж елемента. Схема освіти зв'язку наступна:
Азот - елемент головної підгрупи V групи. Його атоми мають 5 електронів на зовнішній оболонці. Неспарених електронів три (8 - 5 \u003d З).
Позначимо зовнішні електрони атома азоту точками:

б) в молекулі Li 3 N зв'язок іонна, тому що вона утворена атомами елементів металу та неметалла.
Літій - елемент головної підгрупи І групи, метал. Його атому легше віддати 1 електрон, ніж прийняти відсутні 7 електронів:

Азот - елемент головної підгрупи V групи, неметалл. Його атому легше прийняти З електрона, яких не вистачає до завершення зовнішнього рівня, ніж віддати п'ять електронів з зовнішнього рівня:

Знайдемо найменше спільне кратне між зарядами утворилися іонів, воно
дорівнює 3 (3: 1 \u003d 3). Щоб атоми літію віддали З електрона, необхідно З атома, щоб атоми азоту змогли прийняти З електрона, необхідний тільки один атом:

в) в молекулі NCl 3 зв'язок ковалентний полярна, тому що вона утворена атомами елементів-неметалів з різними значеннями ЕО. Схема освіти зв'язку наступна:
Азот - елемент головної підгрупи V групи. Його атоми мають по 5 електронів на зовнішній оболонці. Непарних електронів буде три (8-5 \u003d 3).
Хлор - елемент головної підгрупи VII групи. Його атоми містять по 7 електронів на зовнішній оболонці. непарним залишається
1 електрон (8 - 7 \u003d 1). Позначимо зовнішні електрони атомів азоту і хлору, відповідно:

Загальні електронні пари зміщені до атома азоту, як більш електронегативного:

Питання 3 (3).
Зв'язок в молекулі HCl менш полярна, ніж в молекулі HF, тому що в ряді зміни ЕО хлор і водень менш віддалені один від одного, ніж фтор і водень.

Питання 4 (4).
Ковалентний хімічний зв'язок утворюється за рахунок узагальнення зовнішніх електронів. За кількістю загальних електронних пар вона буває одинарної, подвійний або потрійний, а по електронегативності, що утворюють її атомів - ковалентний полярну і ковалентний неполярну.

Приклад 1. Встановити, які з перерахованих нижче молекул F 2, HF, BeF 2, BF 3, PF 3, CF 4 є полярними.

Рішення: Двоатомних молекули, утворені однаковими атомами (F 2) - неполярних, а різними (HF) - полярні. Полярність молекул складаються з трьох і більше атомів визначається їх будовою. Будова молекул BeF 2, BF 3, СF 4 пояснюється із залученням уявлень про гібридизації атомних орбіталей (Відповідно, sp-, sp 2 - і sp 3 - гібридизації). Геометрична сума дипольних моментів зв'язків Е-F в цих молекулах дорівнює нулю, тому вони неполярних.

При утворенні молекули PF 3 має місце перекривання трьох р-орбіталей атома фосфору з електронними р -орбіталямі трьох атомів фтору. В результаті ця молекула має пірамідальну будову. Аналогічного висновку ми приходимо, якщо використовувати для пояснення будови молекули PF 3 уявлень про sp 3 - гібридизації за участю неподіленої електронної пари. Сумарний дипольний момент зв'язків Р-F не дорівнює нулю і ця молекула полярна. Остаточні результати наведеного вище аналізу представлені в таблиці.

Приклад 2. Охарактеризувати валентні можливості атомів кисню і селену.

Рішення. Електронна формула атома кисню 1s 2 2s 2 2р 4. На зовнішньому електронному шарі цього атома знаходяться всього шість електронів, два з яких є неспареними. Тому в своїх з'єднаннях кисень двухвалентен. Це єдино можливе валентний стан атома кисню, оскільки у елементів другого періоду відсутні dорбіталі.

У знаходиться в четвертому періоді атома селену на зовнішньому електронному шарі крім s- і р- орбіталей є також і d- орбіталі, на які при порушенні можуть переходити s- і р- електрони. В результаті, як і в випадку атома сірки (рис. 5.9) селен в своїх з'єднаннях може бути не тільки двовалентним, але також чотирьох- і шестивалентного.

Приклад 3.Розмістіть молекули NH 3, H 2 O, SiH 4, PH 3 в порядку збільшення довжини хімічного зв'язку елемент-водень.

Рішення: Довжина хімічного зв'язку зростає зі збільшенням радіуса атома, пов'язаного з атомом водню. У порядку збільшення довжини зв'язку розташовуються в такий спосіб: H 2 O, NH 3, PH 3, SiH 4.

Приклад 4.Розмістіть молекули O 2, N 2, Cl 2, Br 2 в порядку збільшення енергії хімічного зв'язку.

Рішення. Енергія зв'язку зростає при зменшенні її довжини і збільшення кратності зв'язку. Тому одинарна зв'язок в молекулі хлору міцніша, ніж у молекулі брому. Подвійний зв'язок має місце в молекулі кисню. Цей зв'язок міцніше одинарного зв'язку молекули хлору, але слабкіше потрійний зв'язку в молекулі азоту. Таким чином енергія хімічного зв'язку збільшується в ряду: Br 2, Cl 2, O 2, N 2.

Приклад 5.Встановити тип кристалічної решітки у наступних речовин: графіт, цинк, хлорид цинку, твердий діоксид вуглецю.

Рішення. Графіт, як і алмаз, має атомну кристалічну решітку, а цинк - металеву кристалічну решітку. Хлорид цинку має іонну кристалічну решітку. У вузлах кристалічної решітки твердого оксиду вуглецю (IV) знаходяться молекули СО2, тому ця речовина в твердому стані має молекулярну кристалічну решітку.