On sait que les couches électroniques contiennent huit électrons externes, dont deux sont situés sur s- orbitales, et six - sur R.-orbitales, ont stabilité accrue. Ils correspondent des gaz inertes : néon, argon, krypton, xénon, radon (retrouvez-les dans le tableau périodique). L’atome d’hélium, qui ne contient que deux électrons, est encore plus stable. Les atomes de tous les autres éléments ont tendance à rapprocher leur configuration électronique de celle du gaz inerte le plus proche. Cela peut être fait de deux manières : en faisant don ou en ajoutant des électrons du niveau externe.

Il est plus rentable pour un atome de sodium, qui n'a qu'un seul électron non apparié, de l'abandonner, l'atome reçoit ainsi une charge (devient un ion) et acquiert la configuration électronique du néon gaz inerte.

L'atome de chlore ne manque qu'un seul électron par rapport à la configuration du gaz inerte le plus proche, il s'efforce donc d'acquérir un électron.

Chaque élément, dans une plus ou moins grande mesure, a la capacité d'attirer les électrons, qui est caractérisée numériquement par la valeur électronégativité. En conséquence, plus l'électronégativité d'un élément est grande, plus il attire les électrons et plus ses propriétés oxydantes sont prononcées.

Le désir des atomes d'acquérir une couche électronique stable explique la raison de la formation de molécules.

Définition

Liaison chimique- c'est l'interaction des atomes, qui détermine la stabilité d'une molécule chimique ou d'un cristal dans son ensemble.

TYPES DE LIAISON CHIMIQUE

Il existe 4 principaux types de liaisons chimiques :

Considérons l'interaction de deux atomes avec les mêmes valeurs d'électronégativité, par exemple deux atomes de chlore. Chacun d’eux possède sept électrons de valence. Il leur manque un électron pour correspondre à la configuration électronique du gaz inerte le plus proche.

Le rapprochement de deux atomes à une certaine distance conduit à la formation d’une paire d’électrons commune appartenant simultanément aux deux atomes. Cette paire commune représente une liaison chimique. La même chose se produit dans le cas de la molécule d’hydrogène. L’hydrogène n’a qu’un seul électron non apparié et il lui manque un électron pour correspondre à la configuration du gaz inerte le plus proche (hélium). Ainsi, lorsque deux atomes d’hydrogène se rapprochent, ils forment une paire d’électrons commune.

Définition

La liaison entre des atomes non métalliques qui se produit lorsque des électrons interagissent pour former des paires d'électrons communes est appelée covalent.

Si les atomes en interaction ont des valeurs d'électronégativité égales, la paire d'électrons commune appartient de manière égale aux deux atomes, c'est-à-dire qu'elle est située sur à égale distance des deux atomes. Cette liaison covalente est appelée non polaire.

Définition

Liaison covalente non polaire- liaison chimique entre atomes non métalliques avec des valeurs d'électronégativité égales ou similaires. Dans ce cas, la paire électronique commune appartient également aux deux atomes et aucun changement dans la densité électronique n’est observé.

Des liaisons covalentes non polaires se produisent dans des substances non métalliques simples : $\mathrm(O)_2, \mathrm(N)_2, \mathrm(Cl)_2, \mathrm(P)_4, \mathrm(O)_3$. Lors de l'interaction d'atomes ayant différentes significationsélectronégativité, comme l'hydrogène et le chlore, la paire d'électrons partagée est décalée vers l'atome ayant l'électronégativité la plus élevée, c'est-à-dire vers le chlore. L’atome de chlore acquiert une charge partielle négative et l’atome d’hydrogène acquiert une charge partiellement positive. Ceci est un exemple de liaison covalente polaire.

Définition

Une liaison formée par des éléments non métalliques d'électronégativité différente est appelée polaire covalente. Dans ce cas, la densité électronique se déplace vers l’élément le plus électronégatif.

Une molécule dans laquelle les centres de charges positives et négatives sont séparés s'appelle dipôle. La liaison polaire se produit entre des atomes ayant une électronégativité différente mais pas très différente, par exemple entre différents non-métaux. Des exemples de composés avec des liaisons covalentes polaires sont des composés de non-métaux entre eux, ainsi que divers ions contenant des atomes non métalliques $(\mathrm(NO)_3–, \mathrm(CH)_3\mathrm(COO)–)$. Parmi les substances organiques, il existe surtout de nombreux composés polaires covalents.

Si la différence d'électronégativité des éléments est grande, non seulement un changement de densité électronique se produira, mais un transfert complet d'un électron d'un atome à un autre. Considérons cela en utilisant l'exemple du fluorure de sodium NaF. Comme nous l’avons vu précédemment, l’atome de sodium est impatient de céder un électron et l’atome de fluor est prêt à l’accepter. Cela se réalise facilement lors de leur interaction, qui s’accompagne d’un transfert d’électrons.

Dans ce cas, l'atome de sodium transfère complètement son électron à l'atome de fluor : le sodium perd un électron et se charge positivement, et le chlore gagne un électron et se charge négativement.

Définition

Les atomes et les groupes d'atomes porteurs d'une charge sont appelés ions.

