Зовнішні оболонки всіх елементів, крім благородних газів, є НЕЗАВЕРШЕНИМИ і в процесі хімічної взаємодії вони ЗАВЕРШАЮТЬСЯ.

Хімічний зв'язок утворюється з допомогою електронів зовнішніх електронних оболонок, але здійснюється вона по-різному.

Розрізняють три основні типи хімічного зв'язку:

Ковалентний зв'язок та його різновиди: полярний та неполярний ковалентний зв'язок;

Іонний зв'язок;

Металевий зв'язок.

Іонний зв'язок

Іонний хімічний зв'язок – це зв'язок, що утворився за рахунок електростатичного тяжіння катіонів до аніонів.

Іонна зв'язок виникає між атомами, різко відмінними друг від друга величинами електронегативності, тому пара електронів, що утворює зв'язок, сильно зміщена одного з атомів, отже вважатимуться її належить атому цього елемента.

Електронегативність – це здатність атомів хімічних елементів притягувати до себе свої та чужі електрони.

Природу іонного зв'язку, структуру та властивості іонних сполук пояснюють з позиції електростатичної теорії хімічних зв'язків.

Освіта катіонів: М 0 - n e - = M n+

Утворення аніонів: НМ 0 + n e - = Не M n-

Наприклад: 2Na 0 + Cl 2 0 = 2Na + Cl -

При горінні металевого натрію в хлорі в результаті окислювально-відновної реакції утворюються катіони сильно електропозитивного елемента натрію та аніони сильно-електронегативного елемента хлору.

Висновок: іонний хімічний зв'язок утворюється між атомами металу і неметалу, що сильно відрізняються за електронегативністю.

Наприклад: CaF 2 KCl Na 2 O MgBr 2 і т.д.

Ковалентний неполярний та полярний зв'язок

Ковалентним зв'язком називається зв'язування атомів за допомогою загальних (поділених між ними) електронних пар.

Ковалентний неполярний зв'язок

Розглянемо виникнення ковалентного неполярного зв'язку з прикладу утворення молекули водню із двох атомів водню. Цей процес є типовою хімічної реакцією, оскільки з однієї речовини (атомарного водню) утворюється інше - молекулярний водень. Зовнішньою ознакою енергетичної "вигідності" цього процесу є виділення великої кількості теплоти.

Електронні оболонки атомів водню (з одним s-електроном у кожного атома) зливаються в загальну електронну хмару (молекулярну орбіталь), де обидва електрони "обслуговують" ядра незалежно від того, "своє" це ядро ​​або "чуже". Нова електронна оболонка подібна до завершеної електронної оболонки інертного газу гелію з двох електронів:1s 2 .

Насправді використовують найпростіші методи. Наприклад, американський хімік Дж. Льюїс у 1916 році запропонував позначати електрони крапками поряд із символами елементів. Одна точка означає один електрон. У цьому випадку утворення молекули водню з атомів записується так:

Розглянемо зв'язування двох атомів хлору 17 Cl (заряд ядра Z = 17) у двоатомну молекулу з позицій будови електронних оболонок хлору.

На зовнішньому електронному рівні хлору міститься s 2 + p 5 = 7 електронів. Оскільки електрони нижніх рівнів не беруть участі у хімічному взаємодії, точками позначимо лише електрони зовнішнього рівня. Ці зовнішні електрони (7 штук) можна розмістити у вигляді трьох електронних пар та одного неспареного електрона.

Після об'єднання молекулу з неспарених електронів двох атомів виходить нова електронна пара:

У цьому кожен із атомів хлору перебувають у оточенні ОКТЕТА електронів. У цьому легко переконатися, якщо обвести кухлем будь-який з атомів хлору.

Ковалентний зв'язок утворює лише пара електронів, що знаходиться між атомами. Вона називається поділеною парою. Інші пари електронів називають неподіленими парами. Вони заповнюють оболонки та не беруть участь у зв'язуванні.

Атоми утворюють хімічні зв'язки в результаті усуспільнення такої кількості електронів, щоб придбати електронну конфігурацію, подібну до завершеної електронної конфігурації атомів шляхетних елементів.

За теорією Льюїса і правилом октету зв'язок між атомами може здійснюватися не обов'язково однією, а й двома і навіть трьома поділеними парами, якщо цього вимагає правило октету. Такі зв'язки називаються подвійними та потрійними.

