Ковалентная связь

Ковалентная химическая связь — это связь, которая образуется между атомами за счёт образования общих электронных пар. Она возникает между неметаллами и имеет два механизма образования: обменный и донорно-акцепторный.

Рассмотрим каждый из них подробнее.

1. Обменный механизм: в нём участвуют два атома, которые имеют неспаренные электроны на внешнем уровне. Эти электроны образуют общую электронную пару, которая связывает оба атома. Например, при взаимодействии атомов водорода (H) образуется молекула водорода (Н₂):

H + H → H : H

2. Донорно-акцепторный механизм: один атом (донор) предоставляет неподелённую электронную пару для образования связи, а другой атом (акцептор) принимает эту пару электронов. Этот механизм используется, например, в образовании иона аммония NH₄⁺. В этом случае атом азота является донором, а ион водорода — акцептором.

Ковалентная связь может быть одинарной, двойной или тройной. Одинарная связь образуется одной общей электронной парой, двойная — двумя, тройная — тремя. Чем больше общих электронных пар, тем прочнее связь.

В зависимости от того, как общие электронные пары распределяются между атомами, ковалентная связь бывает полярной и неполярной.

Неполярная ковалентная связь: возникает между одинаковыми атомами с одинаковой электроотрицательностью. Примером такой связи может служить молекула кислорода (O₂).

Полярная ковалентная связь: образуется между разными атомами с разной электроотрицательностью, когда общая электронная пара смещена к более электроотрицательному атому. Пример — молекула воды (H₂O).

Электроотрицательность — способность атома притягивать к себе общие электронные пары. Чем выше электроотрицательность атома, тем сильнее он притягивает общие электроны.

Полярность молекулы определяется разностью электроотрицательностей атомов, образующих молекулу. Если разность электроотрицательностей равна нулю, то молекула неполярна, если она больше нуля — то полярна.

Свойства ковалентной связи:

— Насыщаемость: атомы способны образовывать ограниченное количество связей. Это связано с тем, что у каждого атома есть ограниченное число валентных электронов, которые могут участвовать в образовании связей.

— Поляризуемость: под действием внешнего электрического поля происходит смещение электронной плотности в молекуле. Это приводит к появлению дипольного момента и изменению свойств молекулы.

Важно понимать, что ковалентные связи играют ключевую роль в формировании молекул и определении их свойств. Они определяют структуру и свойства веществ, таких как газы, жидкости и твёрдые тела. Понимание механизмов образования ковалентных связей помогает лучше понять химические процессы и реакции, происходящие в природе и промышленности.

Вопросы для закрепления материала:

1. Что такое ковалентная связь?
2. Какие механизмы образования ковалентной связи существуют?
3. Как определить, является ли связь полярной или неполярной?
4. Каковы основные свойства ковалентной связи?
5. Приведите примеры ковалентных соединений.

Примеры заданий для практики:

Задание 1. Определите тип химической связи в следующих соединениях: вода (H₂O), аммиак (NH₃), хлорид натрия (NaCl).

Решение:

Вода (H₂O) — полярная ковалентная связь.Аммиак (NH₃) — полярная ковалентная связь.Хлорид натрия (NaCl) — ионная связь.

Задание 2. Напишите схему образования молекулы водорода (H₂) и объясните, почему эта связь является ковалентной.

Решение:

Схема образования молекулы водорода:

H + H → H : H

Связь является ковалентной, так как образуется за счёт общих электронных пар между двумя атомами водорода.