Dans la molécule résultante - le chlorure de sodium $Na^+F^-$ - la liaison se produit en raison de l'attraction électrostatique d'ions de charges opposées. Cette connexion est appelée ionique. Elle se réalise entre des métaux et des non-métaux typiques, c'est-à-dire entre des atomes ayant des valeurs d'électronégativité très différentes.

Définition

Liaison ionique formé en raison des forces d'attraction électrostatique entre des ions de charges opposées - cations et anions.

Il existe un autre type de connexion - métal, caractéristique des substances simples - les métaux. Il se caractérise par l’attraction d’atomes métalliques partiellement ionisés et d’électrons de valence, formant un seul nuage électronique (« gaz électronique »). Les électrons de Valence dans les métaux sont délocalisés et appartiennent simultanément à tous les atomes métalliques, se déplaçant librement dans le cristal. La connexion est donc multicentrique. Dans les métaux de transition, la liaison métallique est de nature partiellement covalente, car elle est complétée par le chevauchement des orbitales d de la couche externe partiellement remplie d'électrons. Les métaux forment des réseaux cristallins métalliques. Elle est décrite en détail dans la rubrique « Liaison métallique et ses caractéristiques ».

interactions intermoléculaires

Un exemple de forte interaction intermoléculaire

est hydrogènecette connexion, formé entre un atome d'hydrogène d'une molécule et un atome à haute électronégativité ($\mathrm(F)$, $\mathrm(O)$, $\mathrm(Cl)$, $\mathrm(N)$). Un exemple de liaison hydrogène est l'interaction des molécules d'eau $\mathrm(O)_2\mathrm(O)…\mathrm(OH)_2$, de l'ammoniac et des molécules d'eau $\mathrm(H)_3\mathrm(N)… \mathrm(OH) _2$, méthanol et eau $\mathrm(CH)_3\mathrm(OH)…\mathrm(OH)_2$ , ainsi que diverses pièces molécules de protéines, polysaccharides, acides nucléiques.

Un autre exemple d'interaction intermoléculaire est Forces de Van der Waals, qui surviennent lors de la polarisation des molécules et de la formation de dipôles. Ils provoquent une liaison entre les couches d’atomes dans les cristaux en couches (comme la structure du graphite).

Caractéristiques d'une liaison chimique

La liaison chimique est caractérisée longueur, énergie, direction Et saturation(chaque atome est capable de former un nombre limité de liaisons). La multiplicité des liaisons est égale au nombre de paires d'électrons partagées. La forme des molécules est déterminée par le type de nuages ​​​​d'électrons impliqués dans la formation de la liaison, ainsi que par la présence ou l'absence de paires d'électrons isolées. Ainsi, par exemple, la molécule $\mathrm(CO)_2$ est linéaire (il n'y a pas de paires d'électrons isolées), et $\mathrm(H)_2\mathrm(O)$ et $\mathrm(SO)_2$ sont paires de coins (il existe des paires de paires isolées). Si les atomes en interaction ont des valeurs d’électronégativité très différentes, la paire d’électrons partagée est presque entièrement décalée vers les atomes ayant l’électronégativité la plus élevée. Une liaison ionique peut ainsi être considérée comme un cas extrême de liaison covalente polaire, lorsqu'un électron est presque entièrement transféré d'un atome à un autre. En réalité, un déplacement complet ne se produit jamais, c’est-à-dire qu’il n’existe pas de substances absolument ioniques. Par exemple, dans $\mathrm(NaCl)$, les charges réelles sur les atomes sont de +0,92 et –0,92, et non de +1 et –1.

La liaison ionique se produit dans les composés de métaux typiques avec des non-métaux et des résidus acides, notamment dans les oxydes métalliques ($\mathrm(CaO)$, $\mathrm(Al)_2\mathrm(O)_3$), les alcalis ($\mathrm(NaOH ) )$, $\mathrm(Ca(OH))_2$) et sels ($\mathrm(NaCl)$, $\mathrm(K)_2\mathrm(S)$, $\mathrm(K)_2\mathrm ( SO)_4$, $\mathrm(NH)_4\mathrm(Cl)$, $\mathrm(CH)_3\mathrm(NH)_3^+$, $\mathrm(Cl^–)$).

mécanismes de formation de liaisons chimiques

Liaison chimique covalente, ses variétés et mécanismes de formation. Caractéristiques des liaisons covalentes (polarité et énergie de liaison). Liaison ionique. Connexion métallique. Liaison hydrogène

La doctrine de la liaison chimique constitue la base de toute chimie théorique.

Une liaison chimique est comprise comme l'interaction d'atomes qui les lie en molécules, ions, radicaux et cristaux.

Il existe quatre types de liaisons chimiques : ioniques, covalentes, métalliques et hydrogène.

La division des liaisons chimiques en types est conditionnelle, puisqu'elles sont toutes caractérisées par une certaine unité.

Une liaison ionique peut être considérée comme un cas extrême de liaison covalente polaire.

Une liaison métallique combine l'interaction covalente d'atomes utilisant des électrons partagés et l'attraction électrostatique entre ces électrons et les ions métalliques.

