Ковалентные связи в молекулах и атомных кристаллических решетках

Типы химической связи и их основные отличительные признаки

СЛ. 2,3 Таблица 1.

Химическая связь	Связываемые атомы	Характер элементов	Процесс в электронной оболочке	Образующиеся частицы	Кристаллическая решетка	Характер вещества	Примеры
Ионная	Атом металла и атом неметалла	Электроположительный и электроотрицательный	Переход валентных электронов	Положительные или отрицательные ионы	Ионная	Солеобразный	NaCl, CaO, NaOH и т.д.
Ковалентная	Атомы неметаллов (реже атомы металлов)	электроотрицательный	Образование общих электронных пар	Молекулы	Молекулярная	Летучий или нелетучий	Br2, CO2, C6H6 и т.д.
Металлическая	Атомы металлов	Электроположительный	Отдача валентных электронов	Положительные ионы и электронный газ	Металлическая	Металлический	Металлы и их сплавы

В виде молекул существуют одноэлементные газы, например Н₂, Сl₂, многие несолеобразные неорганические вещества, например НС1, Н₂О, NН₃, СО₂, и почти все органические вещества, т.е. соединения углерода. В молекулах атомы элементов связаны между собой ковалентными связями. Молекулы электронейтральны, вещества, состоящие из молекул особенно с чисто ковалентными связями, не проводят электрического тока.

Наличие ковалентных связей в молекуле обусловливает ее устойчивость, что объясняется сильным электростатическим взаимодействием между положительно заряженными атомными ядрами и отрицательно заряженными связывающими электронами.

Для того, чтобы стала возможной химическая реакция между молекулами веществ, необходимо обеспечить разрыв прочных ковалентных связей (или хотя бы части этих связей) в молекулах. Именно поэтому химические реакции между молекулярными веществами протекают, как это характерно для органической химии, значительно медленнее, чем типичные для неорганической химии реакции между ионными соединениями.

В противоположность прочным ковалентным связям между атомами в молекулах, связывание между молекулами вещества очень слабое, даже если это связывание обеспечивает уже при комнатной температуре образование молекулярнойкристаллической решетки. Например, такие твердые при обычных условиях молекулярные вещества, как йод I₂, фенол С₆Н₆ОН и нафталин С₁₀Н₈, намного легче по сравнению с ионными соединениями (солями) переходят в газообразное состояние. Еще легче достигается такой переход у жидких молекулярных веществ, например у брома Вг₂, воды Н₂O й этанола С₂Н₅ОН. Известно достаточно много и газообразных молекулярных веществ: хлор Сl₂, аммиак NН₃, метан СН₄ и др.

Молекулярные вещества, как правило, имеют низкие температуры плавления и кипения, поэтому их часто называют летучими веществами. Летучесть обычно уменьшается при увеличении размеров молекул. Ковалентные вещества, молекулы которых имеют очень большие размеры (макромолекулы), практически нелетучи. К таким веществам относятся, например, крахмал, целлюлоза, пластмассы, искусственные волокна. Твердые макромолекулярные (полимерные) вещества разлагаются при нагревании еще до того, как для них достигается газообразное, а нередко и жидкое состояние.

Межмолекулярное взаимодействиеосуществляется благодаря действию между молекулами, независимо от того, являются они полярными или нет, сил Ван-дер-Ваальса.Эти силы названы так потому, что впервые межмолекулярное взаимодействие стал учитывать голландский физик Ван-дер-Ваальс (1873 г.) при объяснении свойств реальных газов и жидкостей. Межмолекулярное взаимодействие нейтральных частиц вещества (молекул, атомов) имеет электрическую природу и заключается в электростатическом притяжении между полярными или неполярными частицами. Притяжение между полярными частицами достигается разделением электрических эффективных зарядов внутри этих частиц, т. е. наличием у этих частиц постоянных электрических диполей.В неполярных частицах диполи индуцируются (так называемые наведенные временные диполи),что также обусловливает притяжение таких частиц. Постоянные и наведенные диполи возникают вследствие движения электронов внутри электронной оболочки атомов и молекул, поэтому все нейтральные частицы в реальных газах, жидкостях и твердых веществах оказывают взаимное влияние друг на друга и не являются независимыми.

Ковалентные связи существуют и в атомных кристаллических решетках. Атомные решетки образуются у относительно немногих веществ в твердом состоянии. Типичным примером атомной решетки служит алмаз — одна из форм существования в свободном виде элемента углерода. В атомной решетке алмаза каждый атом углерода связан четырьмя ковалентными связями (см. белые кружки на рисунке), т. е. он образует четыре общих электронных пары с четырьмя соседними атомами углерода. Поэтому алмаз и все другие вещества, имеющие атомную кристаллическую решетку, отличаются большой твердостью и очень высокими температурами плавления и кипения.

Дата добавления: 2013-12-13