Concept liaison chimique n'est pas négligeable dans divers domaines de la chimie en tant que science. Cela est dû au fait que c'est avec son aide que les atomes individuels sont capables de se combiner en molécules, formant toutes sortes de substances qui, à leur tour, font l'objet de recherches chimiques.

La diversité des atomes et des molécules est associée à l'émergence de divers types de liaisons entre eux. Différentes classes de molécules sont caractérisées par leurs propres caractéristiques de distribution électronique, et donc par leurs propres types de liaisons.

Concepts de base

Liaison chimique appelé un ensemble d'interactions qui conduisent à la liaison d'atomes avec la formation de particules stables de structure plus complexe (molécules, ions, radicaux), ainsi que d'agrégats (cristaux, verres, etc.). La nature de ces interactions est de nature électrique et elles surviennent lors de la distribution des électrons de valence dans les atomes qui se rapprochent.

Valence accepté nommer la capacité d’un atome à former un certain nombre de liaisons avec d’autres atomes. Dans les composés ioniques, le nombre d’électrons cédés ou gagnés est considéré comme la valeur de valence. Dans les composés covalents, il est égal au nombre de paires d’électrons partagées.

Sous le degré d'oxydation est compris comme conditionnel la charge qui pourrait être sur un atome si toutes les liaisons covalentes polaires étaient de nature ionique.

La multiplicité d'une connexion est appelée le nombre de paires d'électrons partagées entre les atomes considérés.

Les liaisons considérées dans diverses branches de la chimie peuvent être divisées en deux types de liaisons chimiques : celles qui conduisent à la formation de nouvelles substances (intramoléculaires) , Et ceux qui se produisent entre les molécules (intermoléculaires).

Caractéristiques de communication de base

Énergie de communication est l'énergie nécessaire pour rompre toutes les liaisons existantes dans une molécule. C'est aussi l'énergie libérée lors de la formation de la liaison.

Longueur du lien est la distance entre les noyaux d'atomes voisins dans une molécule à laquelle les forces d'attraction et de répulsion s'équilibrent.

Ces deux caractéristiques d’une liaison chimique entre atomes sont une mesure de sa force : plus la longueur est courte et plus l’énergie est grande, plus la liaison est forte.

Angle de liaison il est d'usage d'appeler l'angle entre les lignes représentées passant dans la direction de la communication à travers les noyaux des atomes.

Méthodes de description des connexions

Les deux approches les plus courantes pour expliquer les liaisons chimiques, empruntées à la mécanique quantique :

Méthode orbitale moléculaire. Il considère la molécule comme un ensemble d’électrons et de noyaux atomiques, chaque électron individuel se déplaçant dans le champ d’action de tous les autres électrons et noyaux. La molécule a une structure orbitale et tous ses électrons sont répartis sur ces orbites. Cette méthode est également appelée MO LCAO, qui signifie « combinaison moléculaire orbitale - linéaire ».

Méthode des liaisons de Valence. Représente une molécule comme un système de deux orbitales moléculaires centrales. De plus, chacun d’eux correspond à une liaison entre deux atomes voisins de la molécule. La méthode repose sur les dispositions suivantes :

1. La formation d'une liaison chimique est réalisée par une paire d'électrons de spins opposés, situés entre les deux atomes en question. La paire d’électrons formée appartient à parts égales aux deux atomes.
2. Le nombre de liaisons formées par un atome particulier est égal au nombre d’électrons non appariés dans les états fondamental et excité.
3. Si les paires d'électrons ne participent pas à la formation d'une liaison, elles sont alors appelées paires libres.

Électronégativité

Le type de liaison chimique dans les substances peut être déterminé en fonction de la différence entre les valeurs d'électronégativité de ses atomes constitutifs. Sous électronégativité comprendre la capacité des atomes à attirer des paires d'électrons partagées (nuage d'électrons), ce qui conduit à la polarisation des liaisons.

Il y a diverses manières détermination des valeurs d'électronégativité éléments chimiques. Cependant, la plus utilisée est l'échelle basée sur des données thermodynamiques, proposée dès 1932 par L. Pauling.

Plus la différence d'électronégativité des atomes est grande, plus son ionicité est prononcée. Au contraire, des valeurs d'électronégativité égales ou similaires indiquent la nature covalente de la liaison. En d’autres termes, il est possible de déterminer mathématiquement quelle liaison chimique est observée dans une molécule particulière. Pour ce faire, vous devez calculer ΔХ - la différence d'électronégativité des atomes à l'aide de la formule : ΔХ=|Х 1 -X 2 |.

• Si ΔХ>1,7, alors la liaison est ionique.
• Si 0,5≤ΔХ≤1,7, alors la liaison covalente est polaire.
• Si ΔХ=0 ou proche de celui-ci, alors la liaison est classée comme covalente non polaire.

Liaison ionique

Une liaison ionique est une liaison qui apparaît entre des ions ou due au retrait complet d'une paire électronique commune par l'un des atomes. Dans les substances, ce type de liaison chimique est réalisé par des forces d'attraction électrostatique.

Les ions sont des particules chargées formées à partir d’atomes en gagnant ou en perdant des électrons. Si un atome accepte des électrons, il acquiert une charge négative et devient un anion. Si un atome abandonne des électrons de valence, il devient une particule chargée positivement appelée cation.

C'est caractéristique des composés formés par l'interaction d'atomes de métaux typiques avec des atomes de non-métaux typiques. La principale raison de ce processus est le désir des atomes d’acquérir des configurations électroniques stables. Et pour cela, les métaux et non-métaux typiques doivent donner ou accepter seulement 1 à 2 électrons, ce qu'ils font facilement.

Le mécanisme de formation d'une liaison chimique ionique dans une molécule est traditionnellement envisagé à l'aide de l'exemple de l'interaction du sodium et du chlore. Les atomes de métaux alcalins cèdent facilement un électron, attiré par un atome d'halogène. En conséquence, le cation Na + et l'anion Cl - sont formés, qui sont maintenus ensemble par attraction électrostatique.

Il n’existe pas de liaison ionique idéale. Même dans ces composés, qui sont souvent classés comme ioniques, le transfert final d'électrons d'atome à atome ne se produit pas. La paire d'électrons formée reste toujours dans usage courant. Par conséquent, ils parlent du degré d'ionicité d'une liaison covalente.

Une liaison ionique se caractérise par deux propriétés principales liées entre elles :

• non-directionnalité, c'est-à-dire champ électrique autour de l'ion, elle a la forme d'une sphère ;
• L'insaturation, c'est-à-dire le nombre d'ions de charges opposées pouvant être placés autour de n'importe quel ion, est déterminée par leur taille.

Liaison chimique covalente

Une liaison formée par des nuages ​​d'électrons superposés d'atomes non métalliques, c'est-à-dire réalisée par une paire d'électrons commune, est appelée liaison covalente. Le nombre de paires d'électrons partagées détermine la multiplicité de la liaison. Ainsi, les atomes d'hydrogène sont reliés par une simple liaison H··H et les atomes d'oxygène forment une double liaison O::O.

Il existe deux mécanismes pour sa formation :

• Échange - chaque atome représente un électron pour former une paire commune : A· + ·B = A:B, tandis que les orbitales atomiques externes, sur lesquelles se trouve un électron, participent à la liaison.
• Donateur-accepteur - pour former une liaison, l'un des atomes (donneur) fournit une paire d'électrons, et le second (accepteur) fournit une orbitale libre pour son placement : A + : B = A : B.