Наприклад, кисень може утворювати двоатомну молекулу з октетом електронів у кожного атома тільки тоді, коли між атомами містяться дві поділені пари:

Атоми азоту (2s 2 2p 3 на останній оболонці) також зв'язуються в двоатомну молекулу, але для організації октету електронів їм потрібно розташувати між собою вже три поділені пари:

Висновок: ковалентний неполярний зв'язок виникає між атомами з однаковою електронегативністю, тобто між атомами одного хімічного елемента – неметал.

Наприклад: у молекулах H 2 Cl 2 N 2 P 4 Br 2 - ковалентний неполярний зв'язок.

Ковалентний зв'язок

Полярний ковалентний зв'язок займає проміжне положення між суто ковалентним зв'язком і іонним зв'язком. Так само, як і іонна, вона може виникнути лише між двома атомами різних видів.

Як приклад розглянемо утворення води реакції між атомами водню (Z = 1) і кисню (Z = 8). Для цього зручно спочатку записати електронні формули для зовнішніх оболонок водню (1s 1) та кисню (...2s 2 2p 4).

Виявляється, для цього необхідно взяти саме два атоми водню на один атом кисню. Однак природа така, що акцепторні властивості атома кисню вищі, ніж у атома водню (про причини цього - трохи пізніше). Тому електронні пари, що зв'язують, у формулі Льюїса для води злегка зміщені до ядра атома кисню. Зв'язок у молекулі води - полярна ковалентна, але в атомах з'являються часткові позитивні і негативні заряди.

Висновок: ковалентний полярний зв'язок виникає між атомами з різною електронегативністю, тобто між атомами різних хімічних елементів – неметалів.

Наприклад: у молекулах HCl, H 2 S, NH 3 , P 2 O 5 , CH 4 - ковалентний полярний зв'язок.

Структурні формули

В даний час прийнято зображати електронні пари (тобто хімічні зв'язки) між атомами рисками. Кожна рисочка - це поділена пара електронів. В цьому випадку вже знайомі нам молекули виглядають так:

Формули з рисками між атомами називаються структурними формулами. Найчастіше у структурних формулах не зображують неподілені пари електронів

Структурні формули дуже хороші зображення молекул: вони чітко показують - як атоми пов'язані між собою, у порядку, якими зв'язками.

Зв'язувальна пара електронів у формулах Льюїса - те саме, що одна рисочка в структурних формулах.

Подвійні та потрійні зв'язки мають загальну назву – кратні зв'язки. Про молекулу азоту також говорять, що вона має порядок зв'язку, що дорівнює трьом. У молекулі кисню порядок зв'язку дорівнює двом. Порядок зв'язку в молекулах водню та хлору – один. У водню та хлору вже не кратний, а простий зв'язок.

Порядок зв'язку – це кількість узагальнених поділених пар між двома зв'язаними атомами. Порядок зв'язку вище трьох не зустрічається.

Лови відповідь.
1. а) у молекулі S2зв'язок ковалентний неполярний, т.к. вона утворена атомами одного й того самого елемента. Схема освіти зв'язку буде такою:
Сірка- елемент головної підгрупи VI групи. Її атоми мають по
6 електронів на зовнішній оболонці. Непарних електронів буде:
8-6 = 2.

Позначимо зовнішні електрони

або
S = S
б) у молекулі К2О зв'язок іонна, т.к. вона утворена атомами еле-
ментів металу та неметалу.
Калій – елемент I групи головної підгрупи, метал. Його атому


Кисень-елемент головної підгрупи VI групи, неметал. Його
атому легше прийняти 2 електрони, яких не вистачає до завершення рівня, ніж віддати 6 електронів:


ся іонів, воно дорівнює 2(2∙1). Щоб атоми калію віддали 2 електрони, їх потрібно взяти 2, щоб атоми кисню змогли прийняти 2 електрони, необхідний тільки 1 атом:

в) у молекулі H2S зв'язок ковалентний полярний, т.к. вона утворена
атомами елементів з різною ЕО. Схема освіти зв'язку буде такою:
Сірка- елемент головної підгрупи VI групи. Її атоми мають
по 6 електронів на зовнішній оболонці. Непарні електрони будуть: 8-6=2.
Водень-елемент головної підгрупи 1 групи. Його атоми містять
жнив по 1 електрону на зовнішній оболонці. Непарним є 1 електрон (для атома водню завершеним є двоелектронний рівень).

