Ионная химическая чвязь.
При образовании соединений из элементов, очень отличающихся по электроотрицательности (типичных металлов и типичных неметаллов), общие электронные пары полностью смещаются к более электроотрицательному атому. В результате образуются ионы.
Например, при горении натрия в хлоре неспаренный 3s-электрон атома натрия спаривается с 3p-электроном атома хлора. Общая электронная пара полностью смещается к атому хлора. В результате образуется натрий-ион Na+ и хлорид-ион Cl-.
Заряженные частицы, в которые превращаются атомы в результате отдачи или присоединения электронов, называют ионами.
Заряд отрицательного иона равен числу электронов, которые атом присоединил. Заряд положительного иона равен числу электронов, которые атом отдал.
Противоположно заряженные ионы притягиваются друг к другу.
Соединения, которые образуются из ионов, называются ионными. Связь между ионами называется ионной.
Между ионной и ковалентной связью нет резкой границы. Ионную связь можно рассматривать как крайний случай ковалентной полярной связи (рис. 9). Правильнее говорить о степени или доле ионной связи. В отличие от ковалентной ионная связь ненаправленна и ненасыщенна (взаимодействие ионов противоположного знака не приводит к компенсации силовых полей. Способность притягивать ионы противоположного знака у них остается и по другим направлениям).
Процесс отдачи электронов называется окислением. Процесс присоединения электронов называется восстановлением.
Например, при взаимодействии натрия с хлором атом натрия отдает электрон, окисляется и образуется натрий-ион Na – e- Na+.
Рис 9. Схема перехода от ковалентной связи к ионной
Атом хлора присоединяет электрон, восстанавливается и образуется хлорид-ион Cl + е- Сl- .
Металлы главных подгрупп I и II групп при соединении с неметаллами главной подгруппы VII группы образуют типичные ионные соединения. Например, хлорид натрия NaCl, фторид калия KF, хлорид кальция СаС12.
Ионные соединения – твердые кристаллические вещества.
Водородная химическая связь.
Атом водорода, связанный с сильно электроотрицательным элементом (фтором, кислородом, азотом), может образовать еще одну связь с другим атомом сильно электроотрицательного элемента. Например, в молекуле воды атомы водорода связаны с атомами кислорода полярной ковалентной связью. Общие электронные пары смещаются к атому кислорода. Атом водорода имеет частичный положительный заряд, а атом кислорода частичный отрицательный. Положительно заряженный атом водорода одной молекулы воды притягивается отрицательно заряженным атомом кислорода другой молекулы воды. Между двумя атомами кислорода возникает связь, образованная с помощью атома водорода. Атом водорода находится на прямой, которая соединяет ядра этих атомов.
O H. . . O H. . . O H. . . O H
H H H H
Водородная связь образуется за счет сил электростатического притяжения полярных молекул друг к другу, особенно когда они содержат атомы сильно электроотрицательных элементов (F, O, N).
Например, водородные связи образуют HF, H2O, NH3, но не образуют их аналоги HCl, H2S, PH3.
Водородные связи малоустойчивы и разрываются довольно легко (например, при плавлении льда и кипении воды), но так как на разрыв этих связей требуется затратить некоторую энергию, то температуры плавления и кипения веществ с водородными связями между молекулами оказываются значительно выше, чем у подобных веществ, но без водородных связей. Например:
Вещество |
tпл,°С |
tкип,°С |
Вещество |
tпл,°С |
tкип,°С |
HF |
-83,36 |
19,52 |
H2O |
0,00 |
100,00 |
HCl |
-114,00 |
-85,08 |
H2S |
-85,54 |
-60,35 |
(В HF и H2O есть водородные связи, а в HCl и H2S их нет).
Многие органические соединения также образуют водородные связи, важную роль водородная связь играет в биохимических процессах.