Les substances manquent souvent de cas limites de liaison chimique (ou de liaison chimique pure).

Par exemple, le fluorure de lithium $LiF$ est classé comme composé ionique. En fait, la liaison qu'il contient est ionique à 80 % et covalente à 20 %. Il est donc évidemment plus correct de parler du degré de polarité (ionicité) d'une liaison chimique.

Dans la série d'halogénures d'hydrogène $HF—HCl—HBr—HI—HAt$, le degré de polarité de la liaison diminue, car la différence entre les valeurs d'électronégativité des atomes d'halogène et d'hydrogène diminue, et dans l'hydrogène astate, la liaison devient presque non polaire $(EO(H) = 2,1 ; EO(At) = 2,2)$.

Différents types de liaisons peuvent être trouvés dans les mêmes substances, par exemple :

1. dans les bases : entre les atomes d'oxygène et d'hydrogène des groupes hydroxo, la liaison est polaire covalente, et entre le métal et le groupe hydroxo, elle est ionique ;
2. dans les sels d'acides contenant de l'oxygène : entre un atome non métallique et l'oxygène d'un résidu acide - polaire covalent, et entre un métal et un résidu acide - ionique ;
3. dans les sels d'ammonium, de méthylammonium, etc. : entre les atomes d'azote et d'hydrogène - polaire covalent, et entre les ions ammonium ou méthylammonium et le résidu acide - ionique ;
4. dans les peroxydes métalliques (par exemple, $Na_2O_2$), la liaison entre les atomes d'oxygène est covalente non polaire, et entre le métal et l'oxygène est ionique, etc.

Différents types de connexions peuvent se transformer les unes dans les autres :

- à dissociation électrolytique dans l'eau composée de composés covalents, la liaison polaire covalente devient ionique ;

- lorsque les métaux s'évaporent, la liaison métallique se transforme en une liaison covalente apolaire, etc.

La raison de l'unité de tous les types et types de liaisons chimiques est leur nature chimique identique - l'interaction électron-nucléaire. La formation d'une liaison chimique est dans tous les cas le résultat d'une interaction électron-nucléaire des atomes, accompagnée d'une libération d'énergie.

Méthodes de formation de liaisons covalentes. Caractéristiques d'une liaison covalente : longueur de liaison et énergie

Une liaison chimique covalente est une liaison formée entre des atomes par la formation de paires d'électrons partagées.

Le mécanisme de formation d'un tel lien peut être un échange ou un donneur-accepteur.

JE. Mécanisme d'échange fonctionne lorsque les atomes forment des paires d’électrons partagés en combinant des électrons non appariés.

1) $H_2$ - hydrogène :

La liaison est due à la formation d'une paire d'électrons commune par les électrons $s$ des atomes d'hydrogène (orbitales $s$ qui se chevauchent) :

2) $HCl$ - chlorure d'hydrogène :

La liaison résulte de la formation d'une paire d'électrons commune d'électrons $s-$ et $p-$ (orbitales $s-p-$ qui se chevauchent) :

3) $Cl_2$ : dans une molécule de chlore, une liaison covalente se forme en raison d'électrons $p-$ non appariés (orbitales $p-p-$ qui se chevauchent) :

4) $N_2$ : dans une molécule d'azote, trois paires d'électrons communes se forment entre les atomes :

II. Mécanisme donneur-accepteur Considérons la formation d'une liaison covalente en utilisant l'exemple de l'ion ammonium $NH_4^+$.

Le donneur possède une paire d'électrons, l'accepteur possède une orbitale vide que cette paire peut occuper. Dans l'ion ammonium, les quatre liaisons avec les atomes d'hydrogène sont covalentes : trois se sont formées en raison de la création de paires d'électrons communes par l'atome d'azote et les atomes d'hydrogène selon le mécanisme d'échange, une - via le mécanisme donneur-accepteur.

Les liaisons covalentes peuvent être classées selon la manière dont les orbitales électroniques se chevauchent, ainsi que selon leur déplacement vers l'un des atomes liés.

Les liaisons chimiques formées à la suite du chevauchement d'orbitales électroniques le long d'une ligne de liaison sont appelées $σ$. -obligations (liaisons sigma). Le lien sigma est très fort.

Les orbitales $p-$ peuvent se chevaucher dans deux régions, formant une liaison covalente en raison du chevauchement latéral :

Liaisons chimiques formées à la suite du chevauchement « latéral » des orbitales électroniques en dehors de la ligne de communication, c'est-à-dire dans deux zones sont appelés $π$ -liaisons (pi-liaisons).

Par degré de déplacement paires d'électrons partagées à l'un des atomes qu'ils lient, une liaison covalente peut être polaire Et non polaire.

Une liaison chimique covalente formée entre des atomes de même électronégativité est appelée non polaire. Les paires d'électrons ne sont déplacées vers aucun des atomes, car les atomes ont le même EO - la propriété d'attirer les électrons de valence des autres atomes. Par exemple:

ceux. des molécules de substances simples non métalliques sont formées par des liaisons covalentes non polaires. Une liaison chimique covalente entre des atomes d'éléments dont l'électronégativité diffère est appelée polaire.