Les façons dont les nuages ​​d’électrons se chevauchent lors de la formation d’une liaison chimique covalente sont également différentes.

1. Direct. La région de chevauchement des nuages ​​se trouve sur une ligne droite imaginaire reliant les noyaux des atomes en question. Dans ce cas, des liaisons σ se forment. Le type de liaison chimique qui se produit dans ce cas dépend du type de nuages ​​​​d'électrons qui se chevauchent : liaisons s-s, sp, p-p, s-d ou p-d σ. Dans une particule (molécule ou ion), une seule liaison σ est possible entre deux atomes voisins.
2. Latéral. Elle s'effectue de part et d'autre de la ligne reliant les noyaux des atomes. C'est ainsi que se forme une liaison π, et ses variétés sont également possibles : p-p, p-d, d-d. Une liaison π ne se forme jamais séparément d'une liaison σ ; elle peut se produire dans des molécules contenant plusieurs liaisons (doubles et triples).

Propriétés des liaisons covalentes

Ils déterminent les propriétés chimiques et physiques des composés. Les principales propriétés de toute liaison chimique dans des substances sont sa directionnalité, sa polarité et sa polarisabilité, ainsi que sa saturation.

Se concentrer les connexions sont déterminées par les caractéristiques de la structure moléculaire des substances et la forme géométrique de leurs molécules. Son essence est que le meilleur chevauchement des nuages ​​​​d'électrons est possible à une certaine orientation dans l'espace. Les options pour la formation de liaisons σ et π ont déjà été discutées ci-dessus.

Sous saturation comprendre la capacité des atomes à former un certain nombre de liaisons chimiques dans une molécule. Le nombre de liaisons covalentes pour chaque atome est limité par le nombre d'orbitales externes.

Polarité la liaison dépend de la différence des valeurs d'électronégativité des atomes. L'uniformité de la répartition des électrons entre les noyaux des atomes en dépend. Selon cette caractéristique, une liaison covalente peut être polaire ou apolaire.

• Si la paire électronique commune appartient également à chacun des atomes et est située à la même distance de leurs noyaux, alors la liaison covalente est non polaire.
• Si une paire commune d'électrons est déplacée vers le noyau de l'un des atomes, une liaison chimique polaire covalente se forme.

Polarisabilité s'exprime par le déplacement des électrons de liaison sous l'influence de facteurs externes champ électrique, qui peut appartenir à une autre particule, à des liaisons voisines dans la même molécule, ou provenir de sources externes champs électromagnétiques. Ainsi, une liaison covalente sous leur influence peut changer de polarité.

Par hybridation des orbitales, nous entendons une modification de leurs formes lors d’une liaison chimique. Ceci est nécessaire pour obtenir le chevauchement le plus efficace. Il existe les types d'hybridation suivants :

• sp3. Une orbitale s et trois orbitales p forment quatre orbitales « hybrides » de même forme. Extérieurement, il ressemble à un tétraèdre avec un angle entre les axes de 109°.
• sp2. Une orbitale s et deux orbitales p forment un triangle plat avec un angle entre les axes de 120°.
• sp. Une orbitale s et une orbitale p forment deux orbitales « hybrides » avec un angle entre leurs axes de 180°.

Une particularité de la structure des atomes métalliques est leur rayon assez grand et la présence d'un petit nombre d'électrons dans les orbitales externes. En conséquence, dans ces éléments chimiques, la liaison entre le noyau et les électrons de valence est relativement faible et se rompt facilement.

Métal Une liaison est une interaction entre des atomes métalliques et des ions qui se produit à l'aide d'électrons délocalisés.

Dans les particules métalliques, les électrons de valence peuvent facilement quitter les orbitales externes et y occuper des positions vacantes. Ainsi, à différents moments, la même particule peut être un atome et un ion. Les électrons qui s'en détachent se déplacent librement dans tout le volume du réseau cristallin et réalisent une liaison chimique.

Ce type de liaison présente des similitudes avec les liaisons ioniques et covalentes. Tout comme les liaisons ioniques, les liaisons métalliques nécessitent l’existence d’ions. Mais si des cations et des anions sont nécessaires pour réaliser une interaction électrostatique dans le premier cas, alors dans le second, les électrons jouent le rôle de particules chargées négativement. Lorsque l’on compare une liaison métallique avec une liaison covalente, les deux nécessitent la formation d’électrons partagés. Cependant, contrairement aux liaisons chimiques polaires, elles ne sont pas localisées entre deux atomes, mais appartiennent à toutes les particules métalliques du réseau cristallin.

La liaison métallique est responsable des propriétés particulières de presque tous les métaux :

• la plasticité est présente en raison de la possibilité de déplacement de couches d'atomes dans un réseau cristallin maintenu par un gaz d'électrons ;
• l'éclat métallique, qui est observé en raison de la réflexion des rayons lumineux des électrons (à l'état de poudre, il n'y a pas de réseau cristallin et, par conséquent, les électrons le traversent) ;
• conductivité électrique, qui est réalisée par un flux de particules chargées, et dans dans ce cas les petits électrons se déplacent librement parmi les gros ions métalliques ;
• la conductivité thermique est observée en raison de la capacité des électrons à transférer la chaleur.

Ce type de liaison chimique est parfois appelé intermédiaire entre les interactions covalentes et intermoléculaires. Si un atome d'hydrogène a une liaison avec l'un des éléments hautement électronégatifs (tels que le phosphore, l'oxygène, le chlore, l'azote), il est alors capable de former une liaison supplémentaire, appelée liaison hydrogène.

Elle est beaucoup plus faible que tous les types de liaisons évoqués ci-dessus (énergie ne dépassant pas 40 kJ/mol), mais elle ne peut être négligée. C'est pourquoi une liaison chimique hydrogène apparaît sous la forme d'une ligne pointillée dans le diagramme.

L'apparition d'une liaison hydrogène est possible en raison de l'interaction électrostatique simultanée donneur-accepteur. Une grande différence dans les valeurs d'électronégativité conduit à l'apparition d'un excès de densité électronique sur les atomes O, N, F et autres, ainsi qu'à son déficit sur l'atome d'hydrogène. Dans le cas où il n’existe aucune liaison chimique entre ces atomes, lorsqu’ils sont suffisamment proches, des forces d’attraction sont activées. Dans ce cas, le proton est l'accepteur de la paire d'électrons et le deuxième atome est le donneur.

Les liaisons hydrogène peuvent se produire à la fois entre des molécules voisines, par exemple l'eau, les acides carboxyliques, les alcools, l'ammoniac, et au sein d'une molécule, par exemple l'acide salicylique.

La présence de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau explique un certain nombre de ses caractéristiques uniques. propriétés physiques:

• Les valeurs de sa capacité thermique, de sa constante diélectrique, de ses points d'ébullition et de fusion, conformément aux calculs, devraient être nettement inférieures aux valeurs réelles, ce qui s'explique par la connectivité des molécules et la nécessité de dépenser de l'énergie pour rompre les liaisons hydrogène intermoléculaires.
• Contrairement à d’autres substances, le volume de l’eau augmente à mesure que la température diminue. Cela est dû au fait que les molécules occupent une certaine position dans la structure cristalline de la glace et s'éloignent les unes des autres de la longueur de la liaison hydrogène.