Позначимо зовнішні електрони:

або

Загальні електронні пари зміщені до атома сірки, як більш елек-
тронегативний

1. а) у молекулі N2зв'язок ковалентний неполярний, т.к. вона утворена атомами одного й того самого елемента. Схема освіти зв'язку така:

5 електронів на зовнішній оболонці. Непарні електрони: 8-5 = 3.
Позначимо зовнішні електрони:

або

або

б) у молекулі Li3N зв'язок іонна, т.к. вона утворена атомами еле-
ментів металу та неметалу.
Літій – елемент головної підгрупи I групи, метал. Його атому
легше віддати 1 електрон, ніж прийняти відсутні 7:

Азот-елемент головної підгрупи V групи, неметал. Його атому
легше прийняти 3 електрони, яких не вистачає до завершення зовнішнього рівня, ніж віддати п'ять електронів із зовнішнього рівня:

Знайдемо найменше спільне кратне між зарядами утворених-
ся іонів, воно дорівнює 3 (31). Щоб атоми літію віддали 3 електрони, необхідно 3 атоми, щоб атоми азоту змогли прийняти 3 електрони, необхідний тільки один атом:

в) у молекулі NCI3зв'язок ковалентний полярний, т.к. вона утворена
атомами елементів-неметалів з різними значеннями ЕО. Схема освіти зв'язку така:
Азот-елемент головної підгрупи V групи. Його атоми мають
по 5 електронів на зовнішній оболонці. Непарні електрони будуть: 8-5=3.
Хлор-елемент головної підгрупи VII групи. Його атоми містять
жнив по 7 електронів на зовнішній оболонці. Непарним залишається 1 електрон.

Позначимо зовнішні електрони:

Загальні електронні пари зміщені до атома азоту, як більш електро-
тронегативний:

Хімічний зв'язок

Всі взаємодії, що призводять до поєднання хімічних частинок (атомів, молекул, іонів тощо) у речовини поділяються на хімічні зв'язки та міжмолекулярні зв'язки (міжмолекулярні взаємодії).

Хімічні зв'язки- Зв'язки безпосередньо між атомами. Розрізняють іонний, ковалентний та металевий зв'язок.

Міжмолекулярні зв'язки- Зв'язок між молекулами. Це водневий зв'язок, іон-дипольний зв'язок (за рахунок утворення цього зв'язку відбувається, наприклад, утворення гідратної оболонки іонів), диполь-дипольний (за рахунок утворення цього зв'язку поєднуються молекули полярних речовин, наприклад, в рідкому ацетоні) та ін.

Іонний зв'язок- Хімічний зв'язок, утворений за рахунок електростатичного тяжіння різноіменно заряджених іонів. У бінарних з'єднаннях (з'єднаннях двох елементів) вона утворюється у разі, коли розміри зв'язуваних атомів сильно відрізняються один від одного: одні атоми великі, інші маленькі - тобто одні атоми легко віддають електрони, а інші схильні їх приймати (зазвичай це атоми елементів, що утворюють типові метали та атоми елементів, що утворюють типові неметали); електронегативність таких атомів також сильно відрізняється.
Іонний зв'язок ненаправлений і не насичений.

Ковалентний зв'язок- Хімічний зв'язок, що виникає за рахунок утворення загальної пари електронів. Ковалентний зв'язок утворюється між маленькими атомами з однаковими чи близькими радіусами. Необхідна умова - наявність неспарених електронів у обох зв'язуваних атомів (обмінний механізм) або неподіленої пари в одного атома і вільної орбіталі в іншого (донорно-акцепторний механізм):

а)	H · + · H H:H	H-H	H 2	(Одна загальна пара електронів; H одновалентний);
б)		NN	N 2	(три загальні пари електронів; N тривалентний);
в)		H-F	HF	(одна загальна пара електронів; H і F одновалентні);
г)			NH 4+	(чотири загальні пари електронів; N чотиривалентний)

За кількістю загальних електронних пар ковалентні зв'язки поділяються на
• прості (одинарні)- одна пара електронів,
• подвійні- Дві пари електронів,
• потрійні- Три пари електронів.

