Koncept kemijske vezi je na različnih področjih kemije kot znanosti nemajhen pomen. To je posledica dejstva, da se posamezni atomi z njegovo pomočjo lahko združijo v molekule in tvorijo vse vrste snovi, ki pa so predmet kemijskih raziskav.

Raznolikost atomov in molekul je povezana z nastankom različnih vrst vezi med njimi. Za različne razrede molekul so značilne lastne značilnosti porazdelitve elektronov in s tem lastne vrste vezi.

Osnovni pojmi

Kemična vez se imenuje skupek interakcij, ki vodijo do vezave atomov, da tvorijo stabilne delce bolj zapletene strukture (molekule, ioni, radikali), pa tudi agregate (kristali, kozarci in drugi). Narava teh interakcij je električne narave in nastanejo med porazdelitvijo valentnih elektronov v približujočih se atomih.

Valence sprejet poimenujte sposobnost atoma, da tvori določeno število vezi z drugimi atomi. V ionskih spojinah se kot valentna vrednost vzame število darovanih ali pritrjenih elektronov. V kovalentnih spojinah je enako številu skupnih elektronskih parov.

Spodaj oksidacijsko stanje razumemo kot pogojno naboj, ki bi lahko bil na atomu, če bi bile vse polarne kovalentne vezi ionske.

Množica komunikacije se imenuje število skupnih elektronskih parov med obravnavanimi atomi.

Veze, ki jih obravnavamo v različnih vejah kemije, lahko razdelimo na dve vrsti kemičnih vezi: tiste, ki vodijo do tvorbe novih snovi (intramolekularno) in tiste, ki nastanejo med molekulami (intermolekularne).

Osnovne komunikacijske značilnosti

Z energijo komunikacije pokličemo energijo, potrebno za prekinitev vseh obstoječih vezi v molekuli. To je tudi energija, ki se sprosti med tvorbo vezi.

Dolžina komunikacije se nanaša na razdaljo med sosednjimi jedri atomov v molekuli, pri kateri sta sili privlačnosti in odbijanja uravnoteženi.

Ti dve značilnosti kemijske vezi atomov sta merilo njene trdnosti: krajša kot je dolžina in večja je energija, močnejša je vez.

Valentni kot običajno je poklicati kot med predstavljenimi črtami, ki potekajo v smeri vezi skozi jedra atomov.

Metode opisa odnosov

Najpogostejša sta dva pristopa k razlagi kemijske vezi, izposojena iz kvantne mehanike:

Molekularna orbitalna metoda. Molekulo obravnava kot zbirko elektronov in jeder atomov, pri čemer se vsak posamezen elektron giblje na področju delovanja vseh drugih elektronov in jeder. Molekula ima orbitalno strukturo in vsi njeni elektroni so porazdeljeni vzdolž teh orbit. Tudi ta metoda se imenuje MO LCAO, kar pomeni "molekularna orbitalno - linearna kombinacija

Metoda valentnih vezi. Predstavlja molekulo kot sistem dveh osrednjih molekularnih orbitalov. Poleg tega vsakemu od njih ustreza ena vez med dvema sosednjima atomoma v molekuli. Metoda temelji na naslednjih določbah:

1. Tvorbo kemične vezi izvede par elektronov z nasprotnimi spini, ki se nahajajo med obema obravnavanima atomoma. Nastali elektronski par pripada dvema atomoma enako.
2. Število vezi, ki jih tvori en ali drug atom, je enako številu neparnih elektronov v osnovnem in vzbujenem stanju.
3. Če elektronski pari ne sodelujejo pri tvorbi vezi, jih imenujemo osamljeni pari.

Elektronegativnost

Vrsto kemijske vezi v snoveh je mogoče določiti na podlagi razlike v vrednosti elektronegativnosti sestavnih atomov. Spodaj elektronegativnost razumeti sposobnost atomov, da potegnejo skupne elektronske pare (elektronski oblak), kar vodi do polarizacije vezi.

Vrednosti elektronegativnosti kemijskih elementov lahko določimo na različne načine. Najbolj razširjena pa je lestvica na osnovi termodinamičnih podatkov, ki jo je leta 1932 predlagal L. Pauling.

Pomembnejša je razlika v elektronegativnosti atomov, bolj se kaže njegova ionska sposobnost. Nasprotno, enake ali bližnje vrednosti elektronegativnosti kažejo na kovalentno naravo vezi. Z drugimi besedami, matematično je mogoče določiti, kakšna kemijska vez je opažena v določeni molekuli. Če želite to narediti, morate izračunati ΔХ - razliko med elektronegativnostmi atomov po formuli: ΔX \u003d | X 1 -X 2 |.

• Če ΔX\u003e 1,7, potem je vez ionska.
• Če 0,5≤ΔX≤1,7, takrat je kovalentna vez polarna.
• Če ΔX \u003d 0 ali blizu nje, potem se vez nanaša na kovalentni nepolarni.

Jonska vez

Ionska vez se imenuje takšna vez, ki se pojavi med ioni ali zaradi popolnega odvleka skupnega elektronskega para z enim od atomov. V snoveh to vrsto kemične vezi izvajajo sile elektrostatičnega privlačenja.

Ioni so nabiti delci, ki nastanejo iz atomov kot posledica pritrditve ali sproščanja elektronov. Če atom sprejme elektrone, dobi negativni naboj in postane anion. Če atom donira valentne elektrone, postane pozitivno nabit delec, imenovan kation.

Značilen je za spojine, ki nastanejo z interakcijo atomov tipičnih kovin z atomi tipičnih nekovin. Glavni del tega procesa je želja atomov, da pridobijo stabilne elektronske konfiguracije. In za tipične kovine in nekovine morate za to dati ali sprejeti le 1-2 elektrona, kar zlahka storijo.

Mehanizem tvorbe ionske kemijske vezi v molekuli tradicionalno obravnavamo na primeru interakcije natrija in klora. Atomi alkalijskih kovin zlahka oddajo elektron, ki ga vleče atom halogena. Rezultat sta kation Na + in Cl - anion, ki ju elektrostatična privlačnost drži skupaj.

Idealne ionske vezi ni. Tudi pri takih spojinah, ki jih pogosto imenujemo ionske, ne pride do končnega prehoda elektronov iz atoma v atom. Nastali elektronski par še vedno ostaja v splošni uporabi. Zato govorijo o stopnji ionske kovalentne vezi.

Za ionsko vez sta značilni dve glavni medsebojno povezani lastnosti:

• neusmerjenost, tj. električno polje okoli iona ima obliko krogle;
• nenasičenost, to je število nasprotno nabitih ionov, ki se lahko nahajajo okoli iona, je odvisno od njihove velikosti.

Kovalentna kemijska vez

Vez, ki nastane, ko se elektronski oblaki nekovinskih atomov prekrivajo, torej jo izvede skupni elektronski par, se imenuje kovalentna vez. Število skupnih parov elektronov določa množico vezi. Tako so vodikovi atomi povezani z eno samo H ··· H vezjo, atomi kisika pa tvorijo dvojno vez O :: O.

