Связь атомов с помощью общих электронных пар называется ковалентной

Ковалентная химическая связь.

Рассмотрим образование молекулы водорода Н₂ из атомов. Электронная конфигурация атома водорода 1s¹, т. е. на внешнем электронном слое (он единственный) находится один непарный электрон. При образовании молекулы водорода из двух атомов, имеющих непарные s-электроны с антипараллельными спинами, происходит перекрывание s-орбиталей и образуется общая электронная пара (рис. 4а).

Рис. 4. Перекрывание: а - s-орбиталей; б- s- и р-орбиталей;

в - р-орбиталей.

Схематически это можно изобразить с помощью электронных формул:

Н^··+ _·Н ® Н: Н

Общая электронная пара одинаково принадлежит обоим атомам, каждый атом получает устойчивую оболочку из двух электронов. Наибольшая электронная плотность общего электронного облака проявляется в области между ядрами. Молекула водорода образуется за счет взаимодействия общей электронной пары с ядрами обоих атомов.

В молекулах фтора F₂, хлора С1₂, кислорода О₂, азота N₂ связь между атомами ковалентная. Она образуется в молекулах фтора и хлора с помощью общей электронной пары (рис. 4в), в молекуле азота — с помощью трех общих электронных пар. Схематически это можно изобразить так:

Во всех этих случаях каждый атом образует завершенный устойчивый внешний электронный слой из восьми электронов.

В молекулах, которые состоят из атомов разных элементов, связь тоже может быть ковалентной. Рассмотрим образование молекулы хлороводорода. Электронные конфигурации атомов водорода и хлора

H 1s¹; Cl 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

показывают, что внешние электронные слои этих атомов имеют по одному непарному электрону. При сближении орбитали этих электронов перекрываются, образуя общую электронную пару (рис. 4б).

Ковалентная связь может образоваться между двумя атомами, из которых один имеет пару электронов, а другой — свободную орбиталь. Например, при взаимодействии аммиака NH₃ и хлороводорода НCl пара s-электронов атома азота, которые не участвуют в образовании связей в молекуле аммиака {неподеленная пара электронов) становится общей для водорода и азота, получается ион аммония

Такой механизм образования ковалентной связи называется донорно-акцепторным. В нашем примере донором электронной пары является атом азота, а акцептором — ион водорода (он имеет свободную орбиталь). Донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи наблюдается в комплексных соединениях ([Ag(NH₃)₂]ОH, K₄[Fe(CN)₆]).

Электроны, которые участвуют в образовании химических связей, называются валентными. У элементов главных подгрупп валентные электроны расположены на s- и р-орбиталях внешнего электронного слоя. У элементов побочных подгрупп (за исключением лантаноидов и актиноидов) валентные электроны расположены на s-орбиталях внешнего слоя и на d-орбиталях предпоследнего электронного слоя.

Если общие электронные пары обозначать чертой, то это будет являться структурной формулой:

:
H - Cl	H – O – H	Н – N – Н   Н	H - - H

Электронные и структурные формулы показывают последовательность соединения атомов в молекуле. Например, в молекуле аммиака атомы водорода соединяются с атомами азота, но между собой не соединяются.

Вещества с ковалентными связями могут быть твердыми (парафин, лед), жидкими (вода, спирт), газообразными (кислород, азот, аммиак) при обычных условиях.

Структурные формулы не отражают пространственного расположения атомов в молекуле. Изобразить его можно с помощью модели (рис. 5).

Рис. 5. Модели молекул H₂, H₂O, NH₃.

Дата добавления: 2014-01-07