Cette connexion joue un rôle particulier pour les organismes vivants, puisque sa présence dans les molécules protéiques détermine leur structure particulière, et donc leurs propriétés. En plus, acides nucléiques, constituant la double hélice de l'ADN, sont également reliés par des liaisons hydrogène.

Liaisons dans les cristaux

La grande majorité solides possède un réseau cristallin - un arrangement mutuel spécial des particules qui les forment. Dans ce cas, une périodicité tridimensionnelle est observée et des atomes, molécules ou ions sont situés aux nœuds reliés par des lignes imaginaires. Selon la nature de ces particules et les connexions entre elles, toutes les structures cristallines sont divisées en atomiques, moléculaires, ioniques et métalliques.

Les nœuds du réseau cristallin ionique contiennent des cations et des anions. De plus, chacun d'eux est entouré d'un nombre strictement défini d'ions avec uniquement la charge opposée. Un exemple typique est le chlorure de sodium (NaCl). Ils ont tendance à avoir des points de fusion et une dureté élevés car ils nécessitent beaucoup d’énergie pour se décomposer.

Aux nœuds du réseau cristallin moléculaire se trouvent des molécules de substances formées par des liaisons covalentes (par exemple, I 2). Ils sont reliés les uns aux autres par une faible interaction de Van der Waals et une telle structure est donc facile à détruire. Ces composés ont des points d’ébullition et de fusion bas.

Le réseau cristallin atomique est formé d’atomes d’éléments chimiques ayant des valeurs de valence élevées. Ils sont reliés par de fortes liaisons covalentes, ce qui signifie que les substances sont différentes températures élevées bouillante, fondante et d'une grande dureté. Un exemple est un diamant.

Ainsi, tous les types de connexions disponibles dans produits chimiques, ont leurs propres caractéristiques, qui expliquent les subtilités de l'interaction des particules dans les molécules et les substances. Les propriétés des composés en dépendent. Ils déterminent tous les processus se produisant dans l'environnement.

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Vous savez que les atomes peuvent se combiner les uns avec les autres pour former des substances simples et complexes. Dans ce cas, différents types liaisons chimiques : ionique, covalent (non polaire et polaire), métallique et hydrogène. L'une des propriétés les plus essentielles des atomes d'éléments, qui détermine le type de liaison formée entre eux - ionique ou covalente - C'est l'électronégativité, c'est-à-dire la capacité des atomes d’un composé à attirer les électrons.

Une évaluation quantitative conditionnelle de l'électronégativité est donnée par l'échelle d'électronégativité relative.

Dans les périodes, il existe une tendance générale à l'augmentation de l'électronégativité des éléments, et dans les groupes - à leur diminution. Les éléments sont disposés en série en fonction de leur électronégativité, sur la base de laquelle l'électronégativité des éléments situés à différentes périodes peut être comparée.

Le type de liaison chimique dépend de l'ampleur de la différence entre les valeurs d'électronégativité des atomes de connexion des éléments. Plus les atomes des éléments formant la liaison diffèrent en électronégativité, plus la liaison chimique est polaire. Il est impossible de tracer une frontière nette entre les types de liaisons chimiques. Dans la plupart des composés, le type de liaison chimique est intermédiaire ; par exemple, une liaison chimique covalente hautement polaire est proche d'une liaison ionique. Selon le cas limite dans lequel une liaison chimique est de nature la plus proche, elle est classée comme liaison ionique ou polaire covalente.

Une liaison ionique est formée par l'interaction d'atomes qui diffèrent fortement les uns des autres en termes d'électronégativité. Par exemple, les métaux typiques lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), calcium (Ca), strontium (Sr), baryum (Ba) forment des liaisons ioniques avec des non-métaux typiques, principalement des halogènes.

En plus des halogénures de métaux alcalins, des liaisons ioniques se forment également dans des composés tels que les alcalis et les sels. Par exemple, dans l'hydroxyde de sodium (NaOH) et le sulfate de sodium (Na 2 SO 4), les liaisons ioniques n'existent qu'entre les atomes de sodium et d'oxygène (les liaisons restantes sont covalentes polaires).

Lorsque des atomes ayant la même électronégativité interagissent, des molécules avec une liaison covalente non polaire se forment. Une telle connexion existe dans les molécules des substances simples suivantes : H 2, F 2, Cl 2, O 2, N 2. Les liaisons chimiques dans ces gaz sont formées par des paires d'électrons partagées, c'est-à-dire lorsque les nuages ​​d'électrons correspondants se chevauchent, en raison de l'interaction électron-nucléaire, qui se produit lorsque les atomes se rapprochent.

Lors de la composition de formules électroniques de substances, il ne faut pas oublier que chaque paire d'électrons commune est une image conventionnelle d'une densité électronique accrue résultant du chevauchement des nuages ​​​​d'électrons correspondants.

Lorsque des atomes interagissent, dont les valeurs d'électronégativité diffèrent, mais pas fortement, la paire d'électrons commune se déplace vers un atome plus électronégatif. Il s’agit du type de liaison chimique le plus courant, présent dans les composés inorganiques et organiques.

Les liaisons covalentes incluent également pleinement les liaisons formées par un mécanisme donneur-accepteur, par exemple dans les ions hydronium et ammonium.

Connexion métallique.

La liaison formée à la suite de l’interaction d’électrons relativement libres avec des ions métalliques est appelée liaison métallique. Ce type de liaison est caractéristique des substances simples - les métaux.

L'essence du processus de formation des liaisons métalliques est la suivante : les atomes métalliques cèdent facilement des électrons de valence et se transforment en ions chargés positivement. Les électrons relativement libres, détachés de l’atome, se déplacent entre les ions métalliques positifs. Une liaison métallique naît entre eux, c'est-à-dire Les électrons, pour ainsi dire, cimentent les ions positifs du réseau cristallin des métaux.

Liaison hydrogène.

Liaison qui se forme entre les atomes d'hydrogène d'une molécule et un atome d'un élément fortement électronégatif.(O,N,F) une autre molécule est appelée liaison hydrogène.

La question peut se poser : pourquoi l’hydrogène forme-t-il une liaison chimique si spécifique ?

Cela s'explique par le fait que le rayon atomique de l'hydrogène est très petit. De plus, lorsque l’hydrogène déplace ou abandonne complètement son électron unique, il acquiert une puissance relativement élevée. charge positive, grâce à quoi l'hydrogène d'une molécule interagit avec des atomes d'éléments électronégatifs qui ont une charge partielle négative qui entre dans la composition d'autres molécules (HF, H 2 O, NH 3).

Regardons quelques exemples. Habituellement, nous décrivons la composition de l'eau formule chimique H 2 O. Cependant, ce n'est pas tout à fait exact. Il serait plus correct de désigner la composition de l'eau par la formule (H 2 O)n, où n = 2,3,4, etc. Cela s'explique par le fait que les molécules d'eau individuelles sont reliées les unes aux autres par des liaisons hydrogène .

Les liaisons hydrogène sont généralement désignées par des points. Elle est beaucoup plus faible que les liaisons ioniques ou covalentes, mais plus forte que les interactions intermoléculaires ordinaires.

La présence de liaisons hydrogène explique l’augmentation du volume d’eau avec la diminution de la température. Cela est dû au fait qu’à mesure que la température diminue, les molécules deviennent plus fortes et donc la densité de leur « packing » diminue.