Obstajata dva mehanizma za njegovo oblikovanje:

• Zamenljiv - vsak atom predstavlja en elektron za tvorbo skupnega para: A + B \u003d A: B, medtem ko zunanje atomske orbitale, na katerih je en elektron, sodelujejo pri izvedbi vezi.
• Dajalec-akceptor - za tvorbo vezi eden od atomov (donor) zagotavlja par elektronov, drugi (akceptor) pa brezplačno orbitalo za njegovo postavitev: A +: B \u003d A: B.

Tudi metode prekrivanja elektronskih oblakov med tvorbo kovalentne kemične vezi so različne.

1. Neposredno. Območje prekrivanja oblaka leži na ravni namišljeni črti, ki povezuje jedra obravnavanih atomov. V tem primeru nastanejo σ-vezi. Vrsta kemijske vezi, ki se pojavi v tem primeru, je odvisna od vrste elektronskih oblakov, ki se prekrivajo: s-s, s-p, p-p, s-d ali p-d σ-vezi. V delcu (molekuli ali ionu) je med dvema sosednjima atomoma možna le ena σ-vez.
2. Bočna. Izvaja se na obeh straneh črte, ki povezuje atomska jedra. Tako nastane π-vez, možne pa so tudi njene sorte: p-p, p-d, d-d. Poleg σ-vezi π-vez nikoli ne nastane; lahko je v molekulah, ki vsebujejo večkratne (dvojne in trojne) vezi.

Lastnosti kovalentne vezi

Oni določajo kemijske in fizikalne lastnosti spojin. Glavne lastnosti katere koli kemične vezi v snoveh so njena usmerjenost, polarnost in polariziranost ter nasičenost.

Osredotočite se povezava je posledica značilnosti molekularne strukture snovi in \u200b\u200bgeometrijske oblike njihovih molekul. Njeno bistvo je v tem, da je z določeno orientacijo v vesolju mogoče najboljše prekrivanje elektronskih oblakov. Različice tvorbe σ- in π-vezi so bile že obravnavane zgoraj.

Spodaj nasičenost razumeti sposobnost atomov, da tvorijo določeno število kemičnih vezi v molekuli. Število kovalentnih vezi za vsak atom je omejeno s številom zunanjih orbital.

Polarnost vez je odvisna od razlike v vrednosti elektronegativnosti atomov. Od tega je odvisna enakomernost porazdelitve elektronov med jedri atomov. Kovalentna vez za to značilnost je lahko polarna ali nepolarna.

• Če skupni elektronski par enako pripada vsakemu od atomov in se nahaja na isti razdalji od njihovih jeder, potem je kovalentna vez nepolarna.
• Če se skupni par elektronov premakne v jedro enega od atomov, potem nastane kovalentna polarna kemična vez.

Polarizabilnost Izraža se z izpodrivanjem veznih elektronov pod delovanjem zunanjega električnega polja, ki lahko pripada drugemu delcu, sosednjim vezam v isti molekuli ali prihaja iz zunanjih virov elektromagnetnih polj. Torej lahko kovalentna vez pod njihovim vplivom spremeni svojo polarnost.

Hibridizacija orbital se razume kot sprememba njihove oblike med izvajanjem kemične vezi. To je potrebno za doseganje najučinkovitejšega prekrivanja. Obstajajo naslednje vrste hibridizacije:

• sp 3. Ena s- in tri p-orbitale tvorijo štiri "hibridne" orbitale enake oblike. Navzven je podoben tetraedru s kotom med osi 109 °.
• sp 2. Ena s- in dve p-orbitali tvorita ploski trikotnik s kotom med osi 120 °.
• sp. Ena s- in ena p-orbita tvorita dve "hibridni" orbitali s kotom 180 ° med osmi.

Značilnost zgradbe kovinskih atomov je precej velik polmer in prisotnost majhnega števila elektronov v zunanjih orbitalah. Posledično je v takih kemičnih elementih vez med jedrom in valenčnimi elektroni razmeroma šibka in zlahka pretrgana.

Kovina vezi se imenuje takšna interakcija med atomi-ioni kovin, ki se izvaja s pomočjo delokaliziranih elektronov.

V kovinskih delcih lahko valentni elektroni zlahka zapustijo zunanje orbitale in zasedejo na njih prosta mesta. Tako je lahko v različnih trenutkih isti delec atom in ion. Elektroni, ki se od njih odlepijo, se prosto gibljejo po celotni prostornini kristalne rešetke in izvajajo kemično vez.

Ta vrsta vezi je podobna ionski in kovalentni. Kar zadeva ionsko vez, so ioni potrebni za obstoj kovinske vezi. Če pa so za izvajanje elektrostatične interakcije v prvem primeru potrebni kationi in anioni, potem v drugem vlogo negativno nabitih delcev igrajo elektroni. Če primerjamo kovinsko vez s kovalentno vezjo, so za tvorbo obeh potrebni skupni elektroni. Vendar pa za razliko od polarne kemične vezi niso lokalizirani med dvema atomoma, ampak pripadajo vsem kovinskim delcem v kristalni rešetki.

Posebne lastnosti skoraj vseh kovin so posledica kovinske vezi:

• plastičnost, je prisotna zaradi možnosti premika plasti atomov v kristalni mreži, ki jo zadržuje elektronski plin;
• kovinski lesk, ki ga opazimo zaradi odboja svetlobnih žarkov od elektronov (v praškastem stanju ni kristalne rešetke in se zato po njej gibljejo elektroni);
• električna prevodnost, ki jo izvaja tok nabitih delcev, v tem primeru pa se majhni elektroni prosto gibljejo med velikimi kovinskimi ioni;
• toplotna prevodnost je opazna zaradi zmožnosti elektronov, da prenašajo toploto.

Ta vrsta kemijske vezi se včasih imenuje vmesna med kovalentnimi in medmolekularnimi interakcijami. Če ima atom vodika vez z enim od močno elektronegativnih elementov (kot so fosfor, kisik, klor, dušik), potem lahko tvori dodatno vez, imenovano vodik.

Je veliko šibkejša od vseh zgoraj omenjenih vrst vezi (energija ne več kot 40 kJ / mol), vendar je ni mogoče zanemariti. Zato je vodikova kemijska vez na diagramu videti kot črtkana črta.

Tvorba vodikove vezi je mogoča zaradi hkratne elektrostatične interakcije darovalec-akceptor. Velika razlika v vrednosti elektronegativnosti vodi do pojava presežne elektronske gostote na atomih O, N, F in drugih, pa tudi do pomanjkanja atoma vodika. V primeru, da med takšnimi atomi ni obstoječe kemijske vezi, ko so ti dovolj blizu, se aktivirajo sile privlačenja. V tem primeru je proton akceptor elektronskega para, drugi atom pa donor.

Vodikova vez se lahko pojavi tako med sosednjimi molekulami, na primer vodo, karboksilnimi kislinami, alkoholi, amoniakom in znotraj molekule, na primer salicilno kislino.

Prisotnost vodikove vezi med molekulami vode pojasnjuje številne njene edinstvene fizikalne lastnosti:

• Vrednosti njegove toplotne kapacitete, dielektrične konstante, temperature vrelišča in tališča bi morale biti v skladu z izračuni bistveno manjše od realnih, kar je razloženo s povezanostjo molekul in potrebo po porabi energije za prekinitev medmolekularnih vodikovih vezi.
• Za razliko od drugih snovi se količina vode povečuje z zniževanjem temperature. To je posledica dejstva, da molekule zavzemajo določen položaj v kristalni strukturi ledu in se med seboj odmikajo za dolžino vodikove vezi.