Longueur et énergie des liaisons covalentes.

Caractéristique propriétés de la liaison covalente- sa longueur et son énergie. Longueur du lien est la distance entre les noyaux des atomes. Plus la longueur d’une liaison chimique est courte, plus elle est forte. Cependant, une mesure de la force de la connexion est énergie de liaison, qui est déterminée par la quantité d’énergie nécessaire pour rompre une liaison. Elle est généralement mesurée en kJ/mol. Ainsi, selon les données expérimentales, les longueurs de liaison des molécules $H_2, Cl_2$ et $N_2$ sont respectivement de 0,074 $, 0,198$ et 0,109$ nm, et les énergies de liaison sont respectivement de 436$, 242$ et 946$ kJ/mol.

Ions. Liaison ionique

Imaginons que deux atomes se « rencontrent » : un atome d'un métal du groupe I et un atome non métallique du groupe VII. Un atome métallique possède un seul électron à son niveau d’énergie externe, tandis qu’il manque juste un électron à un atome non métallique pour que son niveau externe soit complet.

Le premier atome donnera facilement au second son électron, éloigné du noyau et faiblement associé à celui-ci, et le second lui donnera place libreà l'extérieur niveau électronique.

Ensuite, l'atome, privé d'une de ses charges négatives, deviendra une particule chargée positivement, et la seconde se transformera en une particule chargée négativement grâce à l'électron résultant. De telles particules sont appelées ions.

La liaison chimique qui se produit entre les ions est appelée ionique.

Considérons la formation de cette liaison en utilisant l'exemple du composé bien connu chlorure de sodium ( sel):

Le processus de conversion des atomes en ions est représenté dans le diagramme :

Cette transformation d'atomes en ions se produit toujours lors de l'interaction d'atomes de métaux typiques et de non-métaux typiques.

Considérons l'algorithme (séquence) de raisonnement lors de l'enregistrement de la formation d'une liaison ionique, par exemple entre les atomes de calcium et de chlore :

Les nombres indiquant le nombre d'atomes ou de molécules sont appelés coefficients, et les nombres indiquant le nombre d'atomes ou d'ions dans une molécule sont appelés index.

Connexion métallique

Faisons connaissance avec la manière dont les atomes d'éléments métalliques interagissent les uns avec les autres. Les métaux n'existent généralement pas sous forme d'atomes isolés, mais sous forme de morceau, de lingot ou de produit métallique. Qu'est-ce qui retient les atomes de métal dans un seul volume ?

Les atomes de la plupart des métaux au niveau externe ne contiennent pas grand nombreélectrons - 1 $, 2, 3 $. Ces électrons sont facilement éliminés et les atomes deviennent des ions positifs. Les électrons détachés se déplacent d’un ion à l’autre, les liant en un seul tout. En se connectant aux ions, ces électrons forment temporairement des atomes, puis se séparent à nouveau et se combinent avec un autre ion, etc. Par conséquent, dans le volume du métal, les atomes sont continuellement convertis en ions et vice versa.

La liaison des métaux entre les ions via des électrons partagés est appelée métallique.

La figure montre schématiquement la structure d'un fragment de sodium métallique.

Dans ce cas, un petit nombre d’électrons partagés lient un grand nombre d’ions et d’atomes.

Une liaison métallique présente certaines similitudes avec une liaison covalente, puisqu'elle repose sur le partage d'électrons externes. Cependant, avec une liaison covalente, les électrons externes non appariés de seulement deux atomes voisins sont partagés, tandis qu'avec une liaison métallique, tous les atomes participent au partage de ces électrons. C'est pourquoi les cristaux avec une liaison covalente sont fragiles, mais avec une liaison métallique, ils sont généralement ductiles, conducteurs d'électricité et ont un éclat métallique.

La liaison métallique est caractéristique des deux métaux purs, et pour les mélanges de divers métaux - alliages à l'état solide et liquide.

Liaison hydrogène

Liaison chimique entre des atomes d'hydrogène polarisés positivement d'une molécule (ou une partie de celle-ci) et des atomes polarisés négativement d'éléments fortement électronégatifs ayant des paires d'électrons libres ($F, O, N$ et moins souvent $S$ et $Cl$) d'une autre molécule. (ou sa partie) est appelé hydrogène.

Le mécanisme de formation des liaisons hydrogène est en partie électrostatique, en partie de nature donneur-accepteur.

Exemples de liaisons hydrogène intermoléculaires :

En présence d'une telle connexion, même les substances de faible poids moléculaire peuvent, dans des conditions normales, être des liquides (alcool, eau) ou des gaz facilement liquéfiés (ammoniac, fluorure d'hydrogène).

Les substances possédant des liaisons hydrogène ont des réseaux cristallins moléculaires.

Substances de structure moléculaire et non moléculaire. Type de réseau cristallin. Dépendance des propriétés des substances sur leur composition et leur structure

Structure moléculaire et non moléculaire des substances

Ce ne sont pas des atomes ou des molécules individuels qui entrent dans des interactions chimiques, mais des substances. Dans des conditions données, une substance peut se trouver dans l’un des trois états d’agrégation suivants : solide, liquide ou gazeux. Les propriétés d'une substance dépendent également de la nature de la liaison chimique entre les particules qui la forment - molécules, atomes ou ions. En fonction du type de liaison, on distingue les substances de structure moléculaire et non moléculaire.