Lors de l'étude de la chimie organique, la question suivante s'est posée : pourquoi les points d'ébullition des alcools sont-ils bien plus élevés que ceux des hydrocarbures correspondants ? Cela s'explique par le fait que des liaisons hydrogène se forment également entre les molécules d'alcool.

Une augmentation du point d'ébullition des alcools se produit également en raison de l'élargissement de leurs molécules.

La liaison hydrogène est également caractéristique de nombreux autres composés organiques(phénols, acides carboxyliques, etc.). Grâce aux cours de chimie organique et de biologie générale, vous savez que la présence d'une liaison hydrogène explique la structure secondaire des protéines, la structure de la double hélice de l'ADN, c'est à dire le phénomène de complémentarité.

Thèmes du codificateur de l'examen d'État unifié : liaison chimique covalente, ses variétés et ses mécanismes de formation. Caractéristiques des liaisons covalentes (polarité et énergie de liaison). Liaison ionique. Connexion métallique. Liaison hydrogène

Liaisons chimiques intramoléculaires

Examinons d’abord les liaisons qui naissent entre les particules au sein des molécules. De telles connexions sont appelées intramoléculaire.

Liaison chimique entre les atomes d'éléments chimiques a une nature électrostatique et se forme en raison de interaction des électrons externes (de valence), dans une plus ou moins grande mesure détenu par des noyaux chargés positivement atomes liés.

Le concept clé ici est ÉLECTRONÉGATIVITÉ. C'est cela qui détermine le type de liaison chimique entre les atomes et les propriétés de cette liaison.

est la capacité d'un atome à attirer (retenir) externe(valence) électrons. L'électronégativité est déterminée par le degré d'attraction des électrons externes vers le noyau et dépend principalement du rayon de l'atome et de la charge du noyau.

L'électronégativité est difficile à déterminer sans ambiguïté. L. Pauling a dressé un tableau des électronégativités relatives (basées sur les énergies de liaison des molécules diatomiques). L'élément le plus électronégatif est fluor avec du sens 4 .

Il est important de noter que dans différentes sources, vous pouvez trouver différentes échelles et tableaux de valeurs d'électronégativité. Il ne faut pas s'inquiéter, car la formation d'une liaison chimique joue un rôle atomes, et c’est à peu près la même chose dans n’importe quel système.

Si l’un des atomes de la liaison chimique A:B attire plus fortement les électrons, alors la paire d’électrons se dirige vers lui. Plus différence d'électronégativité atomes, plus la paire d’électrons se déplace.

Si les électronégativités des atomes en interaction sont égales ou approximativement égales : EO(A)≈EO(B), alors la paire d'électrons commune ne se déplace vers aucun des atomes : R : B. Cette connexion est appelée covalent non polaire.

Si les électronégativités des atomes en interaction diffèrent, mais pas beaucoup (la différence d'électronégativité est d'environ 0,4 à 2 : 0,4<ΔЭО<2 ), alors la paire d’électrons est déplacée vers l’un des atomes. Cette connexion est appelée polaire covalente .

Si les électronégativités des atomes en interaction diffèrent de manière significative (la différence d'électronégativité est supérieure à 2 : ΔEO>2), alors l'un des électrons est presque entièrement transféré à un autre atome, avec formation ions. Cette connexion est appelée ionique.

Types de base de liaisons chimiques - covalent, ionique Et métal communications. Regardons-les de plus près.

Liaison chimique covalente

Liaison covalente – c'est une liaison chimique , formé en raison de formation d'une paire d'électrons commune A:B . De plus, deux atomes chevaucher orbitales atomiques. Une liaison covalente est formée par l'interaction d'atomes avec une petite différence d'électronégativité (généralement entre deux non-métaux) ou des atomes d'un élément.

Propriétés de base des liaisons covalentes

• se concentrer,
• saturabilité,
• polarité,
• polarisabilité.

Ces propriétés de liaison influencent les propriétés chimiques et physiques des substances.

Orientation des communications caractérise la structure chimique et la forme des substances. Les angles entre deux liaisons sont appelés angles de liaison. Par exemple, dans une molécule d'eau, l'angle de liaison H-O-H est de 104,45 o, donc la molécule d'eau est polaire, et dans une molécule de méthane, l'angle de liaison H-C-H est de 108 o 28'.

Saturation est la capacité des atomes à former un nombre limité de liaisons chimiques covalentes. On appelle le nombre de liaisons qu'un atome peut former.

Polarité la liaison se produit en raison de la répartition inégale de la densité électronique entre deux atomes d'électronégativité différente. Les liaisons covalentes sont divisées en liaisons polaires et non polaires.

Polarisabilité les connexions sont la capacité des électrons de liaison à se déplacer sous l'influence d'un champ électrique externe(en particulier, le champ électrique d'une autre particule). La polarisabilité dépend de la mobilité des électrons. Plus l’électron est éloigné du noyau, plus il est mobile et donc la molécule est plus polarisable.

Liaison chimique covalente non polaire

Il existe 2 types de liaisons covalentes – POLAIRE Et NON POLAIRE .

Exemple . Considérons la structure de la molécule d'hydrogène H2. Chaque atome d'hydrogène dans son niveau d'énergie externe porte 1 électron non apparié. Pour afficher un atome, nous utilisons la structure de Lewis - il s'agit d'un diagramme de la structure du niveau d'énergie externe d'un atome, lorsque les électrons sont indiqués par des points. Les modèles de structure de points de Lewis sont très utiles lorsque l’on travaille avec des éléments de la deuxième période.

H. + . H = H:H

Ainsi, une molécule d’hydrogène possède une paire d’électrons partagée et une liaison chimique H – H. Cette paire d'électrons ne se déplace vers aucun des atomes d'hydrogène, car Les atomes d'hydrogène ont la même électronégativité. Cette connexion est appelée covalent non polaire .

Liaison covalente non polaire (symétrique) est une liaison covalente formée par des atomes d'électronégativité égale (généralement les mêmes non-métaux) et, par conséquent, avec une répartition uniforme de la densité électronique entre les noyaux des atomes.

Le moment dipolaire des liaisons non polaires est égal à 0.

Exemples: H 2 (H-H), O 2 (O = O), S 8.

Liaison chimique polaire covalente

Liaison polaire covalente est une liaison covalente qui se produit entre atomes avec une électronégativité différente (généralement divers non-métaux) et se caractérise déplacement paire d'électrons partagée à un atome plus électronégatif (polarisation).

La densité électronique est décalée vers l'atome le plus électronégatif - par conséquent, une charge partielle négative (δ-) apparaît dessus et une charge partielle positive (δ+, delta +) apparaît sur l'atome le moins électronégatif.

Plus la différence d'électronégativité des atomes est grande, plus polarité connexions et plus moment dipolaire . Des forces d'attraction supplémentaires agissent entre les molécules voisines et les charges de signe opposé, ce qui augmente force communications.

La polarité des liaisons affecte les propriétés physiques et chimiques des composés. Les mécanismes réactionnels voire la réactivité des liaisons voisines dépendent de la polarité de la liaison. La polarité de la connexion détermine souvent polarité de la molécule et affecte ainsi directement des propriétés physiques telles que le point d'ébullition et le point de fusion, la solubilité dans les solvants polaires.