Ta vez igra posebno vlogo za žive organizme, saj je njena posebna struktura in s tem lastnosti odvisna od prisotnosti v beljakovinskih molekulah. Poleg tega so nukleinske kisline, ki tvorijo dvojno vijačnico DNA, povezane tudi z vodikovimi vezmi.

Kristalne vezi

Velika večina trdnih snovi ima kristalno mrežo - posebno medsebojno razporeditev delcev, ki jih tvorijo. V tem primeru opazimo tridimenzionalno periodičnost, atomi, molekule ali ioni pa se nahajajo na vozlih, ki so povezani z namišljenimi črtami. Glede na naravo teh delcev in vezi med njimi so vse kristalne strukture razdeljene na atomske, molekularne, ionske in kovinske.

Mesta ionske kristalne rešetke vsebujejo katione in anione. Poleg tega je vsak od njih obdan s strogo določenim številom ionov z le nasprotnimi naboji. Tipičen primer je natrijev klorid (NaCl). Običajno imajo visoka tališča in trdoto, saj za lomljenje potrebujejo veliko energije.

Na mestih molekularne kristalne rešetke so molekule snovi, ki nastanejo s kovalentno vezjo (na primer I 2). Med seboj jih povezuje šibka van der Waalsova interakcija, zato je takšno strukturo enostavno uničiti. Takšne spojine imajo nizko vrelišče in tališče.

Atomsko kristalno mrežo tvorijo atomi kemičnih elementov z visokimi valenčnimi vrednostmi. Povezane so z močnimi kovalentnimi vezmi, kar pomeni, da imajo snovi visoka vrelišča, tališča in veliko trdoto. Primer je diamant.

Tako imajo vse vrste vezi, ki obstajajo v kemikalijah, svoje značilnosti, ki pojasnjujejo tankočutnosti medsebojnega delovanja delcev v molekulah in snoveh. Lastnosti povezav so odvisne od njih. Določajo vse procese v okolju.

.

Veste, da se atomi lahko med seboj kombinirajo in tvorijo tako preproste kot zapletene snovi. V tem primeru se tvorijo različne vrste kemičnih vezi: ionski, kovalentni (nepolarni in polarni), kovinski in vodik. Ena najpomembnejših lastnosti atomov elementov, ki določajo, katera vez je med njimi tvorjena - ionska ali kovalentna - gre za elektronegativnost, tj. sposobnost atomov v spojini, da pritegnejo elektrone k sebi.

Pogojno kvantitativno oceno elektronegativnosti podaja lestvica relativne elektronegativnosti.

V obdobjih obstaja splošna težnja po povečanju elektronegativnosti elementov in v skupinah - njihovem padcu. Elementi po elektronegativnosti so razporejeni v vrsti, na podlagi katerih lahko primerjamo elektronegativnosti elementov, ki se nahajajo v različnih obdobjih.

Vrsta kemijske vezi je odvisna od tega, kako velika je razlika v vrednosti elektronegativnosti povezovalnih atomov elementov. Bolj ko se atomi elementov, ki tvorijo vez, razlikujejo po elektronegativnosti, bolj polarna je kemijska vez. Nemogoče je potegniti ostro črto med vrstami kemičnih vezi. V večini spojin je vrsta kemijske vezi vmesna; na primer zelo polarna kovalentna kemijska vez je blizu ionski vezi. Glede na to, kateremu od omejevalnih primerov je kemijska vez po naravi bližje, se omenja bodisi ionska bodisi kovalentna polarna vez.

Ionska vez nastane z interakcijo atomov, ki se med seboj močno razlikujejo v elektronegativnosti. Na primer, tipične kovine litij (Li), natrij (Na), kalij (K), kalcij (Ca), stroncij (Sr), barij (Ba) tvorijo ionsko vez s tipičnimi nekovinami, predvsem halogeni.

Poleg halogenidov alkalijskih kovin se ionske vezi tvorijo tudi v spojinah, kot so alkalije in soli. Na primer, v natrijevem hidroksidu (NaOH) in natrijevem sulfatu (Na 2 SO 4) obstajajo ionske vezi samo med atomi natrija in kisika (druge vezi so kovalentne polarne).

Pri interakciji atomov z enako elektronegativnostjo nastanejo molekule s kovalentno nepolarno vezjo. Takšna vez obstaja v molekulah naslednjih preprostih snovi: H2, F2, Cl2, O2, N2. Kemične vezi v teh plinih tvorijo skupni elektronski pari, tj. ko se ustrezni elektronski oblaki prekrivajo zaradi elektronsko-jedrske interakcije, ki se izvede ob približevanju atomov.

Pri sestavljanju elektronskih formul snovi ne smemo pozabiti, da je vsak skupni elektronski par pogojna slika povečane elektronske gostote, ki je posledica prekrivanja ustreznih elektronskih oblakov.

Med interakcijo atomov, katerih vrednosti elektrorekvence se razlikujejo, vendar ne močno, pride do premika skupnega elektronskega para do bolj elektronegativnega atoma. To je najpogostejša vrsta kemične vezi, ki se pojavlja tako v anorganskih kot organskih spojinah.

Kovalentne vezi v celoti vključujejo tiste vezi, ki nastanejo po mehanizmu donor-akceptor, na primer v ionih hidronija in amonija.

Kovinska vez.

Vez, ki nastane kot posledica interakcije relativno prostih elektronov s kovinskimi ioni, se imenuje kovinska vez. Ta vrsta vezi je značilna za preproste snovi - kovine.

Bistvo postopka tvorbe kovinske vezi je naslednje: kovinski atomi zlahka oddajo valenčne elektrone in se spremenijo v pozitivno nabite ione. Relativno prosti elektroni, ločeni od atoma, se gibljejo med pozitivnimi kovinskimi ioni. Med njima nastane kovinska vez, to pomeni, da se zdi, da elektroni cementirajo pozitivne ione kristalne rešetke kovin.

Vodikova vez.

Vez, ki nastane med vodikovimi atomi ene molekule in atomom močno elektronegativnega elementa (O, N, Ž) druga molekula se imenuje vodikova vez.

Pojavi se lahko vprašanje: zakaj točno vodik tvori tako specifično kemijsko vez?

To je posledica dejstva, da je atomski polmer vodika zelo majhen. Poleg tega vodik, ko izpodriva ali se popolnoma odpove svojemu edinemu elektronu, pridobi relativno visok pozitivni naboj, zaradi česar vodik ene molekule sodeluje z atomi elektronegativnih elementov, ki imajo delno negativni naboj, ki gre v sestavo drugih molekul (HF, H2O, NH3) ...

Oglejmo si nekaj primerov. Ponavadi upodabljamo sestavo vode s kemijsko formulo H 2 O. Vendar to ni povsem natančno. Pravilneje bi bilo, če bi sestavo vode označili s formulo (H 2 O) n, kjer je n \u003d 2,3,4 itd. To je razloženo z dejstvom, da so posamezne molekule vode povezane z vodikovimi vezmi.

