Молекулярная кристаллическая решётка
Механизм образования ковалентной связи
Веществ с ионной связью, как стало ясно из предыдущего параграфа, не так много. Преобладающее количество веществ характеризуется ковалентной связью, так мир органических веществ, которых насчитывается более 27 млн соединений, построен преимущественно на ковалентной связи. Даже среди неорганических (минеральных) веществ эта связь встречается довольно часто, да и ионную связь можно считать крайним случаем ковалентной полярной химической связи.
Химическим синонимом понятия «ковалентная связь» является понятие «атомная связь».
Как образуется ковалентная связь? В случае ионной химической связи всё понятно: атомы одного элемента отдают свои электроны, атомы других — принимают их, при этом возникают положительные и отрицательные ионы, которые за счёт электростатических сил образуют ионное химическое соединение. Например, если атом водорода встретится с атомом металла (щелочного или щёлочноземельного), то атом металла передаст атому водорода электроны с внешнего энергетического уровня и возникнет ионная химическая связь, образуются гидриды:
А как нейтральные атомы удерживаются в одном веществе? Рассмотрим механизм образования ковалентной связи на примере молекулы водорода H2. Если встречаются два одинаковых атома водорода, то в этом случае проблему завершения электронного слоя эти атомы будут решать на паритетных началах — просто-напросто объединят свои электроны, т. е. создадут общую электронную пару. При этом электронные облака-орбитали перекроются, и в пространстве между ядрами двух водородных атомов возникнет некоторая дополнительная электронная плотность — отрицательный заряд, стягивающий положительные ядра взаимодействующих атомов:
Сближение ядер будет происходить до тех пор, пока силы межядерного отталкивания не будут уравновешены силами притяжения к общей электронной плотности.
Именно так возникает ковалентная связь у всех двухатомных молекул простых веществ (F2, Cl2, N2 и др.):
А теперь дадим определение понятия «ковалентная химическая связь».
| Ковалентная химическая связь — это связь, возникающая между атомами за счёт образования общих электронных пар. |
Аналогичный механизм возникновения ковалентной связи наблюдается и между атомами разных химических элементов, например:
Электроотрицательность. Нетрудно заметить, что, так же как и в случае образования ковалентной связи между атомами одного элемента, химическая связь между атомами разных элементов возникает за счёт образования общих электронных пар. Но всё не так просто. Паритета между атомами в этом случае не будет, так как начинает проявляться так называемая электроотрицательность.
| Электроотрицательность – способность атомов химических элементов оттягивать к себе общие электронные пары. |
Важнейшие неметаллы можно расположить таким образом — по мере увеличения их электроотрицательности:
Поскольку разные элементы обладают различной электроотрицательностью, то общая электронная пара оказывается смещённой в сторону элемента, обладающего большей электроотрицательностью. В результате на атоме такого элемента образуется частичный отрицательный заряд (его обозначают σ-). Соответственно, на атоме элемента с меньшей электроотрицательностью возникнет такой же частичный, но уже положительный заряд (его обозначают σ+). Следовательно, по линии ковалентной связи возникнет два полюса — отрицательный и положительный. Поэтому такую ковалентную связь называют полярной. Понятно, что ковалентная связь между атомами одного химического элемента будет неполярной, так как в этом случае зарядов-полюсов по линии связи не возникает. В рассмотренных примерах для молекул хлороводорода связь H—Cl является ковалентной полярной.
Так как ковалентная химическая связь в линейной молекуле хлоро-водорода полярна, полярной будет и сама молекула. В ней также присутствуют два противоположно заряженных полюса, поэтому такие молекулы называют диполями. Молекулы воды, имеющие уголковое строение, также представляют собой диполи.
Рассмотренный выше механизм образования ковалентной связи называется обменным, поскольку каждый из атомов предоставил в общую электронную пару по одному электрону.
Молекулярная кристаллическая решётка
Для веществ с ковалентной связью характерны два типа решёток — молекулярные и атомные.
С молекулярными решётками вы уже начали знакомиться. В узлах таких решёток находятся молекулы, образованные за счёт прочных ковалентных связей. А вот между молекулами действуют слабые силы межмолекулярного притяжения (в физике их называют ван-дер-ваальсовыми — по имени голландского учёного, лауреата Нобелевской премии Я. Д. Ван-дер-Ваальса (1837— 1923)), поэтому вещества с молекулярными кристаллическими решётками непрочные, легкоплавкие, летучие.
Такие кристаллические решётки имеют газы и жидкости в твёрдом состоянии (рис. 10), кристаллический йод, сера, белый фосфор, большинство органических веществ.
Рис. 10. Молекулярная кристаллическая решётка углекислого газа
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 261; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!