Exemples : HCl, CO2, NH3.

Mécanismes de formation de liaisons covalentes

Les liaisons chimiques covalentes peuvent se produire par 2 mécanismes :

1. Mécanisme d'échange la formation d'une liaison chimique covalente se produit lorsque chaque particule fournit un électron non apparié pour former une paire d'électrons commune :

UN . + . B = A : B

2. La formation de liaisons covalentes est un mécanisme dans lequel l'une des particules fournit une paire d'électrons libres et l'autre particule fournit une orbitale vacante pour cette paire d'électrons :

UN: + B = A : B

Dans ce cas, l’un des atomes fournit un doublet libre d’électrons ( donneur), et l'autre atome fournit une orbitale vacante pour cette paire ( accepteur). En raison de la formation des deux liaisons, l'énergie des électrons diminue, c'est-à-dire c'est bénéfique pour les atomes.

Une liaison covalente formée par un mécanisme donneur-accepteur pas différent dans les propriétés d'autres liaisons covalentes formées par le mécanisme d'échange. La formation d'une liaison covalente par le mécanisme donneur-accepteur est typique des atomes soit avec un grand nombre d'électrons au niveau d'énergie externe (donneurs d'électrons), soit, à l'inverse, avec un très petit nombre d'électrons (accepteurs d'électrons). Les capacités de valence des atomes sont discutées plus en détail dans la section correspondante.

Une liaison covalente est formée par un mécanisme donneur-accepteur :

- dans une molécule monoxyde de carbone CO(la liaison dans la molécule est triple, 2 liaisons sont formées par le mécanisme d'échange, une par le mécanisme donneur-accepteur) : C≡O ;

-V ion ammonium NH 4 +, en ions amines organiques, par exemple, dans l'ion méthylammonium CH 3 -NH 2 + ;

-V composés complexes, une liaison chimique entre l'atome central et les groupes ligands, par exemple dans la liaison Na tétrahydroxoaluminate de sodium entre les ions aluminium et hydroxyde ;

-V acide nitrique et ses sels- nitrates : HNO 3, NaNO 3, dans certains autres composés azotés ;

- dans une molécule ozone O3.

Caractéristiques de base des liaisons covalentes

Des liaisons covalentes se forment généralement entre des atomes non métalliques. Les principales caractéristiques d'une liaison covalente sont longueur, énergie, multiplicité et directionnalité.

Multiplicité de liaison chimique

Multiplicité de liaison chimique - Ce nombre de paires d'électrons partagées entre deux atomes dans un composé. La multiplicité d'une liaison peut être déterminée assez facilement à partir des valeurs des atomes qui forment la molécule.

Par exemple , dans la molécule d'hydrogène H 2, la multiplicité des liaisons est de 1, car Chaque hydrogène n’a qu’un seul électron non apparié dans son niveau d’énergie externe, d’où la formation d’une paire d’électrons partagée.

Dans la molécule d'oxygène O2, la multiplicité des liaisons est de 2, car Chaque atome au niveau d'énergie externe possède 2 électrons non appariés : O=O.

Dans la molécule d'azote N2, la multiplicité des liaisons est de 3, car entre chaque atome, il y a 3 électrons non appariés au niveau d'énergie externe, et les atomes forment 3 paires d'électrons communes N≡N.

Longueur de la liaison covalente

Longueur de liaison chimique est la distance entre les centres des noyaux des atomes formant la liaison. Elle est déterminée par des méthodes physiques expérimentales. La longueur de liaison peut être estimée approximativement à l'aide de la règle d'additivité, selon laquelle la longueur de liaison dans la molécule AB est approximativement égale à la moitié de la somme des longueurs de liaison dans les molécules A 2 et B 2 :

La longueur d'une liaison chimique peut être estimée approximativement par rayons atomiques former un lien, ou par multiplicité de communication, si les rayons des atomes ne sont pas très différents.

À mesure que les rayons des atomes formant une liaison augmentent, la longueur de la liaison augmente.

Par exemple

À mesure que la multiplicité des liaisons entre atomes augmente (dont les rayons atomiques ne diffèrent pas ou ne diffèrent que légèrement), la longueur de la liaison diminue.

Par exemple . Dans la série : C–C, C=C, C≡C, la longueur de liaison diminue.

Énergie de communication

L’énergie de liaison est une mesure de la force d’une liaison chimique. Énergie de communication déterminé par l’énergie nécessaire pour rompre une liaison et éloigner les atomes formant cette liaison à une distance infiniment grande les uns des autres.

Une liaison covalente est très résistant. Son énergie varie de quelques dizaines à plusieurs centaines de kJ/mol. Plus l’énergie de liaison est élevée, plus la force de liaison est grande, et vice versa.

La force d'une liaison chimique dépend de la longueur de la liaison, de la polarité de la liaison et de la multiplicité des liaisons. Plus une liaison chimique est longue, plus elle est facile à rompre et plus l'énergie de liaison est faible, plus sa résistance est faible. Plus la liaison chimique est courte, plus elle est forte et plus l’énergie de liaison est grande.

Par exemple, dans la série des composés HF, HCl, HBr de gauche à droite, la force de la liaison chimique diminue, parce que La longueur de connexion augmente.

Liaison chimique ionique

Liaison ionique est une liaison chimique basée sur attraction électrostatique des ions.

Ions se forment lors du processus d’acceptation ou de don d’électrons par des atomes. Par exemple, les atomes de tous les métaux retiennent faiblement les électrons du niveau d’énergie externe. Les atomes métalliques sont donc caractérisés par propriétés réparatrices- capacité à donner des électrons.

Exemple. L'atome de sodium contient 1 électron au niveau d'énergie 3. En y renonçant facilement, l'atome de sodium forme l'ion Na + beaucoup plus stable, avec la configuration électronique du gaz rare néon Ne. L'ion sodium contient 11 protons et seulement 10 électrons, donc la charge totale de l'ion est -10+11 = +1 :

+11N / A) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 N / A +) 2 ) 8

Exemple. Un atome de chlore dans son niveau d'énergie externe contient 7 électrons. Pour acquérir la configuration d’un atome d’argon inerte et stable Ar, le chlore doit gagner 1 électron. Après avoir ajouté un électron, un ion chlore stable se forme, constitué d’électrons. La charge totale de l'ion est de -1 :

+17Cl) 2 ) 8 ) 7 + 1e = +17 Cl — ) 2 ) 8 ) 8

Veuillez noter:

• Les propriétés des ions sont différentes de celles des atomes !
• Les ions stables peuvent se former non seulement atomes, mais aussi groupes d'atomes. Par exemple : ion ammonium NH 4 +, ion sulfate SO 4 2-, etc. Les liaisons chimiques formées par ces ions sont également considérées comme ioniques ;
• Les liaisons ioniques se forment généralement entre elles métaux Et non-métaux(groupes non métalliques) ;

Les ions résultants sont attirés par attraction électrique : Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

Résumons visuellement différence entre les types de liaisons covalentes et ioniques:

Connexion métallique est une connexion qui se forme relativement électrons libres entre ions métalliques, formant un réseau cristallin.

Les atomes métalliques sont généralement situés au niveau d'énergie externe un à trois électrons. En règle générale, les rayons des atomes métalliques sont grands - par conséquent, les atomes métalliques, contrairement aux non-métaux, abandonnent assez facilement leurs électrons externes, c'est-à-dire sont de puissants agents réducteurs.

