1.1.2 Ковалентные связи

При возникновении связей этого типа атомы, участвую­щие в их образовании, не отдают и не принимают элект ронов; вместо этого электроны оказываются поделенны­ми (обобществленными) между двумя атомами. Предста­вим себе два атома хлора. У каждого из них во внешней электронной оболочке имеется семь электронов (элект­ронная конфигурация 2.8.7). При ковалентном связыва­нии каждый из двух атомов хлора приносит в обобщест­вленную пару электронов по одному электрону: образу­ется молекула хлора — Сl₂. Таким путем оба атома приоб­ретают электронную конфигурацию, приближающуюся к конфигурации благородного газа, и вместо ионов обра­зуются молекулы (рис. П.1.2, В). Поделенную пару элек­тронов принято обозначать как одинарную связь: С—С. Хлор одновалентен (т. е. обобществляет один из своих электронов). Другой пример — метан, СН₄. Атомный но­мер углерода бив его внешней электронной оболочке имеются 4 электрона (2.4); водород (атомный номер — 1) имеет во внешней электронной оболочке только один электрон (рис. П. 1.2, Г).

В молекуле этена (этилена) С₂Н₄, между углеродны­ми атомами поделены две пары электронов и эти две па­ры представлены двойной связью (рис. П. 1.2, Д). В неко­торых соединениях, в частности в этине (ацетилене), С₂Н₂, имеется тройная связь, указывающая на три пары обобществленных электронов.

Ковалентные соединения встречаются в биологиче­ских системах гораздо чаще, чем ионные.

Валентности некоторых широко распространенных элементов и заряды часто встречающихся ионов указаны в табл. 3.

Таблица 3. Валентности некоторых элементов и заряды некоторых ионов

А. Валентности некоторых элементов

Б. Заряды некоторых ионов, состоящих из одного элемента

В. Заряды некоторых ионов, состоящих из нескольких эле­ментов

Формулы ковалентных соединений

Формулы простых ковалентных соединений указывают число атомов каждого типа, содержащихся в данной мо­лекуле; так, формула СO₂ (диоксида углерода) показыва­ет, что в этой молекуле один атом углерода соединен с двумя атомами кислорода.

1.1.3. Химические уравнения

В химическом уравнении не только формулы всех ве­ществ, участвующих в реакции, должны быть записаны правильно, но уравнение должно быть еще и сбаланси­ровано, т. е. на правой и на левой его стороне число ато­мов каждого элемента должно быть одинаковым. Пояс­ним, как это делается.

1. Запишите уравнение словами, например: Метан + Кислород → Диоксид углерода + Вода

2. Замените слова формулами этих соединений:

СН₄ + О₂ → СО₂ + Н₂О.

3. Проверьте, сбалансировано ли уравнение. Уравнение в п. 2 не сбалансировано, поскольку на правой стороне указано три атома кислорода, а на левой — только два; атомы водорода также не сбалансированы: четыре стоят слева и два — справа.

4. Сбалансируйте уравнение, проставив для этого перед соответствующими формулами требуемые цифры (напомним, что сами формулы менять нельзя):

СН₄ + 2О₂ → СO₂ + 2Н₂О

2О₂ означает две молекулы кислорода (4 атома кислорода); 2Н₂О означает две молекулы воды (4 атома водорода, 2 атома кислорода)

Ионные уравнения

Реакции с участием ионных соединений могут записы­ваться просто в виде ионных уравнений. Рассмотрим следующую реакцию:

2NaОН + Н₂SО₄ → Nа₂SО₄ + 2Н₂0

Гидроксид Серная Сульфат Вода

натрия кислота натрия

(Все три соединения в водном растворе.) Уравнение можно записать таким образом, чтобы показать все присутствующие в системе ионы:

2Na⁺ + 2ОH^- + 2Н⁺ + SО₄^2- → 2Nа⁺ + SО₄^2- + 2Н₂O.

Исключив все ионы, показанные и слева, и справа (не участвующие в реакции), получим:

2ОН^- + 2Н⁺ → 2Н₂О.

Только эта реакция в данном случае и имела место.