Химическая связь

Атомы в молекулах соединены между собой химическими связями. Они бывают ионными и ковалентными.

Рис. 62

Ионная связь - это связь между положительным и отрицательным ионами. Самый простой способ образования ионной связи: при встрече двух разных атомов самый электроотрицательный из них отрывает от другого один или несколько электронов, превращаясь в анион. Второй атом, лишившись электронов, приобретает положительный заряд (то есть превращается в катион), и немедленно притягивается к отрицательно заряженному аниону (рис. 62 а).

Ковалентная связь возникает при взаимном проникновении друг в друга орбиталей двух атомов. При этом ядра обоих атомов притягиваются к области перекрывания их орбиталей (Cильно упрощая реальную картину, можно сказать так. Представьте, что заряд электрона "размазан" по всему объему его орбитали. Тогда место, где перекрываются орбитали двух разных электронов, имеет "удвоенный" отрицательный заряд, и притягивает оба ядра - см. рис. 62б). Взаимное проникновение двух орбиталей с образованием связи возможно только в том случае, если на обоих этих орбиталях располагается в сумме не более двух электронов).

Ковалентная связь может быть полярной и неполярной.

Ковалентная связь неполярна, если связанные атомы имеют одинаковую электроотрицательность. В этом случае они с одинаковой силой притягивают зону перекрывания орбиталей, и в результате она располагается точно посередине между ними (рис. 62в)).

Ковалентная связь полярна, если связанные атомы имеют разную электроотрицательность. Тогда более электроотрицательный атом "подтягивает" зону перекрывания орбиталей ближе к себе (рис. 62б)).

Какая связь (ковалентная полярная либо ионная) возникнет между двумя разными атомами, зависит от того, насколько сильно отличаются их электроотрицательности.

! Ионные и молекулярные кристаллические решетки

Р ис. 63

Возьмем две молекулы фторида натрия NaF. Связь между натрием и фтором - ионная, заряды их +1 и -1. При встрече эти молекулы, разумеется, слипнутся в единую частицу (рис. 63). Причем все четыре ионные связи в этой частице имеют одинаковую прочность. Если добавить еще несколько молекул NaF, они тоже прилипнут. Получившаяся система называется ионной кристаллической решеткой. Если разрушить ее, например, значительным повышением температуры, то вновь образуются отдельные молекулы NaF. Причем в одной молекуле могут оказаться "соседи" по кристаллической решетке, которые при формировании кристалла были в составе разных молекул. Говорят, что в ионной кристаллической решетке индивидуальность молекул не сохраняется.

Рис. 64

Т еперь проделаем те же операции с молекулами хлороводорода HCl. В этой молекуле ковалентная полярная связь. При встрече такие молекулы все равно слипнутся в единую частицу (рис. 64), и к ней тоже прилипнут новые молекулы хлороводорода. Однако в получившейся молекулярной кристаллической решетке есть связи двух разных типов. Во-первых, это ковалентные полярные связи, "унаследованные" от отдельных молекул HCl. Во-вторых, это значительно более слабые связи между положительно и отрицательно заряженными концами молекул (без общих электронов, только силы Кулона). Если разрушить эту решетку повышением температуры, то образуются отдельные молекулы HCl. Причем в точности те же самые, что и при формировании кристалла. В молекулярной кристаллической решетке индивидуальность молекул сохраняется.

? Как Вы думаете, какие кристаллические решетки прочнее: ионные или молекулярные? Почему?

? Как связаны тип кристаллической решетки и температура плавления вещества? А температура плавления вещества и степень поляризованности ковалентных связей в его молекуле?