En donnant des électrons, les atomes métalliques se transforment en ions chargés positivement . Les électrons détachés sont relativement libres bougent entre les ions métalliques chargés positivement. Entre ces particules une connexion apparaît, parce que les électrons partagés retiennent les cations métalliques disposés en couches ensemble , créant ainsi un effet assez fort réseau cristallin en métal . Dans ce cas, les électrons se déplacent continuellement de manière chaotique, c'est-à-dire De nouveaux atomes neutres et de nouveaux cations apparaissent constamment.

Interactions intermoléculaires

Séparément, il convient de considérer les interactions qui se produisent entre les molécules individuelles d'une substance - interactions intermoléculaires . Les interactions intermoléculaires sont un type d'interaction entre atomes neutres dans lequel aucune nouvelle liaison covalente n'apparaît. Les forces d'interaction entre les molécules ont été découvertes par Van der Waals en 1869 et portent son nom. Forces de Van dar Waals. Les forces de Van der Waals sont divisées en orientation, induction Et dispersif . L’énergie des interactions intermoléculaires est bien inférieure à l’énergie des liaisons chimiques.

Forces d’attraction d’orientation se produisent entre des molécules polaires (interaction dipôle-dipôle). Ces forces se produisent entre les molécules polaires. Interactions inductives est l’interaction entre une molécule polaire et une molécule non polaire. Une molécule non polaire est polarisée sous l’action d’une molécule polaire, ce qui génère une attraction électrostatique supplémentaire.

Les liaisons hydrogène constituent un type particulier d’interaction intermoléculaire. - ce sont des liaisons chimiques intermoléculaires (ou intramoléculaires) qui naissent entre des molécules qui ont des liaisons covalentes hautement polaires - H-F, H-O ou H-N. S'il existe de telles liaisons dans une molécule, alors entre les molécules il y aura forces d'attraction supplémentaires .

Mécanisme éducatif la liaison hydrogène est en partie électrostatique et en partie donneur-accepteur. Dans ce cas, le donneur de paires d'électrons est un atome d'un élément fortement électronégatif (F, O, N), et l'accepteur sont les atomes d'hydrogène connectés à ces atomes. Les liaisons hydrogène sont caractérisées par se concentrer dans l'espace et saturation

Les liaisons hydrogène peuvent être indiquées par des points : H ··· O. Plus l'électronégativité de l'atome connecté à l'hydrogène est grande et plus sa taille est petite, plus la liaison hydrogène est forte. C'est typique principalement pour les connexions fluor avec hydrogène , ainsi qu'à oxygène et hydrogène , dans une moindre mesure azote avec hydrogène .

Des liaisons hydrogène se produisent entre les substances suivantes :

— fluorure d'hydrogène HF(gaz, solution de fluorure d'hydrogène dans l'eau - acide fluorhydrique), eau H 2 O (vapeur, glace, eau liquide) :

— solution d'ammoniaque et d'amines organiques- entre l'ammoniac et les molécules d'eau ;

— composés organiques dans lesquels des liaisons O-H ou N-H: alcools, acides carboxyliques, amines, acides aminés, phénols, aniline et ses dérivés, protéines, solutions de glucides - monosaccharides et disaccharides.

La liaison hydrogène affecte les propriétés physiques et chimiques des substances. Ainsi, une attraction supplémentaire entre les molécules rend difficile l’ébullition des substances. Les substances possédant des liaisons hydrogène présentent une augmentation anormale du point d’ébullition.

Par exemple En règle générale, avec l'augmentation du poids moléculaire, on observe une augmentation du point d'ébullition des substances. Cependant, dans un certain nombre de substances H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Te nous n'observons pas de changement linéaire des points d'ébullition.

A savoir, à le point d'ébullition de l'eau est anormalement élevé - pas moins de -61°C, comme nous le montre la droite, mais bien plus, +100°C. Cette anomalie s'explique par la présence de liaisons hydrogène entre les molécules d'eau. Par conséquent, dans des conditions normales (0-20 o C), l'eau est liquide par état de phase.

Liaison chimique

Toutes les interactions conduisant à la combinaison de particules chimiques (atomes, molécules, ions, etc.) en substances sont divisées en liaisons chimiques et liaisons intermoléculaires (interactions intermoléculaires).

Liaisons chimiques- se lie directement entre les atomes. Il existe des liaisons ioniques, covalentes et métalliques.

Liaisons intermoléculaires- les connexions entre molécules. Ce sont des liaisons hydrogène, des liaisons ion-dipôle (en raison de la formation de cette liaison, par exemple, la formation d'une couche d'hydratation d'ions se produit), un dipôle-dipôle (en raison de la formation de cette liaison, des molécules de substances polaires sont combinées , par exemple, dans l'acétone liquide), etc.

Liaison ionique- une liaison chimique formée par l'attraction électrostatique d'ions de charges opposées. Dans les composés binaires (composés de deux éléments), il se forme lorsque les tailles des atomes liés diffèrent considérablement les unes des autres : certains atomes sont grands, d'autres sont petits - c'est-à-dire que certains atomes cèdent facilement des électrons, tandis que d'autres ont tendance à accepter eux (il s'agit généralement d'atomes d'éléments qui forment des métaux typiques et d'atomes d'éléments qui forment des non-métaux typiques) ; l'électronégativité de ces atomes est également très différente.
La liaison ionique est non directionnelle et non saturable.

Liaison covalente- une liaison chimique résultant de la formation d'une paire commune d'électrons. Une liaison covalente se forme entre de petits atomes de rayon identique ou similaire. Une condition nécessaire est la présence d'électrons non appariés dans les deux atomes liés (mécanisme d'échange) ou d'un doublet libre dans un atome et d'une orbitale libre dans l'autre (mécanisme donneur-accepteur) :

En fonction du nombre de paires d'électrons partagées, les liaisons covalentes sont divisées en
• simple (unique)- une paire d'électrons,
• double- deux paires d'électrons,
• triples- trois paires d'électrons.

Les liaisons doubles et triples sont appelées liaisons multiples.

Selon la répartition de la densité électronique entre les atomes liés, une liaison covalente est divisée en non polaire Et polaire. Une liaison non polaire se forme entre des atomes identiques, une liaison polaire entre des atomes différents.

Électronégativité- une mesure de la capacité d'un atome dans une substance à attirer des paires d'électrons communes.
Les paires électroniques des liaisons polaires sont déplacées vers des éléments plus électronégatifs. Le déplacement des paires d’électrons lui-même est appelé polarisation des liaisons. Les charges partielles (excédentaires) formées lors de la polarisation sont désignées + et -, par exemple : .

En fonction de la nature du chevauchement des nuages ​​​​d'électrons ("orbitales"), une liaison covalente est divisée en -liaison et -liaison.
-Une liaison se forme en raison du chevauchement direct des nuages ​​​​d'électrons (le long de la ligne droite reliant les noyaux atomiques), -une liaison se forme en raison du chevauchement latéral (des deux côtés du plan dans lequel se trouvent les noyaux atomiques).

Une liaison covalente est directionnelle et saturable, ainsi que polarisable.
Le modèle d'hybridation est utilisé pour expliquer et prédire la direction mutuelle des liaisons covalentes.

