В прошлый раз мы рассмотрел с вами ионную связь. А какая связь между атомами элементов-неметаллов? Отвечаю: ковалентная связь! Она делится на полярную и неполярную. Предлагаю сначала рассмотреть образование связи в простых молекулах неметаллов, в которых два атома одного и того элемента (Н2, Сl2, N2, F2), то есть неполярную связь.
Для примера возьмем молекула фтора F2.
Атом фтора находится в VllA группе и имеет семь электронов на валентном энергетическом уровне (внешнем), у всех атомов есть пара, кроме одного (неспаренный электрон).
Как я писал в прошлых статьях, все атомы любого элемента стремятся быть как инертные газы, то есть в своем строении иметь все заполненные энергетические уровни (8 электронов). У фтора не хватает одного электрона до "идеального" строения атома, поэтому другой атом фтора делится своим электроном, образуя при этом общую электронную пару.
Химическую связь, при которой образуются общие электронные пару, называют ковалентной или атомной.
Аналогично молекуле фтора образуется и двухатомная молекула водорода Н2 :
В заключении рассмотрим образование молекулы азота N2. Тут уже больше неспаренных электронов, поэтому ковалентная связь будет образовываться немного по-другому.
1. Азот — это элемент главной подгруппы V группы (VA группы). Его атомы имеют по пять электронов на внешнем уровне. Чтобы определить число неспаренных электронов, воспользуемся формулой:
8 - N = число неспаренных электронов,
где N — номер группы химического элемента.
Следовательно, атомы азота будут иметь (8-5 = 3) три неспаренных электрона.
2. Запишем электронные формулы внешнего слоя так, чтобы неспаренные электроны были обращены к соседнему знаку:
3. Запишем электронную и структурную формулы образовавшейся молекулы:
Если атомы связаны между собой одной общей электронной парой, то такую ковалентную связь называют одинарной, если двумя — двойной, если тремя — тройной.
Сейчас настало время перейти к ковалентной полярной связь. Тут все просто, алгоритм практически такой же. Ковалентная полярная связь - это связь между разными атомами элементов-неметаллов (HCl, CCl4, SO3).
Рассмотрим, например, образование молекулы хлороводорода НСl из атомов водорода и хлора.
1. У атома водорода на единственном уровне только один электрон, и до его завершения ему не хватает ещё одного электрона. У атома хлора на внешнем уровне — семь электронов, и ему также недостает до завершения одного электрона.
2. Атомы водорода и хлора объединяют свои непарные электроны и образуют одну общую электронную пару, т. е. возникает ковалентная связь:
Структурная формула H-Cl.
3. Так как ковалентная связь образуется между атомами разных элементов-неметаллов, то общая электронная пара будет принадлежать взаимодействующим атомам уже не в равной степени. Для того чтобы качественно определить, какому из этих атомов общая электронная пара будет принадлежать в большей мере, используют понятие электроотрицательность.
Электроотрицательность - это способность атомов химического элемента смещать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи.
Электроотрицательность изменяется, как неметаллические свойства у элементов-неметаллов.
Пользуясь рядом ЭО, можно определить, куда смещаются общие электронные пары. Они всегда смещены к атомам элемента с большей ЭО. Например, в молекуле хлороводорода НС1 общая электронная пара смещена к атому хлора, так как его ЭО больше, чем у водорода. В результате на атомах образуются частичные заряды, в молекуле возникают два полюса — положительный и отрицательный. Поэтому такую ковалентную связь называют полярной.
Смещение общих электронных пар в случае ковалентной полярной связи иногда обозначают стрелками, а частичный заряд — греческой буквой δ («дельта»):
В формулах соединений химический знак менее электроотрицательного элемента пишут первым. Так как ковалентная полярная связь является разновидностью ковалентной связи, то алгоритм рассуждений для её схематического изображения такой же, как и для ковалентной неполярной связи, только в этом случае добавится ещё один шаг — четвёртый: по ряду ЭО определим более электроотрицательный элемент и отразим полярность связи в структурной формуле стрелкой и обозначением частичных зарядов.
Например, рассмотрим алгоритм схематического изображения образования связи для соединения OF2 — фторида кислорода.
1. Кислород — это элемент главной подгруппы VI группы (VIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. Его атомы имеют по шесть электронов на внешнем электронном слое. Непарных электронов будет: 8-6 = 2.
Фтор — элемент главной подгруппы VII группы (VIIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. Его атомы содержат по семь электронов на внешнем электронном слое. Непарным является один электрон.
2. Запишем знаки химических элементов с обозначением внешних электронов:
3. Запишем электронную и структурную формулы образовавшихся молекул:
4. По ряду ЭО определим, что общие электронные пары будут смещены от кислорода к фтору, как к более электроотрицательному элементу, т. е. связь будет ковалентной полярной.
Число ковалентных связей, которыми атом одного химического элемента связан с атомами этого же или других элементов, называется валентностью.
Атом водорода образует только одну ковалентную связь с другими атомами. Поэтому говорят, что водород одновалентен. Атом кислорода связан с другими атомами двумя химическими связями — он двухвалентен и etc.
Является ли валентность постоянной величиной? Отвечаю: оказывается для водорода и кислорода это утверждение подойдет, но вот для азота и углерода нет, так как эти элементы могут проявлять и другие значения валентности. Например, азот может быть одно-, двух-, трёх-, четырёх-, пятивалентен. Его соединения с кислородом будут иметь разный состав. Следовательно, различают:
- элементы с постоянной валентностью (например, одновалентные: Н, F; двухвалентные: О, Be; трёхвалентные: В, А1);
- элементы с переменной валентностью (например, S проявляет валентности II, IV, VI; С1 — валентности I, III, V и VII).
Давайте научимся выводить формулы двухэлементных соединений по валентности.
Для вывода формулы соединения фосфора с кислородом, в котором фосфор пятивалентен, порядок действий следующий:
- запишем рядом знаки элементов:
PO - над знаками римскими цифрами обозначим валентности элементов:
P(V)O(II) - Ставим значения валентностей крест на крест:
P2O5
Знание валентности химических элементов необходимо для того, чтобы верно записать формулу вещества. Однако справедливо и обратное: по формуле вещества можно определить валентность одного из элементов, если известна валентность другого. Например, определим валентность серы в соединении, формула которого SО3:
- над знаком кислорода в формуле обозначим его валентность, так как она постоянна, а потому известна:
SO3(II) - определим общее число валентностей всех атомов кислорода:
два умножаем на три получаем шесть. - разделим полученное число на число атомов серы — это и будет значение её валентности:
шесть делим на один получаем шесть. - запишем валентность серы над её знаком в формуле:
S(VI)O3(II).
Если статья помогла, то ставь лайк, пиши комментарий и помоги распространить статью дальше!
С наилучшими пожеланиями, твой карманный репетитор!
Читай также:
Электроны на внешнем электронном уровне у атомов разных элементов
Типы химических связей в молекулах. Ионная связь.