Vodikova vez je običajno označena s pikami. Je veliko šibkejša od ionskih ali kovalentnih vezi, vendar močnejša od običajnih medmolekularnih interakcij.

Prisotnost vodikovih vezi pojasnjuje povečanje količine vode z zniževanjem temperature. To je posledica dejstva, da s padanjem temperature molekule postanejo močnejše in zato se gostota njihovega "pakiranja" zmanjša.

Pri študiju organske kemije se je pojavilo naslednje vprašanje: zakaj so vrelišča alkoholov veliko višja od ustreznih ogljikovodikov? To je razloženo z dejstvom, da se med molekulami alkohola tvorijo tudi vodikove vezi.

Do povečanja vrelišča alkoholov pride tudi zaradi povečanja njihovih molekul.

Vodikova vez je značilna tudi za številne druge organske spojine (fenoli, karboksilne kisline itd.). Iz tečajev organske kemije in splošne biologije veste, da prisotnost vodikove vezi pojasnjuje sekundarno strukturo beljakovin, strukturo dvojne vijačnice DNA, torej pojav komplementarnosti.

Teme kodifikatorja USE: Kovalentna kemijska vez, njene sorte in mehanizmi tvorbe. Značilnosti kovalentne vezi (polarnost in energija vezi). Jonska vez. Kovinska vez. Vodikova vez

Intramolekularne kemijske vezi

Najprej preučimo vezi, ki nastanejo med delci znotraj molekul. Takšne povezave se imenujejo intramolekularno.

Kemična vez med atomi kemičnih elementov je elektrostatične narave in nastane zaradi interakcije zunanjih (valentnih) elektronov, v večji ali manjši meri ki ga imajo pozitivno nabita jedra vezanih atomov.

Tu je ključni koncept ELEKTRIČNA NEGATIVNOST. Ona je tista, ki določa vrsto kemične vezi med atomi in lastnosti te vezi.

Ali je sposobnost atoma, da privlači (zadrži) zunanji (valenca) elektroni... Elektronegativnost določa stopnja privlačnosti zunanjih elektronov v jedro in je odvisna predvsem od polmera atoma in naboja jedra.

Elektronegativnost je težko nedvoumno opredeliti. L. Pauling je sestavil tabelo relativnih elektronegativnosti (na podlagi energij vezi dvoatomskih molekul). Najbolj elektronegativni element je fluor s pomenom 4 .

Pomembno je omeniti, da lahko v različnih virih najdete različne lestvice in tabele vrednosti elektronegativnosti. Tega se ne smete bati, saj ima pomembno vlogo pri tvorbi kemične vezi atomov in je približno enako v katerem koli sistemu.

Če eden od atomov v kemijski vezi A: B močneje privlači elektrone, potem je elektronski par premaknjen proti njemu. Bolj razlika elektronegativnosti atomov, bolj kot je premaknjen elektronski par.

Če so vrednosti elektronegativnosti medsebojno delujočih atomov enake ali približno enake: EO (A) ≈ EO (B) , potem se celotni elektronski par ne premakne na nobenega od atomov: A: B ... Ta povezava se imenuje kovalentni nepolarni.

Če se elektronegativnosti medsebojno delujočih atomov razlikujejo, vendar ne veliko (razlika v elektronegativnosti je približno 0,4 do 2: 0,4<ΔЭО<2 ), nato se elektronski par premakne na enega od atomov. Ta povezava se imenuje kovalentni polarni .

Če se elektronegativnosti medsebojno delujočih atomov bistveno razlikujejo (razlika v elektronegativnosti je večja od 2: ΔEO\u003e 2 ), potem se eden od elektronov s tvorbo skoraj v celoti prenese na drugi atom ioni ... Ta povezava se imenuje ionsko.

Glavne vrste kemičnih vezi so - kovalentno, ionsko in kovine komunikacijo. Poglejmo jih podrobneje.

Kovalentna kemijska vez

Kovalentna vez – to je kemična vez ki ga tvori tvorba skupnega elektronskega para A: B ... Poleg tega dva atoma prekrivajo atomske orbitale. Kovalentna vez nastane z interakcijo atomov z majhno razliko v elektronegativnosti (praviloma med dvema nekovinama) ali atomi enega elementa.

Osnovne lastnosti kovalentnih vezi

• osredotočiti,
• nasičenost,
• polarnost,
• polarizabilnost.

Te lastnosti lepljenja vplivajo na kemijske in fizikalne lastnosti snovi.

Smer komunikacije označuje kemijsko strukturo in obliko snovi. Koti med dvema vezama se imenujejo koti vezi. Na primer, v molekuli vode je kot vezi H-O-H 104,45 о, torej je molekula vode polarna, v molekuli metana pa je kot vezi H-C-H 108 о 28 ′.

Nasičenost Je sposobnost atomov, da tvorijo omejeno število kovalentnih kemičnih vezi. Pokliče se število vezi, ki jih lahko tvori atom.

Polarnost vez nastane zaradi neenakomerne porazdelitve elektronske gostote med dvema atomoma z različno elektronegativnostjo. Kovalentne vezi delimo na polarne in nepolarne.

Polarizabilnost povezave so sposobnost veznih elektronov, da se premaknejo pod vplivom zunanjega električnega polja (zlasti električno polje drugega delca). Polarizabilnost je odvisna od gibljivosti elektronov. Dlje ko je elektron od jedra, bolj je mobilen in zato je molekula bolj polarizirana.

Kovalentna nepolarna kemijska vez

Obstajata 2 vrsti kovalentne vezi - POLAR in NEPOLARNA .

Primer . Upoštevajmo strukturo molekule vodika H 2. Vsak atom vodika na zunanji energijski ravni nosi 1 neparni elektron. Za prikaz atoma uporabimo Lewisovo strukturo - to je diagram strukture zunanje ravni energije atoma, ko so elektroni označeni s pikami. Lewisovi modeli struktur točk so koristni pri delu z elementi drugega obdobja.

H. +. H \u003d H: H

Tako ima molekula vodika en skupni elektronski par in eno kemijsko vez H - H. Ta elektronski par se ne premakne na nobenega atoma vodika, ker elektronegativnost atomov vodika je enaka. Ta povezava se imenuje kovalentni nepolarni .

Kovalentna nepolarna (simetrična) vez Je kovalentna vez, ki jo tvorijo atomi z enako elektronegativnostjo (praviloma iste nekovine) in zato z enakomerno porazdelitvijo elektronske gostote med jedri atomov.

Dipolni moment nepolarnih vezi je 0.

Primeri: H2 (H-H), O2 (O \u003d O), S8.

Kovalentna polarna kemijska vez

Kovalentna polarna vez Je kovalentna vez, ki se pojavi med atomi z različno elektronegativnostjo (običajno, različne nekovine) in je značilna premikskupni elektronski par do bolj elektronegativnega atoma (polarizacija).

Gostota elektronov se premakne na bolj elektronegativni atom - zato na njem nastane delni negativni naboj (δ-), na manj elektronegativnem atomu pa delni pozitivni naboj (δ +, delta +).

Večja kot je razlika v elektronegativnosti atomov, večja je polarnost povezave in še več dipolni moment ... Med sosednjimi molekulami in naboji nasprotnega predznaka delujejo dodatne privlačne sile, ki se povečajo moč komunikacijo.