Подвійні та потрійні зв'язки називаються кратними зв'язками.

За розподілом електронної щільності між атомами, що зв'язуються, ковалентний зв'язок ділиться на неполярнуі полярну. Неполярний зв'язок утворюється між однаковими атомами, полярний - між різними.

Електронегативність- міра здатності атома в речовині притягувати себе загальні електронні пари.
Електронні пари полярних зв'язків зміщені у бік електронегативних елементів. Саме усунення електронних пар називається поляризацією зв'язку. часткові (надлишкові) заряди, що утворюються при поляризації, позначаються + і -, наприклад: .

За характером перекриття електронних хмар ("орбіталей") ковалентний зв'язок ділиться на -зв'язок і -зв'язок.
-Зв'язок утворюється за рахунок прямого перекривання електронних хмар (вздовж прямої, що з'єднує ядра атомів);

Ковалентний зв'язок має спрямованість і насичуваність, а також поляризується.
Для пояснення та прогнозування взаємного спрямування ковалентних зв'язків використовують модель гібридизації.

Гібридизація атомних орбіталей та електронних хмар- передбачуване вирівнювання атомних орбіталей за енергією, а електронних хмар за формою при утворенні атомом ковалентних зв'язків.
Найчастіше зустрічається три типи гібридизації: sp-, sp 2 та sp 3-гібридизація. Наприклад:
sp-гібридизація - в молекулах C 2 H 2 BeH 2 CO 2 (лінійна будова);
sp 2-гібридизація - в молекулах C 2 H 4 , C 6 H 6 BF 3 (плоска трикутна форма);
sp 3-гібридизація - у молекулах CCl 4 , SiH 4 , CH 4 (тетраедрична форма); NH 3 (пірамідальна форма); H 2 O (кутова форма).

Металевий зв'язок- хімічний зв'язок, утворений за рахунок усуспільнення валентних електронів всіх атомів металевого кристала, що зв'язуються. В результаті утворюється єдина електронна хмара кристала, яка легко зміщується під дією електричної напруги - звідси висока електропровідність металів.
Металевий зв'язок утворюється в тому випадку, коли атоми, що зв'язуються, великі і тому схильні віддавати електрони. Прості речовини з металевим зв'язком - метали (Na, Ba, Al, Cu, Au та ін), складні речовини - інтерметалеві сполуки (AlCr 2 , Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8 та ін.).
Металевий зв'язок не має спрямованості насичуваності. Вона зберігається у розплавах металів.

Водневий зв'язок- міжмолекулярний зв'язок, утворений за рахунок часткового акцептування пари електронів високоелектронегативного атома атомом водню з великим позитивним частковим зарядом. Утворюється в тих випадках, коли в одній молекулі є атом з неподіленою парою електронів та високою електронегативністю (F, O, N), а в іншій - атом водню, пов'язаний сильно полярним зв'язком з одним з таких атомів. Приклади міжмолекулярних водневих зв'язків:

H-O-H ··· OH 2 , H-O-H ··· NH 3 , H-O-H ··· F-H, H-F ··· H-F.

Внутрішньомолекулярні водневі зв'язки існують у молекулах поліпептидів, нуклеїнових кислот, білків та ін.

Мірою міцності будь-якого зв'язку є енергія зв'язку.
Енергія зв'язку- Енергія необхідна для розриву даного хімічного зв'язку в 1 моле речовини. Одиниця вимірів – 1 кДж/моль.

Енергії іонного та ковалентного зв'язку – одного порядку, енергія водневого зв'язку – на порядок менше.

Енергія ковалентного зв'язку залежить від розмірів зв'язуваних атомів (довжини зв'язку) та від кратності зв'язку. Чим менше атоми і більша кратність зв'язку, тим більша її енергія.

Енергія іонного зв'язку залежить від розмірів іонів та їх зарядів. Чим менше іони і більше їх заряд, тим більша енергія зв'язку.

Будова речовини

За типом будови всі речовини поділяються на молекулярніі немолекулярні. Серед органічних речовин переважають молекулярні речовини, серед неорганічних – немолекулярні.

За типом хімічного зв'язку речовини поділяються на речовини з ковалентними зв'язками, речовини з іонними зв'язками (іонні речовини) та речовини з металевими зв'язками (метали).