Hybridation d'orbitales atomiques et de nuages ​​​​d'électrons- l'alignement supposé des orbitales atomiques en énergie, et de la forme des nuages ​​d'électrons lorsqu'un atome forme des liaisons covalentes.
Les trois types d’hybridation les plus courants sont : sp-, sp 2 et sp 3-hybridation. Par exemple:
sp-hybridation - en molécules C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (structure linéaire) ;
sp 2-hybridation - en molécules C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (forme triangulaire plate);
sp 3-hybridation - en molécules CCl 4, SiH 4, CH 4 (forme tétraédrique); NH 3 (forme pyramidale) ; H 2 O (forme angulaire).

Connexion métallique- une liaison chimique formée en partageant les électrons de valence de tous les atomes liés d'un cristal métallique. En conséquence, un seul nuage électronique du cristal se forme, qui se déplace facilement sous l'influence de la tension électrique - d'où la conductivité électrique élevée des métaux.
Une liaison métallique se forme lorsque les atomes liés sont gros et ont donc tendance à céder des électrons. Les substances simples avec une liaison métallique sont des métaux (Na, Ba, Al, Cu, Au, etc.), les substances complexes sont des composés intermétalliques (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8, etc.).
La liaison métallique n'a ni directionnalité ni saturation. Il est également conservé dans des métaux fondus.

Liaison hydrogène- une liaison intermoléculaire formée en raison de l'acceptation partielle d'une paire d'électrons d'un atome hautement électronégatif par un atome d'hydrogène avec une charge partielle positive importante. Il se forme dans les cas où une molécule contient un atome avec une paire d'électrons non liants et une électronégativité élevée (F, O, N), et l'autre contient un atome d'hydrogène lié par une liaison hautement polaire à l'un de ces atomes. Exemples de liaisons hydrogène intermoléculaires :

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

Des liaisons hydrogène intramoléculaires existent dans les molécules de polypeptides, d'acides nucléiques, de protéines, etc.

L’énergie de liaison est une mesure de la force de toute liaison.
Énergie de communication- l'énergie nécessaire pour rompre une liaison chimique donnée dans 1 mole d'une substance. L'unité de mesure est 1 kJ/mol.

Les énergies des liaisons ioniques et covalentes sont du même ordre de grandeur, l'énergie des liaisons hydrogène est d'un ordre de grandeur inférieur.

L'énergie d'une liaison covalente dépend de la taille des atomes liés (longueur de la liaison) et de la multiplicité de la liaison. Plus les atomes sont petits et plus la multiplicité des liaisons est grande, plus leur énergie est grande.

L'énergie de la liaison ionique dépend de la taille des ions et de leurs charges. Plus les ions sont petits et plus leur charge est grande, plus l'énergie de liaison est grande.

Structure de la matière

Selon le type de structure, toutes les substances sont divisées en moléculaire Et non moléculaire. Parmi les substances organiques, les substances moléculaires prédominent ; parmi les substances inorganiques, les substances non moléculaires prédominent.

En fonction du type de liaison chimique, les substances sont divisées en substances à liaisons covalentes, substances à liaisons ioniques (substances ioniques) et substances à liaisons métalliques (métaux).

Les substances ayant des liaisons covalentes peuvent être moléculaires ou non moléculaires. Cela affecte considérablement leurs propriétés physiques.

Les substances moléculaires sont constituées de molécules reliées les unes aux autres par des liaisons intermoléculaires faibles, notamment : H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 et d'autres substances simples ; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, polymères organiques et bien d'autres substances. Ces substances n'ont pas une résistance élevée, ont des points de fusion et d'ébullition bas, ne conduisent pas l'électricité et certaines d'entre elles sont solubles dans l'eau ou d'autres solvants.

Les substances non moléculaires avec des liaisons covalentes ou des substances atomiques (diamant, graphite, Si, SiO 2, SiC et autres) forment des cristaux très résistants (à l'exception du graphite en couches), elles sont insolubles dans l'eau et d'autres solvants, ont un point de fusion élevé et points d'ébullition, la plupart d'entre eux ne conduisent pas le courant électrique (à l'exception du graphite, qui est électriquement conducteur, et des semi-conducteurs - silicium, germanium, etc.)

Toutes les substances ioniques sont naturellement non moléculaires. Ce sont des substances solides et réfractaires, des solutions et des masses fondues qui conduisent le courant électrique. Beaucoup d'entre eux sont solubles dans l'eau. Il est à noter que dans les substances ioniques dont les cristaux sont constitués d'ions complexes, il existe également des liaisons covalentes, par exemple : (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 + )(NO 3-), etc. Les atomes qui composent les ions complexes sont reliés par des liaisons covalentes.

Métaux (substances avec des liaisons métalliques) très diverses dans leurs propriétés physiques. Parmi eux, on trouve des métaux liquides (Hg), très mous (Na, K) et très durs (W, Nb).

Les propriétés physiques caractéristiques des métaux sont leur conductivité électrique élevée (contrairement aux semi-conducteurs, elle diminue avec l'augmentation de la température), leur capacité thermique élevée et leur ductilité (pour les métaux purs).

A l’état solide, presque toutes les substances sont composées de cristaux. En fonction du type de structure et du type de liaison chimique, les cristaux (« réseaux cristallins ») sont divisés en atomique(cristaux de substances non moléculaires avec liaisons covalentes), ionique(cristaux de substances ioniques), moléculaire(cristaux de substances moléculaires avec des liaisons covalentes) et métal(cristaux de substances avec une liaison métallique).

Tâches et tests sur le thème "Thème 10. "Liaison chimique. Structure de la matière."

• Types de liaison chimique - Structure de la matière grade 8-9

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• Devoirs : 9 Tests : 1

Après avoir parcouru ce sujet, vous devez comprendre les concepts suivants : liaison chimique, liaison intermoléculaire, liaison ionique, liaison covalente, liaison métallique, liaison hydrogène, liaison simple, liaison double, liaison triple, liaisons multiples, liaison non polaire, liaison polaire. , électronégativité, polarisation des liaisons, - et -liaison, hybridation des orbitales atomiques, énergie de liaison.

Vous devez connaître la classification des substances par type de structure, par type de liaison chimique, la dépendance des propriétés des substances simples et complexes sur le type de liaison chimique et le type de « réseau cristallin ».

Vous devez être capable de : déterminer le type de liaison chimique dans une substance, le type d'hybridation, dresser des schémas de formation de liaison, utiliser la notion d'électronégativité, un nombre d'électronégativité ; savoir comment l'électronégativité change dans les éléments chimiques de la même période et d'un groupe pour déterminer la polarité d'une liaison covalente.

Après vous être assuré que tout ce dont vous avez besoin a été appris, passez à l'exécution des tâches. Nous vous souhaitons du succès.

• O. S. Gabrielyan, G. G. Lysova. Chimie 11e année. M., Outarde, 2002.
• GE Rudzitis, FG Feldman. Chimie 11e année. M., Éducation, 2001.

Les enveloppes externes de tous les éléments, à l’exception des gaz rares, sont INCOMPLETES et, dans le processus d’interaction chimique, elles sont COMPLÉTÉES.

Une liaison chimique est formée par les électrons des couches électroniques externes, mais elle s'effectue de différentes manières.

Il existe trois principaux types de liaisons chimiques :

Liaison covalente et ses variétés : liaison covalente polaire et non polaire ;

Liaison ionique ;

Connexion métallique.