Polarnost vezi vpliva na fizikalne in kemijske lastnosti spojin. Reakcijski mehanizmi in celo reaktivnost sosednjih vezi so odvisni od polarnosti vezi. Pogosto je odvisna polarnost komunikacije polarnost molekulein tako neposredno vpliva na fizikalne lastnosti, kot sta vrelišče in tališče, topnost v polarnih topilih.

Primeri: HCl, CO 2, NH 3.

Mehanizmi tvorbe kovalentnih vezi

Kovalentna kemična vez se lahko pojavi po dveh mehanizmih:

1. Izmenjevalni mehanizem tvorba kovalentne kemične vezi je, kadar vsak delček zagotovi en neparni elektron za tvorbo skupnega elektronskega para:

IN . + . B \u003d A: B

2. tvorba kovalentne vezi je mehanizem, pri katerem eden od delcev zagotavlja osamljeni elektronski par, drugi delček pa je prosta orbitala za ta elektronski par:

IN: + B \u003d A: B

V tem primeru eden od atomov predstavlja osamljeni elektronski par ( darovalec ), drugi atom pa predstavlja prosto orbitalo za ta par ( akceptor ). Zaradi tvorbe vezi se energija elektronov zmanjša; je koristen za atome.

Kovalentna vez, ki jo tvori donor-akceptorski mehanizem ni drugačen v lastnostih iz drugih kovalentnih vezi, ki jih tvori izmenjevalni mehanizem. Tvorba kovalentne vezi z donor-akceptorskim mehanizmom je značilna za atome bodisi z velikim številom elektronov na zunanji energijski ravni (elektronski darovalci) bodisi obratno z zelo majhnim številom elektronov (elektronski akceptorji). Valentne zmožnosti atomov so podrobneje obravnavane v ustreznem poglavju.

Nastane kovalentna vez z mehanizmom donor-akceptor:

- v molekuli ogljikov monoksid CO (vez v molekuli je trojna, 2 vezi nastaneta z izmenjevalnim mehanizmom, ena z mehanizmom donor-akceptor): C≡O;

- ob amonijev ion NH 4 +, v ionih organski aminina primer v metilamonijevem ionu CH3-NH2 +;

- ob kompleksne spojine, kemična vez med osrednjim atomom in ligandnimi skupinami, na primer v natrijevem tetrahidroksoaluminatu Na, vez med aluminijevimi in hidroksidnimi ioni;

- ob dušikova kislina in njene soli - nitrati: HNO 3, NaNO 3, v nekaterih drugih dušikovih spojinah;

- v molekuli ozon O 3.

Glavne značilnosti kovalentne vezi

Med nekovinskimi atomi običajno nastane kovalentna vez. Glavne značilnosti kovalentne vezi so dolžina, energija, večkratnost in smer.

Množnost kemične vezi

Množnost kemične vezi - to je število skupnih elektronskih parov med dvema atomoma v spojini... Množnost vezi lahko enostavno določimo iz vrednosti atomov, ki tvorijo molekulo.

na primer , v molekuli vodika H 2 je večkratnost vezi 1, saj vsak vodik ima na zunanji energijski ravni samo 1 neparni elektron, zato nastane en skupni elektronski par.

V molekuli kisika O 2 je razmerje vezi 2, saj vsak atom na zunanji energijski ravni ima 2 neparna elektrona: O \u003d O.

V molekuli dušika N 2 je večkratnost vezi 3, saj med vsakim atomom so na zunanji energijski ravni 3 neparni elektroni, atomi pa tvorijo 3 skupne elektronske pare N≡N.

Dolžina kovalentne vezi

Dolžina kemične vezi Je razdalja med središči jeder atomov, ki tvorijo vez. Določa se z eksperimentalnimi fizikalnimi metodami. Dolžino vezi lahko ocenimo približno po pravilu aditivnosti, po katerem je dolžina vezi v molekuli AB približno enaka polovični vsoti dolžin vezi v molekulah A2 in B2:

Dolžino kemične vezi lahko približno ocenimo vzdolž polmerov atomovtvorijo vez, ali s komunikacijsko frekvencoče polmeri atomov niso zelo različni.

S povečanjem polmerov atomov, ki tvorijo vez, se bo dolžina vezi povečala.

na primer

S povečanjem večkratnosti vezi med atomi (katerih atomski polmeri se ne razlikujejo ali se nepomembno razlikujejo) se dolžina vezi zmanjša.

na primer ... V seriji: C - C, C \u003d C, C≡C se dolžina vezi zmanjša.

Komunikacijska energija

Energija vezi je merilo jakosti kemijske vezi. Komunikacijska energija je določena z energijo, potrebno za prekinitev vezi in odstranitev atomov, ki tvorijo to vez, na neskončno veliki razdalji drug od drugega.

Kovalentna vez je zelo trpežna. Njegova energija se giblje od nekaj deset do nekaj sto kJ / mol. Večja kot je vezna energija, večja je vezna trdnost in obratno.

Moč kemične vezi je odvisna od dolžine vezi, polarnosti vezi in večkratnosti vezi. Dlje kot je kemična vez, lažje jo je prekiniti in nižja kot je energija vezi, manjša je njena trdnost. Čim krajša je kemična vez, tem močnejša je in večja je vezna energija.

na primer , v seriji spojin HF, HCl, HBr, od leve proti desni, moč kemijske vezi zmanjšujeod dolžina povezave se poveča.

Ionska kemijska vez

Jonska vez Je kemijska vez, ki temelji na elektrostatična privlačnost ionov.

Jonah nastanejo v procesu sprejemanja ali odpovedovanja elektronov z atomi. Na primer, atomi vseh kovin šibko zadržujejo elektrone na zunanji ravni energije. Zato so za kovinske atome značilni restavrativne lastnosti - sposobnost doniranja elektronov.

Primer. Natrijev atom vsebuje 1 elektron na 3 energijski ravni. Z lahkoto se preda, natrijev atom tvori veliko stabilnejši ion Na + z elektronsko konfiguracijo žlahtnega neonskega plina Ne. Natrijev ion vsebuje 11 protonov in le 10 elektronov, zato je skupni naboj iona -10 + 11 \u003d +1:

+11Na) 2) 8) 1 - 1e \u003d +11 Na +) 2 ) 8

Primer. Atom klora vsebuje 7 elektronov na zunanji energijski ravni. Za pridobitev konfiguracije stabilnega inertnega atoma argona Ar mora klor pritrditi 1 elektron. Po pritrditvi elektrona nastane stabilen klorov ion, sestavljen iz elektronov. Skupni naboj iona je -1:

+17Kl) 2) 8) 7 + 1e \u003d +17 Kl — ) 2 ) 8 ) 8

Opomba:

• Lastnosti ionov se razlikujejo od lastnosti atomov!
• Stabilni ioni lahko tvorijo ne samo atomi, ampak tudi skupine atomov... Na primer: amonijev ion NH 4 +, sulfatni ion SO 4 2- itd. Kemijske vezi, ki jih tvorijo takšni ioni, se štejejo tudi za ionske;
• Ionska vez praviloma nastane med seboj kovin in nekovine(skupine nekovin);

Nastali ioni se privlačijo zaradi električne privlačnosti: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

Povzemimo razlikovanje med vrstami kovalentne in ionske vezi:

Kovinska vez Je povezava, ki se tvori relativno prostih elektronov med kovinski ioniki tvorijo kristalno mrežo.