Речовини з ковалентними зв'язками можуть бути молекулярними та немолекулярними. Це суттєво позначається на їхніх фізичних властивостях.

Молекулярні речовини складаються з молекул, пов'язаних між собою слабкими міжмолекулярними зв'язками, до них відносяться: H 2 , O 2 , N 2 , Cl 2 , Br 2 , S 8 , P 4 та інші прості речовини; CO 2 , SO 2 , N 2 O 5 , H 2 O, HCl, HF, NH 3 , CH 4 , C 2 H 5 OH, органічні полімери та багато інших речовин. Ці речовини не мають високої міцності, мають низькі температури плавлення та кипіння, не проводять електричний струм, деякі з них розчиняються у воді або інших розчинниках.

Немолекулярні речовини з ковалентними зв'язками або атомні речовини (алмаз, графіт, Si, SiO 2 , SiC та інші) утворюють дуже міцні кристали (виняток - шаруватий графіт), вони нерозчинні у воді та інших розчинниках, мають високі температури плавлення та кипіння, більшість з них не проводить електричний струм (крім графіту, що володіє електропровідністю, та напівпровідників - кремнію, германію та ін.)

Усі іонні речовини, звісно, ​​є немолекулярними. Це тверді тугоплавкі речовини, розчини та розплави яких проводять електричний струм. Багато з них розчиняються у воді. Слід зазначити, що в іонних речовинах, кристали яких складаються зі складних іонів, є ковалентні зв'язки, наприклад: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-), (NH 4 + )(NO 3-) тощо. буд. Ковалентними зв'язками пов'язані атоми, у тому числі складні іони.

Метали (речовини з металевим зв'язком)дуже різноманітні за своїми фізичними властивостями. Серед них є рідина (Hg), дуже м'які (Na, K) та дуже тверді метали (W, Nb).

Характерними фізичними властивостями металів є їхня висока електропровідність (на відміну від напівпровідників, зменшується зі зростанням температури), висока теплоємність і пластичність (у чистих металів).

У твердому стані майже всі речовини складаються із кристалів. За типом будови та типом хімічного зв'язку кристали ("кристалічні грати") ділять на атомні(кристали немолекулярних речовин з ковалентним зв'язком), іонні(кристали іонних речовин), молекулярні(кристали молекулярних речовин з ковалентним зв'язком) та металеві(Кристали речовин з металевим зв'язком).

Завдання та тести на тему "Тема 10. "Хімічний зв'язок. Будова речовини"."

• Типи хімічного зв'язку - Будова речовини 8-9 клас

  Уроків: 2 Задань: 9 Тестів: 1

Варіант 1

1. Виберіть хімічні елементи-метали та запишіть їх символи: фосфор, кальцій, бор, літій, магній, азот.

2. Визначте хімічний елемент із електронною схемою атома

3. Визначте тип зв'язку в речовинах: хлориді натрію NaCl, водні H₂, хлороводні HCl.

4. Складіть схему утворення зв'язку для однієї з речовин, зазначених у завданні 3.

Варіант 2

1. Виберіть хімічні елементи-неметали та запишіть їх символи: натрій, водень, сірка, кисень, алюміній, вуглець.

2. Запишіть схему електронної будови атома вуглецю.

3. Визначте тип зв'язку в речовинах: фториді натрію NaF, хлорі Cl₂, фтороводороді HF.

4. Складіть схему утворення зв'язку для двох із зазначених у завданні 3 речовин.

Варіант 3

1. Розташуйте знаки хімічних елементів: Br, F, I, Cl як збільшення неметалічних властивостей. Відповідь поясніть.

2. Доповніть схему електронної будови атома
Визначте хімічний елемент, число протонів та нейтронів у ядрі його атома.

3. Визначте типи хімічного зв'язку та запишіть схеми освіти для речовин: хлориду магнію MgCl₂, фтору F₂, сірководню H₂S.

Варіант 4

1. Розташуйте знаки хімічних елементів: Li, K, Na, Mg у порядку збільшення металевих властивостей. Відповідь поясніть.

2. За електронною схемою атома визначте хімічний елемент, число протонів та нейтронів у його ядрі.

3. Визначте тип хімічного зв'язку та запишіть схеми їх утворення для речовин: хлориду кальцію CaCl₂, азоту N₂, води H₂O.