Здравствуйте, дорогие подписчики и гости моего канала. Перед вами вторая часть статьи посвященной теме химических связей. Ранее мы разбирали что же такое химические связи, почему атомы стремятся к образованию химических связей, какие они бывают, а так же подробно разобрали ионную химическую связь. Если вы еще не читали первую часть статьи, то рекомендую ознакомиться с ней по ссылки "Химические связи: Понимание основ химического взаимодействия (часть 1)".
Сегодня мы продолжим подробнее разбираться в определенных видах химических связей и обсудим ковалентные связи (неполярные и полярные). Без лишних слов, приступим.
Ковалентная Неполярная Связь
Ковалентная неполярная связь – это один из фундаментальных видов химических связей, который играет важную роль в построении молекул. Чтобы понять, что представляет собой ковалентная неполярная связь и как она образуется, рассмотрим её основные характеристики и механизм формирования.
Ковалентная неполярная связь – это тип химической связи, при которой атомы совместно используют пару электронов. В отличие от ионной связи, где электроны полностью передаются от одного атома к другому, в ковалентной связи электроны делятся поровну между атомами. Если атомы, участвующие в связи, имеют одинаковый электроный потенциал, связь считается неполярной, так как распределение заряда между ними остается равномерным.
Примеры Ковалентной Неполярной Связи
Классическим примером ковалентной неполярной связи является молекула водорода (H2). Каждый атом водорода имеет один электрон, и когда два атома водорода образуют молекулу, они делятся своими электронами, формируя ковалентную неполярную связь.
Другим примером может служить молекула кислорода (O₂), где два атома кислорода также делятся парами электронов, образуя двойную ковалентную неполярную связь.
Механизм Образования Ковалентной Неполярной Связи
Сближение Атомов: Процесс образования ковалентной неполярной связи начинается с того, что два атома сближаются друг с другом. По мере приближения их атомные орбитали, содержащие неспаренные электроны, начинают взаимодействовать.
Определить число неспареных электронов в атоме (для элементов главных подгрупп), можно по формуле:
8 - № группы = число неспаренных электронов.
Атом будет образовывать, такое же число связей с атомом этого же вида, сколько у него неспареных электронов.
Образование Общей Электронной Области: Когда орбитали перекрываются, атомы начинают делить свои электроны. Эти электроны образуют общую электронную область, которая удерживает атомы вместе. В ковалентной неполярной связи электроны распределены равномерно между атомами, так как их потенциалы одинаковы или близки по значению.
Стабилизация: За счет совместного использования электронной пары атомы достигают более стабильного состояния. Эта стабильность достигается, поскольку каждый атом получает возможность заполнить свою внешнюю электронную оболочку до оптимального уровня (обычно до восьми электронов).
Особенности Ковалентной Неполярной Связи
Равномерное Распределение Электронов: В отличие от полярной связи, где один из атомов притягивает электронную пару сильнее, в неполярной связи электроны распределяются равномерно. Это происходит в молекулах, состоящих из атомов с одинаковым электроным потенциалом, таких как H2, O2, N2 и др.
Отсутствие Зарядовых Центров: В молекулах с ковалентной неполярной связью отсутствуют положительные и отрицательные полюса, что делает их химически нейтральными. Это особенно важно для свойств молекулы, таких как растворимость в различных средах.
Энергетическая Стабильность: Молекулы, содержащие ковалентные неполярные связи, часто обладают высокой энергией связи, что делает их устойчивыми и малореактивными при нормальных условиях. Это объясняет стабильность многих простых молекул, таких как например азот (N₂).
Ковалентные неполярные связи важны в химии, биологии и материалах. Они лежат в основе молекул, составляющих большинство органических и неорганических веществ. Например, углерод-углеродные связи в алканах и алкенах. Понимание механизма образования ковалентной неполярной связии и ее особенностей помогает глубже понять фундаментальные принципы химии и природу молекул, на которых основана наша жизнь.
Ковалентная Полярная Связь.
Ковалентная полярная связь возникает, когда два атома с разной электроотрицательностью делятся общей парой электронов. В отличие от ковалентной неполярной связи, где электроны распределяются поровну между атомами, в полярной связи один из атомов притягивает электронную пару сильнее, что приводит к неравномерному распределению заряда.
Электроотрицательность — это способность атома притягивать к себе общие электроны в молекуле. Чем выше электроотрицательность атома, тем сильнее он притягивает электроны. Разница в электроотрицательностях атомов, участвующих в образовании ковалентной связи, и определяет полярность связи.
Если два атома имеют значительное различие в электроотрицательностях, то общая пара электронов будет смещена в сторону более электроотрицательного атома. Это приводит к появлению частичных зарядов: более электроотрицательный атом приобретает частично отрицательный заряд (δ−, дельта минус), а менее электроотрицательный — частично положительный (δ+, дельта плюс). Таким образом, в молекуле возникает дипольный момент, что является ключевым признаком полярной связи.
Механизм Образования Ковалентной Полярной Связи
Сближение Атомов: Когда два атома с разной электроотрицательностью сближаются, их внешние электронные оболочки начинают взаимодействовать. Этот процесс запускает образование общей электронной пары, которая будет удерживать атомы вместе.
Формирование Диполя: Из-за разницы в электроотрицательности общая электронная пара будет смещена в сторону более электроотрицательного атома. Это создает диполь — молекулу с двумя полюсами, один из которых имеет частичный положительный заряд, а другой — частичный отрицательный.
Стабилизация Связи: Несмотря на неравномерное распределение электронной плотности, ковалентная полярная связь является прочной благодаря электростатическому взаимодействию между противоположными частичными зарядами. Эта связь позволяет молекулам существовать в стабильном состоянии и выполнять важные химические функции.
Примеры Ковалентной Полярной Связи
Примером ковалентной полярной связи является молекула воды (H₂O). Вода состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Кислород имеет значительно более высокую электроотрицательность по сравнению с водородом, поэтому общие электронные пары в молекуле воды смещены к кислороду. Это создает частичный отрицательный заряд на атоме кислорода и частичные положительные заряды на атомах водорода, что делает молекулу воды полярной.
Другой пример — молекула хлороводорода (HCl), где атом хлора (Cl) более электроотрицателен, чем атом водорода (H). В результате электронная пара смещается к атому хлора, что создает диполь с отрицательным зарядом на хлоре и положительным — на водороде.
Валентность и ее значение в ковалентных полярных связях
Валентность — это число химических связей, которые атом может образовать. Она определяется количеством неспаренных электронов на внешней оболочке атома. В контексте ковалентной полярной связи валентность определяет количество общих электронных пар, которые атом может делить с другими атомами.
Например, атом кислорода имеет валентность 2, так как у него два неспаренных электрона. Эти электроны образуют две ковалентные полярные связи с атомами водорода в молекуле воды. Таким образом, валентность кислорода позволяет ему создать стабильную молекулу с полярными связями, что обеспечивает существование воды в виде диполя.
Ковалентная полярная связь — это важный тип химической связи, который характеризуется неравномерным распределением электронной плотности между атомами с разной электроотрицательностью. Этот тип связи играет решающую роль в создании молекул с дипольными моментами, что влияет на физико-химические свойства веществ, включая их растворимость, точку кипения и химическую реактивность.
Продолжение следует...