Običajno se nahajajo kovinski atomi na zunanji energijski ravni en do tri elektrone... Polmeri kovinskih atomov so praviloma veliki - zato kovinski atomi v nasprotju z nekovinami dokaj enostavno oddajajo zunanje elektrone, tj. so močna reducentna sredstva.

Z oddajanjem elektronov se kovinski atomi spremenijo v pozitivno nabiti ioni ... Ločeni elektroni so razmeroma brezplačni premakniti med pozitivno nabitimi kovinskimi ioni. Med temi delci obstaja povezavaod skupni elektroni držijo plasti kovinskih kationov skupaj , s čimer se ustvari dovolj močan kovinska kristalna rešetka ... V tem primeru se elektroni neprekinjeno kaotično premikajo, tj. nenehno nastajajo novi nevtralni atomi in novi kationi.

Medmolekularne interakcije

Ločeno je vredno razmisliti o interakcijah, ki nastanejo med posameznimi molekulami v snovi - medmolekularne interakcije ... Medmolekularne interakcije so vrsta interakcije med nevtralnimi atomi, pri kateri se ne pojavijo nove kovalentne vezi. Sile interakcije med molekulami je leta 1869 odkril Van der Waals in jih poimenoval Van dar Waalsove sile... Van der Waalsove sile so razdeljene na usmerjenost, indukcija in disperzivno ... Energija medmolekularnih interakcij je veliko manjša od energije kemične vezi.

Orientacijske sile privlačnosti se pojavijo med polarnimi molekulami (interakcija dipol-dipol). Te sile nastanejo med polarnimi molekulami. Indukcijske interakcije Je interakcija med polarno molekulo in nepolarno. Nepolarna molekula je polarizirana zaradi delovanja polarne, kar ustvarja dodatno elektrostatično privlačnost.

Posebna vrsta medmolekularne interakcije so vodikove vezi. - to so medmolekularne (ali znotrajmolekularne) kemične vezi, ki nastanejo med molekulami, v katerih so močno polarne kovalentne vezi - H-F, H-O ali H-N ... Če obstajajo takšne vezi v molekuli, potem bodo med molekulami dodatne sile teže .

Mehanizem tvorjenja vodikova vez, delno elektrostatična in deloma donor-akceptor. V tem primeru je darovalec elektronskega para atom močno elektronegativnega elementa (F, O, N), akceptor pa atomi vodika, povezani s temi atomi. Za vodikovo vez je značilno osredotočiti v vesolju in nasičenost.

Vodikovo vez lahko označimo s pikami: Н ··· O. Večja kot je elektronegativnost atoma, povezanega z vodikom, in manjša je njegova velikost, močnejša je vodikova vez. Značilen je predvsem za spojine fluor z vodikom in tudi do kisik z vodikom , manj dušik z vodikom .

Vodikove vezi nastanejo med naslednjimi snovmi:

— vodikov fluorid HF (plin, raztopina vodikovega fluorida v vodi - fluorovodikova kislina), vode H 2 O (para, led, tekoča voda):

— raztopina amoniaka in organskih aminov - med molekulami amoniaka in vode;

— organske spojine, v katerih se vežejo O-H ali N-H: alkoholi, karboksilne kisline, amini, aminokisline, fenoli, anilin in njegovi derivati, beljakovine, raztopine ogljikovih hidratov - monosaharidi in disaharidi.

Vodikova vez vpliva na fizikalne in kemijske lastnosti snovi. Tako dodatna privlačnost med molekulami otežuje vrenje snovi. Pri snoveh z vodikovimi vezmi opazimo nenormalno povečanje vrelišča.

na primer praviloma pri povečanju molekulske mase opazimo povečanje vrelišča snovi. Vendar v številnih snoveh H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Te ne opazimo linearne spremembe vrelišč.

In sicer ob vrelišče vode nenormalno visoko - ne manj kot -61 o C, kot nam kaže ravna črta, ampak veliko več, +100 o C. Ta nepravilnost je razložena s prisotnostjo vodikovih vezi med molekulami vode. Zato je v normalnih pogojih (0-20 ° C) voda tekočina po faznem stanju.

Kemična vez

Vse interakcije, ki vodijo do kombinacije kemičnih delcev (atomov, molekul, ionov itd.) V snovi, so razdeljene na kemične vezi in medmolekularne vezi (medmolekularne interakcije).

Kemične vezi - vezi neposredno med atomi. Ločite med ionskimi, kovalentnimi in kovinskimi vezmi.

Medmolekularne vezi - vezi med molekulami. To je vodikova vez, ionsko-dipolna vez (zaradi tvorbe te vezi na primer nastane hidracijska lupina ionov), dipol-dipol (zaradi tvorbe te vezi se molekule polarnih snovi kombinirajo, na primer v tekočem acetonu) itd.

Jonska vez - kemična vez, ki nastane zaradi elektrostatične privlačnosti nasprotno nabitih ionov. V binarnih spojinah (spojinah dveh elementov) nastane v primeru, ko se velikosti vezanih atomov med seboj zelo razlikujejo: nekateri atomi so veliki, drugi so majhni - to pomeni, da nekateri atomi zlahka oddajajo elektrone, drugi pa jih ponavadi sprejmejo (običajno so to atomi elementov, ki tvorijo tipične kovine in atomi elementov, ki tvorijo tipične nekovine); tudi elektronegativnost takih atomov je zelo različna.
Ionska vez ni usmerjena in nenasičena.

Kovalentna vez - kemijska vez, ki nastane pri tvorbi skupnega para elektronov. Med majhnimi atomi z enakim ali podobnim polmerom se tvori kovalentna vez. Nujni pogoj je prisotnost neparnih elektronov v obeh vezanih atomih (izmenjevalni mehanizem) ali osamljeni par za en atom in prosta orbitala za drugi (donor-akceptorski mehanizem):

Glede na število skupnih elektronskih parov kovalentne vezi delimo na
• preprosto (enojno) - en par elektronov,
• dvojno - dva para elektronov,
• trojna - trije pari elektronov.

Dvojne in trojne vezi se imenujejo večkratne vezi.

Glede na porazdelitev elektronske gostote med vezanimi atomi se kovalentna vez deli na nepolarni in polarni... Med istimi atomi se tvori nepolarna vez, med različnimi pa polarna vez.

Elektronegativnost je merilo sposobnosti atoma v snovi, da nase privabi skupne elektronske pare.
Elektronski pari polarnih vezi so pristranski do bolj elektronegativnih elementov. Sam premik elektronskih parov se imenuje polarizacija vezi. Delni (presežni) naboji, ki nastanejo med polarizacijo, so označeni z + in -, na primer:.

Po naravi prekrivanja elektronskih oblakov ("orbitale") je kovalentna vez razdeljena na -vezo in -vezo.
-Veza nastane zaradi neposrednega prekrivanja elektronskih oblakov (vzdolž ravne črte, ki povezuje jedra atomov), -veza - zaradi bočnega prekrivanja (na obeh straneh ravnine, v kateri ležijo jedra atomov).