Les substances constituées de molécules sont appelées substances moléculaires. Les liaisons entre les molécules de ces substances sont très faibles, beaucoup plus faibles qu'entre les atomes à l'intérieur de la molécule, et même à des températures relativement basses, elles se brisent - la substance se transforme en liquide puis en gaz (sublimation de l'iode). Les points de fusion et d'ébullition des substances constituées de molécules augmentent avec l'augmentation du poids moléculaire.

Les substances moléculaires comprennent les substances à structure atomique ($C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W$), parmi lesquelles se trouvent des métaux et des non-métaux.

Considérons propriétés physiques métaux alcalins. La force de liaison relativement faible entre les atomes entraîne une faible force mécanique: Les métaux alcalins sont mous et faciles à couper avec un couteau.

Les grandes tailles atomiques conduisent à de faibles densités de métaux alcalins : le lithium, le sodium et le potassium sont encore plus légers que l'eau. Dans le groupe des métaux alcalins, les points d'ébullition et de fusion diminuent avec l'augmentation du numéro atomique de l'élément, car La taille des atomes augmente et les liaisons s'affaiblissent.

Aux substances non moléculaire les structures comprennent des composés ioniques. La plupart des composés de métaux avec des non-métaux ont cette structure : tous les sels ($NaCl, K_2SO_4$), certains hydrures ($LiH$) et oxydes ($CaO, MgO, FeO$), bases ($NaOH, KOH$). Les substances ioniques (non moléculaires) ont hautes températures fondre et bouillir.

Treillis cristallins

La matière, comme on le sait, peut exister sous trois formes états d'agrégation: gazeux, liquide et solide.

Solides: amorphe et cristallin.

Considérons comment les caractéristiques des liaisons chimiques influencent les propriétés des solides. Les solides sont divisés en cristalline Et amorphe.

Les substances amorphes n'ont pas de point de fusion clair : lorsqu'elles sont chauffées, elles se ramollissent progressivement et se transforment en un état fluide. Par exemple, la pâte à modeler et diverses résines sont à l'état amorphe.

Les substances cristallines sont caractérisées emplacement correct les particules qui les composent : atomes, molécules et ions - en des points strictement définis de l'espace. Lorsque ces points sont reliés par des lignes droites, un cadre spatial se forme, appelé réseau cristallin. Les points où se trouvent les particules cristallines sont appelés nœuds du réseau.

Selon le type de particules situées aux nœuds du réseau cristallin et la nature de la connexion entre elles, on distingue quatre types de réseaux cristallins : ionique, atomique, moléculaire Et métal.

Réseaux cristallins ioniques.

Ionique sont appelés réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des ions. Ils sont formés de substances avec des liaisons ioniques, qui peuvent lier à la fois les ions simples $Na^(+), Cl^(-)$ et les complexes $SO_4^(2−), OH^-$. Par conséquent, les sels et certains oxydes et hydroxydes de métaux ont des réseaux cristallins ioniques. Par exemple, un cristal de chlorure de sodium consiste en une alternance d'ions $Na^+$ positifs et négatifs $Cl^-$, formant un réseau en forme de cube. Les liaisons entre les ions dans un tel cristal sont très stables. Par conséquent, les substances dotées d'un réseau ionique se caractérisent par une dureté et une résistance relativement élevées, elles sont réfractaires et non volatiles.

Réseaux cristallins atomiques.

Atomique sont appelés réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des atomes individuels. Dans de tels réseaux, les atomes sont reliés les uns aux autres par des liaisons covalentes très fortes. Un exemple de substances présentant ce type de réseaux cristallins est le diamant, l’une des modifications allotropiques du carbone.

La plupart des substances possédant un réseau cristallin atomique ont des points de fusion très élevés (par exemple, pour le diamant, il est supérieur à 3 500 °C), elles sont solides et dures et pratiquement insolubles.

Réseaux cristallins moléculaires.

Moléculaire appelés réseaux cristallins, dans les nœuds desquels se trouvent des molécules. Les liaisons chimiques dans ces molécules peuvent être à la fois polaires ($HCl, H_2O$) et non polaires ($N_2, O_2$). Malgré le fait que les atomes à l'intérieur des molécules soient reliés par des liaisons covalentes très fortes, de faibles forces d'attraction intermoléculaires agissent entre les molécules elles-mêmes. Par conséquent, les substances dotées de réseaux cristallins moléculaires ont une faible dureté, de faibles points de fusion et sont volatiles. Le plus solide composés organiques avoir des réseaux cristallins moléculaires (naphtalène, glucose, sucre).

Treillis cristallins métalliques.

Les substances ayant des liaisons métalliques ont des réseaux cristallins métalliques. Sur les sites de ces réseaux se trouvent des atomes et des ions (soit des atomes, soit des ions, en lesquels les atomes métalliques se transforment facilement, abandonnant leurs électrons externes « pour usage commun"). Ce structure interne Les métaux déterminent leurs propriétés physiques caractéristiques : malléabilité, ductilité, conductivité électrique et thermique, éclat métallique caractéristique.

