Реклама

  •  

    Материал из Гипермаркет знаний

     

    Реклама

    Учение о химической связи составляет основу всей теоретической химии.

    Под химической связью понимают такое взаимо действие атомов, которое связывает их в молекулы, ионы, радикалы. кристаллы.

    Различают четыре типа химических связей: ионную, ковалентную, металлическую и водородную.

    Ионная химическая связь

    Ионная химическая связь — это связь, образовавшаяся за счет электростатического притяжения катионов к анионам.

    Как вы знаете, наиболее устойчивой является такая электронная конфигурация атомов, при которой на внешнем электронном уровне, подобно атомам благородных газов, будет находиться 8 электронов (или для первого энергетического уровня — 2). При химических взаимодействиях атомы стремятся приобрести именно такую устойчивую электронную конфигурацию и часто достигают этого или в результате присоединения валентных электронов от других атомов (процесса восстановления), или в результате отдачи своих валентных электронов (процесса окисления). Атомы, присоединившие «чужие» электроны, превращаются в отрицательные ионы, или анионы. Атомы, отдавшие свои электроны, превращаются в положительные ионы, или катионы. Понятно, что между анионами и катионами возникают силы электростатического притяжения, которые и будут удерживать их друг около друга, осуществляя тем самым ионную химическую связь.

    Так как катионы образуют в основном атомы металлов, а анионы — атомы неметаллов, логично сделать вывод, что этот тип связи характерен для соединений типичных металлов (элементы главных подгрупп I и II групп, кроме магния и бериллия Ве) с типичными неметаллами (элементы главной подгруппы VII группы). Классическим примером является образование галогенидов щелочных металлов (фторидов, хлоридов и др.). Например, рассмотрим схему образования ионной связи в хлориде натрия:

    Два разноименно заряженных иона, связанные силами притяжения, не теряют способности взаимодействовать с противоположно заряженными ионами, вследствие чего образуются соединения с ионной кристаллической решеткой. Ионные соединения представляют собой твердые, прочные, тугоплавкие вещества с высокой температурой плавления.

    Растворы и расплавы большинства ионных соединений — электролиты. Такой тип связи характерен для гидроксидов типичных металлов и многих солей кислородсодержащих кислот. Однако при образовании ионной связи не происходит идеального (полного) перехода электронов. Ионная связь является крайним случаем ковалентной полярной связи.

    В ионном соединении ионы представлены как бы в виде электрических зарядов со сферической симметрией электрического поля, одинаково убывающего с увеличением расстояния от Центра заряда (иона) в любом направлении. Поэтому взаимодействие ионов не зависит от направления, то есть ионная связь, в отличие от ковалентной, будет ненаправленной.

    Ионная связь существует также в солях аммония, где нет атомов металлов (их роль играет катион аммония).

    Ковалентная химическая связь

    Ковалентная химическая связь — это связь, возникаю щая между атомами за счет образования общих электронных пар.

    В основе ее описания также лежит представление о приобретении атомами химических элементов энергетически выгодной и устойчивой электронной конфигурации из восьми электронов (для атома водорода из двух). Такую конфигурацию атомы получают не путем отдачи или присоединения электронов, как в случае ионной связи, а посредством образования общих электронных пар. Механизм образования такой связи может быть обменный или донорно-акцепторный.

    Обменный механизм действует, когда атомы образуют общие электронные пары за счет объединения неспаренных электронов. Например:

    1) Н2 — водород:

    Связь возникает за счет образования общей электронной пары из s - и р-электронов (перекрывания s—р-орбиталей):

    Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи рассмотрим на классическом примере образования иона аммония NH4+:

    Донор имеет электронную пару, акцептор — свободную орбитальную, которую эта пара может занять. В ионе аммония все четыре связи с атомами водорода ковалентные: три образовались благодаря созданию общих электронных пар атомом азота и атомами водорода по обменному механизму, одна образовалась по донорно-акцепторному механизму. Все четыре связи N—Н в катионе аммония равноценны.

    Аналогично образуется донорно-акцепторная связь в ионе метиламмония [СН3NH3] + .

    Ковалентные связи классифицируют не только по механизму образования общих электронных пар, соединяющих атомы, но и по способу перекрывания электронных орбита-лей, по числу общих электронных пар, а также по смещению их к одному из связанных атомов.

    По способу перекрывания электронных орбиталей различают ковалентные связи сигма - и пи.

    В молекуле азота одна общая электронная пара образуется за счет сигма-связи (электронная плотность находится в одной области, расположенной на линии, соединяющей ядра атомов; связь прочная).

    Две другие общие электронные пары образуются за счет я-связей, то есть бокового перекрывания р-орбиталей в двух областях; пи-связь менее прочна, чем сигма-связь.

    В молекуле азота между атомами существует одна сигма-связь и две пи-связи, которые находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях (так как взаимодействуют 3 неспаренных р-электрона каждого атома).

    Следовательно, о-связи могут образовываться за счет перекрывания электронных орбиталей:

     



  • На главную
     
    [© 2014 Все о связи