Kovalentna vez ima usmerjenost in nasičenost ter polarizacijo.
Za razlago in napoved medsebojne smeri kovalentnih vezi se uporablja hibridizacijski model.

Hibridizacija atomskih orbital in elektronskih oblakov - predpostavljena poravnava atomskih orbitalov v energiji in oblakov elektronov v obliki, ko atom tvori kovalentne vezi.
Najpogostejše so tri vrste hibridizacije: sp-, sp 2 in sp 3-hibridizacija. Na primer:
sp-hibridizacija - v molekulah C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (linearna struktura);
sp 2-hibridizacija - v molekulah C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (ravna trikotna oblika);
sp 3-hibridizacija - v molekulah CCl 4, SiH 4, CH 4 (tetraedrična oblika); NH 3 (piramidalna oblika); H 2 O (oblika vogala).

Kovinska vez - kemična vez, ki nastane s socializacijo valentnih elektronov vseh vezanih atomov kovinskega kristala. Posledično nastane en sam elektronski oblak kristala, ki se z lahkoto premakne pod vplivom električne napetosti - torej visoka električna prevodnost kovin.
Kovinska vez nastane, kadar so atomi, ki jih je treba vezati, veliki in zato dajejo elektrone. Preproste snovi s kovinsko vezjo - kovine (Na, Ba, Al, Cu, Au itd.), Kompleksne snovi - intermetalne spojine (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8 itd.).
Kovinska vez nima usmerjenosti nasičenja. Zadržuje se tudi v kovinskih talinah.

Vodikova vez - medmolekularna vez, ki nastane zaradi delnega sprejemanja para elektronov močno elektronegativnega atoma z atomom vodika z velikim pozitivnim delnim nabojem. Nastane v primerih, ko ena molekula vsebuje atom z osamljenim parom elektronov in visoko elektronegativnostjo (F, O, N), v drugem pa atom vodika, vezan z močno polarno vezjo na enega od teh atomov. Primeri medmolekularnih vodikovih vezi:

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

Intramolekularne vodikove vezi obstajajo v molekulah polipeptidov, nukleinskih kislin, beljakovin itd.

Merilo jakosti katere koli vezi je vezna energija.
Komunikacijska energija - energija, potrebna za prekinitev dane kemijske vezi v 1 molu snovi. Merska enota je 1 kJ / mol.

Energiji ionske in kovalentne vezi sta enakega reda, energija vodikove vezi je za velikost manjša.

Energija kovalentne vezi je odvisna od velikosti vezanih atomov (dolžina vezi) in večkratnosti vezi. Manjši kot so atomi in večja je mnogokratnost vezi, večja je njena energija.

Energija ionske vezi je odvisna od velikosti ionov in njihovih nabojev. Manjši kot so ioni in večji je njihov naboj, večja je vezavna energija.

Struktura snovi

Po vrsti zgradbe so vse snovi razdeljene na molekularno in nemolekularni... Med organskimi snovmi prevladujejo molekulske snovi, med anorganskimi pa nemolekularne.

Po vrsti kemijske vezi snovi delimo na snovi s kovalentnimi vezmi, snovi z ionskimi vezmi (ionske snovi) in snovi s kovinskimi vezmi (kovine).

Snovi s kovalentnimi vezmi so lahko molekularne ali nemolekularne. To bistveno vpliva na njihove fizikalne lastnosti.

Molekularne snovi so sestavljene iz molekul, povezanih s šibkimi medmolekularnimi vezmi, mednje spadajo: H2, O2, N2, Cl2, Br2, S8, P4 in druge preproste snovi; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, organski polimeri in številne druge snovi. Te snovi niso zelo trpežne, imajo nizka tališča in vrelišča, ne prevajajo električnega toka, nekatere pa so topne v vodi ali drugih topilih.

Nemolekularne snovi s kovalentnimi vezmi ali atomske snovi (diamant, grafit, Si, SiO 2, SiC in drugi) tvorijo zelo močne kristale (z izjemo slojevitega grafita), niso topne v vodi in drugih topilih, imajo visoka tališča in vrelišča, večina ne prevajajo električnega toka (razen grafita, ki ima električno prevodnost, in polprevodnikov - silicija, germanija itd.)

Vse ionske snovi so naravno nemolekularne. To so trdne ognjevzdržne snovi, katerih raztopine in taline prevajajo električni tok. Mnogi med njimi so topni v vodi. Upoštevati je treba, da v ionskih snoveh, katerih kristali so sestavljeni iz kompleksnih ionov, obstajajo tudi kovalentne vezi, na primer: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-), (NH 4 + ) (NO 3-) itd. Atomi, ki tvorijo kompleksne ione, so povezani s kovalentnimi vezmi.

Kovine (snovi s kovinsko vezjo) zelo raznolike po svojih fizikalnih lastnostih. Med njimi so tekoče (Hg), zelo mehke (Na, K) in zelo trde kovine (W, Nb).

Značilne fizikalne lastnosti kovin so njihova visoka električna prevodnost (v nasprotju s polprevodniki se z naraščanjem temperature zmanjšuje), velika toplotna sposobnost in plastičnost (za čiste kovine).

V trdnem stanju so skoraj vse snovi sestavljene iz kristalov. Po vrsti zgradbe in vrsti kemijske vezi kristale ("kristalne rešetke") delimo na atomska (kristali nemolekularnih snovi s kovalentno vezjo), ionsko (kristali ionskih snovi), molekularno (kristali molekularnih snovi s kovalentno vezjo) in kovine (kristali snovi s kovinsko vezjo).

Naloge in preizkusi na temo "Tema 10." Kemijska vez. Struktura snovi "."

• Vrste kemičnih vezi - Struktura snovi 8-9 razred

  Lekcije: 2 nalogi: 9 Testi: 1

• Naloge: 9 preizkusov: 1

Po preučevanju te teme bi morali obvladati naslednje koncepte: kemična vez, medmolekularna vez, ionska vez, kovalentna vez, kovinska vez, vodikova vez, enojna vez, dvojna vez, trojna vez, več vez, nepolarna vez, polarna vez, elektronegativnost, polarizacija vezi , - in -veza, hibridizacija atomskih orbital, vezavna energija.

Morali bi poznati klasifikacijo snovi po vrsti zgradbe, po vrsti kemijske vezi, odvisnosti lastnosti enostavnih in kompleksnih snovi od vrste kemične vezi in vrste "kristalne rešetke".

Morali bi biti sposobni: določiti vrsto kemične vezi v snovi, vrsto hibridizacije, sestaviti sheme za tvorbo vezi, uporabiti koncept elektronegativnosti, številne elektronegativnosti; vedeti, kako se elektronegativnost spreminja v kemijskih elementih enega obdobja in ene skupine za določanje polarnosti kovalentne vezi.

Ko se prepričate, da se je vse potrebno naučilo, nadaljujte z nalogami. Želimo vam veliko uspeha.

• O. Gabrielyan, G. G. Lysova. Kemija 11 kl. M., Drolja, 2002.
• G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Kemija 11 kl. M., Izobraževanje, 2001.

Zunanje lupine vseh elementov, razen žlahtnih plinov, NISO POPOLNE in v procesu kemijske interakcije DOPOLNJENE.