Une liaison chimique ionique est une liaison qui se forme entre des atomes éléments chimiques(ions chargés positivement ou négativement). Alors, qu’est-ce qu’une liaison ionique et comment se forme-t-elle ?

Caractéristiques générales des liaisons chimiques ioniques

Les ions sont des particules qui ont une charge dans laquelle les atomes se transforment en donnant ou en acceptant des électrons. Ils sont assez fortement attirés les uns par les autres, c'est pourquoi les substances ayant ce type de liaison ont des points d'ébullition et de fusion élevés.

Riz. 1. Ions.

Une liaison ionique est une liaison chimique entre des ions différents en raison de leur attraction électrostatique. Il peut être considéré comme le cas limite d'une liaison covalente, lorsque la différence d'électronégativité des atomes liés est si grande qu'une séparation complète des charges se produit.

Riz. 2. Liaison chimique ionique.

On pense généralement que la liaison devient électronique si l’EO est >1,7.

La différence de valeur d'électronégativité est d'autant plus grande que les éléments sont éloignés les uns des autres dans le tableau périodique par période. Cette liaison est caractéristique des métaux et des non-métaux, notamment ceux situés dans les groupes les plus éloignés, par exemple I et VII.

Exemple : sel de table, chlorure de sodium NaCl :

Riz. 3. Schéma de la liaison chimique ionique du chlorure de sodium.

Une liaison ionique existe dans les cristaux ; elle est forte et longue, mais non saturée et non dirigée. La liaison ionique n'est caractéristique que des substances complexes, telles que les sels, les alcalis et certains oxydes métalliques. À l’état gazeux, ces substances existent sous forme de molécules ioniques.

Des liaisons chimiques ioniques se forment entre les métaux typiques et les non-métaux. Les électrons sont nécessairement transférés du métal au non-métal, formant des ions. Le résultat est une attraction électrostatique appelée liaison ionique.

En fait, une liaison complètement ionique ne se produit pas. La liaison dite ionique est de nature en partie ionique et en partie covalente. Cependant, la liaison d'ions moléculaires complexes peut être considérée comme ionique.

Exemples de formation de liaisons ioniques

Il existe plusieurs exemples de formation de liaisons ioniques :

• interaction entre le calcium et le fluorure

Ca 0 (atome) -2e=Ca 2 + (ion)

– il est plus facile pour le calcium de céder deux électrons que de gagner ceux qui manquent.

F 0 (atome)+1е= F- (ion)

– le fluor, au contraire, est plus facile à accepter un électron qu'à abandonner sept électrons.

Trouvons le plus petit commun multiple entre les charges des ions résultants. Il est égal à 2. Déterminons le nombre d'atomes de fluor qui accepteront deux électrons d'un atome de calcium : 2 : 1 = 2. 4.

Créons la formule d'une liaison chimique ionique :

Ca 0 +2F 0 →Ca 2 +F−2.

• interaction du sodium et de l'oxygène

La liaison chimique, ses types, ses propriétés, constituent avec elle l’une des pierres angulaires d’une science intéressante appelée chimie. Dans cet article, nous analyserons tous les aspects des liaisons chimiques, leur importance dans la science, donnerons des exemples et bien plus encore.

Qu'est-ce qu'une liaison chimique

En chimie, une liaison chimique est comprise comme l'adhésion mutuelle des atomes d'une molécule et comme le résultat de la force d'attraction qui existe entre eux. C'est grâce aux liaisons chimiques que la formation de divers composants chimiques, c'est la nature de la liaison chimique.

Types de liaisons chimiques

Le mécanisme de formation d'une liaison chimique dépend fortement de son type ou de son type ; en général, les principaux types de liaisons chimiques suivants diffèrent :

• Liaison chimique covalente (qui à son tour peut être polaire ou non polaire)
• Liaison ionique
• connexion
• Liaison chimique

comme les gens.

Quant à lui, un article séparé lui est consacré sur notre site Internet, et vous pouvez le lire plus en détail sur le lien. Ensuite, nous examinerons plus en détail tous les autres principaux types de liaisons chimiques.

Liaison chimique ionique

La formation d'une liaison chimique ionique se produit en raison de l'attraction électrique mutuelle de deux ions ayant des charges différentes. Les ions dans de telles liaisons chimiques sont généralement simples et constituent un atome de la substance.

Schéma de liaison chimique ionique.

Caractéristique type ionique La caractéristique chimique d'une liaison est son manque de saturation et, par conséquent, la plus différentes quantités ions de charges opposées. Un exemple de liaison chimique ionique est le composé fluorure de césium CsF, dans lequel le niveau d'« ionicité » est de près de 97 %.

Liaison chimique hydrogène

Bien avant l'apparition théorie moderne liaisons chimiques dedans forme moderne Les scientifiques et les chimistes ont remarqué que les composés hydrogènes contenant des non-métaux possèdent diverses propriétés étonnantes. Disons que le point d'ébullition de l'eau et du fluorure d'hydrogène est beaucoup plus élevé qu'il ne pourrait l'être, c'est parti exemple prêt à l'emploi liaison chimique hydrogène.

