Если вы только начали изучать химию, наверняка сталкивались с путаницей: вроде бы неметалл, а формула то с двойкой, то без. Почему кислород всегда O₂, водород H₂, а сера в обычном состоянии - S (на самом деле S₈, но часто пишут просто S)? Давайте наведем порядок.
Посмотрите на правый верхний угол таблицы Менделеева. Видите эту компанию? Именно там находятся те самые элементы, которые собираются в двухатомные молекулы, к ним же относится водород.
Почему так?
- Водород (H₂): Ему не хватает всего одного электрона до завершения слоя. Он может поделиться своим электроном с таким же, как он, водородом. Возникает прочная ковалентная связь.
- Галогены (F₂, Cl₂ и др.): У них на внешнем уровне 7 электронов. Им тоже нужен всего один электрон, поэтому они объединяются в пары, чтобы создать общую электронную пару, это энергетически выгодно.
- Кислород (O₂): А вот у кислорода 6 электронов на внешнем уровне. Ему нужно целых 2 электрона. Как он выкручивается? Он образует двойную связь с другим атомом кислорода (O=O). Это делает молекулу очень прочной, но при этом реакционноспособной.
- Азот (N₂): У него 5 электронов на внешнем уровне, нужно 3. Два азота соединяются тройной связью (N≡N). Это одна из самых прочных связей в химии, поэтому азот такой инертный (ленивый) и вступает в химические реакции в довольно жестких условиях.
Возникает закономерный вопрос: казалось бы, раз у серы тоже не хватает 2 электронов - она должна вести себя как кислород и образовывать S₂. А фосфор - как азот и образовывать P₂. Но этого не происходит! В чём же дело?
Все дело в размере атомов:
Кислород и азот - маленькие атомы (2-й период). Когда они стоят близко, их электронные облака хорошо «перекрываются»- связь получается крепкой. Поэтому O₂ и N₂ стабильны.
Сера и фосфор - атомы покрупнее (3-й период). Их электронные облака «не дотягиваются» друг до друга так же хорошо. Двойная или тройная связь между ними была бы слабой и ненадёжной. Вместо того чтобы создавать слабые связи, сере и фосфору выгоднее объединиться в группы, где каждый атом держит за руку сразу нескольких соседей.
Правило «двоечников в углу» работает только для элементов 2-го периода, галогенов и плюс водород. Их соседи снизу по таблице -сера, фосфор и другие - слишком большие для этого трюка.
Если подвести итог, то можно сделать вывод: размер атома решает всё. Маленькие атомы - кратные связи и компактные молекулы. Большие атомы -одинарные связи и сложные структуры. Именно поэтому химия такая разнообразная и удивительная))