Kemična vez nastane zaradi elektronov zunanjih elektronskih lupin, vendar se izvaja na različne načine.

Obstajajo tri glavne vrste kemičnih vezi:

Kovalentna vez in njene sorte: polarna in nepolarna kovalentna vez;

Ionska vez;

Kovinska vez.

Jonska vez

Jonska kemijska vez je vez, ki jo tvori elektrostatična privlačnost kationov na anione.

Med atomi, ki se med seboj močno razlikujejo po velikosti elektronegativnosti, nastane ionska vez, zato je par elektronov, ki tvorijo vez, močno premaknjen na enega od atomov, tako da lahko štejemo, da pripada atomu tega elementa.

Elektronegativnost je sposobnost atomov kemičnih elementov, da privlačijo svoje in tuje elektrone.

Narava ionskih vezi, struktura in lastnosti ionskih spojin so razloženi s stališča elektrostatične teorije kemijskih vezi.

Nastanek kationov: М 0 - n e - \u003d M n +

Nastanek aniona: HeM 0 + n e - \u003d HeM n-

Na primer: 2Na 0 + Cl 2 0 \u003d 2Na + Cl -

Med zgorevanjem kovinskega natrija v kloru kot posledica redoks reakcije nastanejo kationi močno elektropozitivnega elementa natrija in anioni močno elektronegativnega elementa klora.

Zaključek: med atomi kovine in nekovine se tvori ionska kemična vez, ki se po elektronegativnosti zelo razlikuje.

Na primer: CaF 2 KCl Na 2 O MgBr 2 itd.

Kovalentne nepolarne in polarne vezi

Kovalentna vez je vezava atomov z uporabo skupnih (med seboj skupnih) elektronskih parov.

Kovalentna nepolarna vez

Razmislimo o nastanku kovalentne nepolarne vezi na primeru tvorbe molekule vodika iz dveh atomov vodika. Ta postopek je že tipična kemijska reakcija, saj iz ene snovi (atomskega vodika) nastane druga - molekularni vodik. Zunanji znak energetske "donosnosti" tega procesa je sproščanje velike količine toplote.

Elektronske lupine atomov vodika (z enim s-elektronom za vsak atom) se združijo v skupni elektronski oblak (molekularna orbitala), kjer oba elektrona "služita" jedru, ne glede na to, ali je "svoje" ali "tuje". Nova elektronska lupina je podobna zaključeni elektronski lupini helija inertnega plina dveh elektronov: 1s 2.

V praksi se uporabljajo preprostejše metode. Na primer, ameriški kemik J. Lewis leta 1916 je predlagal, naj se elektroni označijo s pikami poleg simbolov elementov. Ena pika predstavlja en elektron. V tem primeru nastanek molekule vodika iz atomov zapišemo takole:

Upoštevajmo vezavo dveh atomov klora 17 Cl (jedrski naboj Z \u003d 17) v dvoatomsko molekulo s stališča zgradbe elektronskih lupin klora.

Zunanja elektronska raven klora vsebuje s 2 + p 5 \u003d 7 elektronov. Ker elektroni nižjih nivojev ne sodelujejo v kemijski interakciji, s pikami označujemo samo elektrone zunanje tretje ravni. Ti zunanji elektroni (7 kosov) so lahko razporejeni v obliki treh elektronskih parov in enega neparnega elektrona.

Po združitvi v molekulo iz neparnih elektronov dveh atomov dobimo nov elektronski par:

V tem primeru je vsak od atomov klora obdan z OCTET elektronov. To je enostavno videti, če obkrožite katerega koli od atomov klora.

Kovalentno vez tvori le par elektronov, ki se nahajajo med atomi. Imenuje se razdeljeni par. Preostali pari elektronov se imenujejo osamljeni pari. Napolnijo lupine in ne sodelujejo pri vezavi.

Atomi tvorijo kemične vezi kot rezultat socializacije toliko elektronov, da dobijo elektronsko konfiguracijo, podobno popolni elektronski konfiguraciji atomov plemenitih elementov.

Po Lewisovi teoriji in pravilu okteta lahko vez med atomi izvedemo ne nujno v enem, temveč tudi v dveh ali celo treh razdeljenih parih, če to zahteva pravilo okteta. Takšne obveznice imenujemo dvojne in trojne.

Na primer, kisik lahko tvori dvoatomsko molekulo z oktetom elektronov za vsak atom le, če sta med atoma postavljena dva razdeljena para:

Atomi dušika (2s 2 2p 3 na zadnji lupini) se prav tako vežejo v dvoatomsko molekulo, toda za organizacijo okteta elektronov morajo med seboj razporediti tri razdeljene pare:

Zaključek: kovalentna nepolarna vez se pojavi med atomi z enako elektronegativnostjo, to je med atomi istega kemičnega elementa - nekovine.

Na primer: v molekulah H 2 Cl 2 N 2 P 4 Br 2 - kovalentna nepolarna vez.

Kovalentna vez

Polarna kovalentna vez je vmesna med čisto kovalentno vezjo in ionsko vezjo. Tako kot ionski lahko nastane le med dvema atomoma različnih vrst.

Kot primer lahko razmislimo o nastanku vode v reakciji med vodikovimi (Z \u003d 1) in kisikovimi (Z \u003d 8) atomi. Za to je primerno najprej zapisati elektronske formule za zunanje lupine vodika (1s 1) in kisika (... 2s 2 2p 4).

Izkazalo se je, da je za to treba vzeti natančno dva atoma vodika na atom kisika. Vendar je narava takšna, da so akceptorske lastnosti atoma kisika višje od lastnosti vodikovega atoma (o razlogih za to - malo kasneje). Zato so vezni elektronski pari v Lewisovi formuli za vodo rahlo premaknjeni proti jedru kisikovega atoma. Vez v molekuli vode je polarna kovalentna, na atomih pa se pojavijo delni pozitivni in negativni naboji.

Zaključek: kovalentna polarna vez se pojavi med atomi z različno elektronegativnostjo, to je med atomi različnih kemičnih elementov - nekovin.

Na primer: v molekulah HCl, H 2 S, NH 3, P 2 O 5, CH 4 - kovalentna polarna vez.

Strukturne formule

Trenutno je običajno, da med atomi s črticami upodabljamo elektronske pare (torej kemične vezi), ki so skupni par elektronov. V tem primeru so nam že znane molekule videti takole:

Formule s pomišljaji med atomi imenujemo strukturne formule. Pogosteje strukturne formule ne predstavljajo osamljenih parov elektronov

Strukturne formule so zelo dobre za upodabljanje molekul: jasno kažejo, kako so atomi med seboj povezani, v kakšnem vrstnem redu, s kakšnimi vezmi.

Vezni par elektronov v Lewisovih formulah je enak kot ena pomišljaj v strukturnih formulah.

Dvojne in trojne obveznice imajo skupno ime - več obveznic. Molekula dušika naj bi imela tudi vezni red treh. V molekuli kisika je vrstni red vezi dva. Vrstni red vezi v molekulah vodika in klora je enak. Vodik in klor nimata več večkratne, temveč preproste vezi.

Vrstni red vezi je število skupnih skupnih parov med dvema vezanima atomoma. Vrstni red obveznic, višji od treh, se ne zgodi.