L'image montre un diagramme de la formation d'une liaison chimique hydrogène.

La nature et les propriétés d'une liaison chimique hydrogène sont déterminées par la capacité de l'atome d'hydrogène H à former une autre liaison chimique, d'où le nom de cette liaison. La raison de la formation d’une telle connexion réside dans les propriétés des forces électrostatiques. Par exemple, le nuage électronique total dans la molécule de fluorure d'hydrogène est tellement déplacé vers le fluor que l'espace autour de l'atome de cette substance est saturé d'énergie négative. champ électrique. Autour d'un atome d'hydrogène, surtout privé de son unique électron, tout est exactement le contraire ; son champ électronique est beaucoup plus faible et, par conséquent, a charge positive. Et les charges positives et négatives, comme vous le savez, s'attirent, et de cette manière simple, une liaison hydrogène apparaît.

Liaison chimique des métaux

Quelle liaison chimique est caractéristique des métaux ? Ces substances ont leur propre type de liaison chimique - les atomes de tous les métaux ne sont pas disposés d'une manière ou d'une autre, mais d'une certaine manière, l'ordre de leur disposition est appelé réseau cristallin. Les électrons de différents atomes forment un nuage d'électrons commun et interagissent faiblement les uns avec les autres.

Voici à quoi ressemble une liaison chimique métallique.

Un exemple de liaison chimique métallique peut être n’importe quel métal : sodium, fer, zinc, etc.

Comment déterminer le type de liaison chimique

Selon les substances qui y participent, s'il y a un métal et un non-métal, alors la liaison est ionique, s'il y a deux métaux, alors elle est métallique, s'il y a deux non-métaux, alors elle est covalente.

Propriétés des liaisons chimiques

Pour comparer différents réactions chimiques différents sont utilisés caractéristiques quantitatives, tel que:

• longueur,
• énergie,
• polarité,
• ordre des connexions.

Examinons-les plus en détail.

La longueur de la liaison est la distance d'équilibre entre les noyaux des atomes reliés par une liaison chimique. Habituellement mesuré expérimentalement.

L'énergie d'une liaison chimique détermine sa force. DANS dans ce cas L'énergie fait référence à la force nécessaire pour rompre une liaison chimique et séparer les atomes.

La polarité d’une liaison chimique montre à quel point la densité électronique est déplacée vers l’un des atomes. La capacité des atomes à déplacer la densité électronique vers eux-mêmes, ou en parlant dans un langage simple« se couvrir soi-même » en chimie s’appelle l’électronégativité.

Les atomes de la plupart des éléments n’existent pas séparément, car ils peuvent interagir les uns avec les autres. Cette interaction produit des particules plus complexes.

La nature d’une liaison chimique est l’action de forces électrostatiques, qui sont les forces d’interaction entre charges électriques. Les électrons et les noyaux atomiques portent de telles charges.

Les électrons situés sur les niveaux électroniques externes (électrons de valence), étant les plus éloignés du noyau, interagissent le plus faiblement avec lui et sont donc capables de se détacher du noyau. Ils sont responsables de la liaison des atomes entre eux.

Types d'interactions en chimie

Les types de liaisons chimiques peuvent être présentés dans le tableau suivant :

Caractéristiques de la liaison ionique

Réaction chimique qui se produit en raison de attraction ionique avoir des charges différentes est appelé ionique. Cela se produit si les atomes liés ont une différence significative d’électronégativité (c’est-à-dire la capacité d’attirer les électrons) et que la paire d’électrons va vers l’élément le plus électronégatif. Le résultat de ce transfert d’électrons d’un atome à un autre est la formation de particules chargées – les ions. Une attirance naît entre eux.

Ils ont les indices d'électronégativité les plus bas métaux typiques, et les plus grands sont des non-métaux typiques. Les ions sont ainsi formés par l’interaction entre des métaux typiques et des non-métaux typiques.

Les atomes métalliques deviennent des ions chargés positivement (cations), donnant des électrons à leurs niveaux électroniques externes, et les non-métaux acceptent les électrons, se transformant ainsi en chargé négativement ions (anions).

Les atomes entrent dans un état énergétique plus stable, complétant ainsi leurs configurations électroniques.

La liaison ionique est non directionnelle et non saturable, puisque l'interaction électrostatique se produit dans toutes les directions, l'ion peut donc attirer les ions. signe opposé dans tous les sens.

La disposition des ions est telle qu’autour de chacun se trouvent un certain nombre d’ions de charges opposées. Le concept de « molécule » pour les composés ioniques ça n'a pas de sens.

Exemples d'éducation

La formation d'une liaison dans le chlorure de sodium (nacl) est due au transfert d'un électron de l'atome de Na vers l'atome de Cl pour former les ions correspondants :

Na 0 - 1 e = Na + (cation)

Cl 0 + 1 e = Cl - (anion)

Dans le chlorure de sodium, il y a six anions chlorure autour des cations sodium et six ions sodium autour de chaque ion chlorure.