Liaison ionique

Une liaison chimique ionique est une liaison formée en raison de l’attraction électrostatique des cations vers les anions.

Une liaison ionique se produit entre des atomes qui ont des valeurs d'électronégativité très différentes les unes des autres, de sorte que la paire d'électrons formant la liaison est fortement polarisée vers l'un des atomes, de sorte qu'elle peut être considérée comme appartenant à l'atome de cet élément.

L'électronégativité est la capacité des atomes d'éléments chimiques à attirer leurs propres électrons et ceux des autres.

La nature de la liaison ionique, la structure et les propriétés des composés ioniques sont expliquées à partir de la théorie électrostatique des liaisons chimiques.

Formation de cations : M 0 - n e - = M n+

Formation d'anions : HeM 0 + n e - = HeM n-

Par exemple : 2Na 0 + Cl 2 0 = 2Na + Cl -

Lorsque le sodium métallique brûle dans le chlore, à la suite d'une réaction redox, des cations de l'élément fortement électropositif sodium et des anions de l'élément fortement électronégatif chlore se forment.

Conclusion : une liaison chimique ionique se forme entre des atomes métalliques et non métalliques qui diffèrent grandement par leur électronégativité.

Par exemple : CaF 2 KCl Na 2 O MgBr 2, etc.

Liaisons covalentes non polaires et polaires

Une liaison covalente est la liaison d’atomes à l’aide de paires d’électrons communes (partagées entre eux).

Liaison covalente non polaire

Considérons l'apparition d'une liaison covalente non polaire en utilisant l'exemple de la formation d'une molécule d'hydrogène à partir de deux atomes d'hydrogène. Ce processus est déjà une réaction chimique typique, car à partir d'une substance (l'hydrogène atomique), une autre se forme - l'hydrogène moléculaire. Un signe extérieur du « bénéfice » énergétique de ce processus est le dégagement d’une grande quantité de chaleur.

Les couches électroniques des atomes d'hydrogène (avec un électron s pour chaque atome) fusionnent en un nuage électronique commun (orbitale moléculaire), où les deux électrons « servent » les noyaux, qu'il s'agisse de « notre » noyau ou d'un noyau « étranger ». La nouvelle couche électronique est similaire à la couche électronique terminée du gaz inerte hélium de deux électrons : 1s 2.

En pratique, des méthodes plus simples sont utilisées. Par exemple, le chimiste américain J. Lewis a proposé en 1916 de désigner les électrons par des points à côté des symboles des éléments. Un point représente un électron. Dans ce cas, la formation d'une molécule d'hydrogène à partir d'atomes s'écrit comme suit :

Considérons la liaison de deux atomes de chlore 17 Cl (charge nucléaire Z = 17) dans une molécule diatomique du point de vue de la structure des couches électroniques du chlore.

Le niveau électronique externe du chlore contient s 2 + p 5 = 7 électrons. Étant donné que les électrons des niveaux inférieurs ne participent pas aux interactions chimiques, nous désignerons par des points uniquement les électrons du troisième niveau externe. Ces électrons externes (7 pièces) peuvent être disposés sous la forme de trois paires d'électrons et d'un électron non apparié.

Après avoir combiné les électrons non appariés de deux atomes en une molécule, une nouvelle paire d'électrons est obtenue :

Dans ce cas, chacun des atomes de chlore se retrouve entouré d'un OCTET d'électrons. Cela peut être facilement vu en encerclant l’un des atomes de chlore.

Une liaison covalente est formée uniquement par une paire d'électrons situés entre des atomes. C'est ce qu'on appelle une paire divisée. Les paires d’électrons restantes sont appelées paires libres. Ils remplissent les coquilles et ne participent pas à la reliure.

Les atomes forment des liaisons chimiques en partageant suffisamment d'électrons pour acquérir une configuration électronique similaire à la configuration électronique complète des atomes d'éléments nobles.

Selon la théorie de Lewis et la règle de l'octet, la communication entre les atomes peut être effectuée non pas nécessairement par un, mais par deux ou même trois paires divisées, si la règle de l'octet l'exige. De telles liaisons sont appelées doubles et triples liaisons.

Par exemple, l'oxygène peut former une molécule diatomique avec un octet d'électrons de chaque atome uniquement lorsque deux paires partagées sont placées entre les atomes :

Les atomes d'azote (2s 2 2p 3 sur la dernière couche) sont également liés en une molécule diatomique, mais pour organiser un octet d'électrons, ils doivent disposer trois paires partagées entre eux :

Conclusion : une liaison covalente non polaire se produit entre des atomes de même électronégativité, c'est-à-dire entre des atomes du même élément chimique - un non-métal.

Par exemple : dans les molécules H 2 Cl 2 N 2 P 4 Br 2 est une liaison covalente non polaire.

Liaison covalente

Une liaison covalente polaire est intermédiaire entre une liaison purement covalente et une liaison ionique. Tout comme l’ionique, il ne peut survenir qu’entre deux atomes de types différents.

À titre d’exemple, considérons la formation d’eau lors de la réaction entre les atomes d’hydrogène (Z = 1) et d’oxygène (Z = 8). Pour ce faire, il convient d'écrire d'abord les formules électroniques des enveloppes externes de l'hydrogène (1s 1) et de l'oxygène (...2s 2 2p 4).

Il s'avère que pour cela, il faut prendre exactement deux atomes d'hydrogène pour un atome d'oxygène. Cependant, la nature est telle que les propriétés acceptrices de l'atome d'oxygène sont supérieures à celles de l'atome d'hydrogène (les raisons en seront discutées un peu plus tard). Par conséquent, les paires d’électrons de liaison dans la formule de Lewis pour l’eau sont légèrement décalées vers le noyau de l’atome d’oxygène. La liaison dans une molécule d’eau est covalente polaire et des charges partielles positives et négatives apparaissent sur les atomes.

Conclusion : une liaison polaire covalente se produit entre des atomes d'électronégativité différente, c'est-à-dire entre des atomes d'éléments chimiques différents - des non-métaux.

Par exemple : dans les molécules HCl, H 2 S, NH 3, P 2 O 5, CH 4 - une liaison polaire covalente.

Formules structurelles

Actuellement, il est d'usage de représenter les paires d'électrons (c'est-à-dire les liaisons chimiques) entre les atomes par des tirets. Chaque tiret représente une paire d'électrons partagée. Dans ce cas, les molécules qui nous sont déjà familières ressemblent à ceci :

Les formules avec des tirets entre les atomes sont appelées formules développées. Les paires isolées d'électrons ne sont souvent pas représentées dans les formules développées.

Les formules développées sont très utiles pour représenter des molécules : elles montrent clairement comment les atomes sont connectés les uns aux autres, dans quel ordre, par quelles liaisons.

Une paire d’électrons de liaison dans les formules de Lewis équivaut à un tiret dans les formules développées.

Les liaisons doubles et triples ont un nom commun : les liaisons multiples. On dit également que la molécule d’azote a un ordre de liaison de trois. Dans une molécule d’oxygène, l’ordre des liaisons est de deux. L’ordre des liaisons dans les molécules d’hydrogène et de chlore est le même. L’hydrogène et le chlore n’ont plus une liaison multiple, mais simple.

L'ordre des liaisons est le nombre de paires partagées entre deux atomes liés. Un ordre de connexion supérieur à trois ne se produit pas.