Lorsqu'une interaction se forme entre les atomes du sulfure de baryum, les processus suivants se produisent :

Ba 0 - 2 e = Ba 2+

S 0 + 2 e = S 2-

Ba cède ses deux électrons au soufre, entraînant la formation d'anions soufre S 2- et de cations baryum Ba 2+.

Liaison chimique métallique

Le nombre d'électrons dans les niveaux d'énergie externes des métaux est faible ; ils se séparent facilement du noyau. À la suite de ce détachement, des ions métalliques et des électrons libres se forment. Ces électrons sont appelés « électrons gazeux ». Les électrons se déplacent librement dans tout le volume du métal et sont constamment liés et séparés des atomes.

La structure d'une substance métallique est la suivante : le réseau cristallin est le squelette de la substance, et entre ses nœuds les électrons peuvent se déplacer librement.

Les exemples suivants peuvent être donnés :

Mg - 2е<->MG 2+

Cs-e<->Cs+

Ca-2e<->Ca2+

Fe-3e<->Fe 3+

Covalent : polaire et non polaire

Le type d’interaction chimique le plus courant est une liaison covalente. Les valeurs d'électronégativité des éléments qui interagissent ne diffèrent pas fortement, par conséquent, seul un déplacement de la paire électronique commune vers un atome plus électronégatif se produit.

Les interactions covalentes peuvent être formées par un mécanisme d'échange ou un mécanisme donneur-accepteur.

Le mécanisme d'échange est réalisé si chacun des atomes a des électrons non appariés sur les niveaux électroniques externes et que le chevauchement des orbitales atomiques conduit à l'apparition d'une paire d'électrons qui appartiennent déjà aux deux atomes. Lorsque l'un des atomes a une paire d'électrons au niveau électronique externe et que l'autre a une orbitale libre, alors lorsque les orbitales atomiques se chevauchent, la paire d'électrons est partagée et interagit selon le mécanisme donneur-accepteur.

Les covalents sont divisés par multiplicité en :

• simple ou unique;
• double;
• triplés.

Les doubles assurent le partage de deux paires d'électrons à la fois et les triples - trois.

Selon la distribution de la densité électronique (polarité) entre les atomes liés, une liaison covalente est divisée en :

• non polaire;
• polaire.

Une liaison non polaire est formée par des atomes identiques et une liaison polaire est formée par une électronégativité différente.

L’interaction d’atomes ayant une électronégativité similaire est appelée liaison non polaire. La paire d’électrons commune dans une telle molécule n’est attirée par aucun des deux atomes, mais appartient également aux deux.

L'interaction d'éléments d'électronégativité différente conduit à la formation de liaisons polaires. Dans ce type d'interaction, les paires d'électrons partagées sont attirées vers l'élément le plus électronégatif, mais ne lui sont pas complètement transférées (c'est-à-dire que la formation d'ions ne se produit pas). À la suite de ce changement de densité électronique, des charges partielles apparaissent sur les atomes : plus celui qui est électronégatif a une charge négative, et moins celui qui est électronégatif a une charge positive.

Propriétés et caractéristiques de la covalence

Principales caractéristiques d'une liaison covalente :

• La longueur est déterminée par la distance entre les noyaux des atomes en interaction.
• La polarité est déterminée par le déplacement du nuage électronique vers l'un des atomes.
• La directionnalité est la propriété de former des liaisons orientées dans l'espace et, par conséquent, des molécules ayant certaines formes géométriques.
• La saturation est déterminée par la capacité à former un nombre limité de liaisons.
• La polarisabilité est déterminée par la capacité à changer de polarité sous l'influence d'un champ électrique externe.
• L’énergie nécessaire pour rompre un lien détermine sa force.

Un exemple d'interaction covalente non polaire peut être les molécules d'hydrogène (H2), de chlore (Cl2), d'oxygène (O2), d'azote (N2) et bien d'autres.

H· + ·H → Molécule H-H a une seule liaison non polaire,

O: + :O → O=O la molécule a un double non polaire,

Ṅ : + Ṅ : → N≡N la molécule est triple non polaire.

Des exemples de liaisons covalentes d'éléments chimiques comprennent des molécules de dioxyde de carbone (CO2) et de monoxyde de carbone (CO), de sulfure d'hydrogène (H2S), d'acide chlorhydrique (HCL), d'eau (H2O), de méthane (CH4), d'oxyde de soufre (SO2) et beaucoup d'autres .

Dans la molécule de CO2, la relation entre les atomes de carbone et d'oxygène est polaire covalente, car plus l'hydrogène est électronégatif, plus la densité électronique est attirée. L'oxygène possède deux électrons non appariés dans sa couche externe, tandis que le carbone peut fournir quatre électrons de valence pour former l'interaction. En conséquence, des doubles liaisons se forment et la molécule ressemble à ceci : O=C=O.

Afin de déterminer le type de liaison dans une molécule particulière, il suffit de considérer ses atomes constitutifs. Les substances métalliques simples forment une liaison métallique, les métaux avec des non-métaux forment une liaison ionique, les substances non métalliques simples forment une liaison non polaire covalente et les molécules constituées de différents non-métaux se forment via une liaison covalente polaire.