Сравнение видов химической связи

Примеры электронных формул атомов

Атом	Полная	Сокращенная	Валентная
Водород H	1s^1	-	1s^1
Азот N	1s^2 2s^2 2p^3	2s^2 2p^3	2s^2 2p^3
Хлор Cl	1s^2 2s^2 2p^33s^23p^5	3s^23p^5	3s^23p^5
Марганец Mn	1s^2 2s^2 2p^33s^23p^64s^23d^5	4s^23d^5	4s^23d^5
Мышьяк As	1s^2 2s^2 2p^33s^23p^64s^23d^104p^3	4s^23d^104p^3	4s^24p^3
Криптон Kr	1s^2 2s^2 2p^33s^23p^64s^23d^104p^6	4s^23d^104p^6	4s^24p^6

Рис.3.1. Валентные подуровни и валентные электроны атомов титана и мышьяка.

У s- и p- элементов валентными являются электроны внешнего слоя (ns²np⁶), у d- элементов валентными являются электроны s- состояния внешнего слоя и d – состояния предвнешнего слоя (ns²(n-1)d¹⁰), у f- элементов (лантаноиды и актиноиды) электроны f- состояния не являются валентными и в химической связи не участвуют.

Для описания химической связи в веществе необходимо знать распределение электронной плотности атомов. В зависимости от характера распределения электронной плотности в веществе различают три основных типа химической связи: ковалентную, ионную и металлическую.

Таблица 3.2.

Сравниваемые признаки	Виды химической связи
Ковалентная	Ионная	Металлическая
Способ образования связи	Образование общих электронных пар	Взаимное притяжение разноименно заряженных ионов	Притяжение ионов металлов и свободных электронов
Характер участвующих в образовании связи частиц (атомы или ионы)	Преимущественно атомы неметаллов	Преимущественно ионы металлов и неметаллов	Ионы металлов и свободные электроны
Строение твердых веществ	Молекулярные или атомные кристаллические решетки	Ионный кристалл (ионная кристаллическая решетка)	Кристалл металла (металлическая кристаллическая решетка)

Ионная связь – это электростатическое взаимодействие между ионами с зарядами противоположного знака. Ионная связь образуется в результате значительного переноса электронной плотности от одного атома к другому. Такой тип связи возможен только между атомами, которые резко отличаются по свойствам (типичные металлы с низким потенциалом ионизации соединяются с типичными неметаллами с большим сродством к электрону).

Ионная связь в отличие от ковалентной характеризуется ненаправленностью и ненасыщенностью связи. Обладая силовым полем, каждый ион может притягивать к себе ионы противоположного знака в любом направлении. Данные свойства обуславливают склонность ионных молекул к соединению их друг с другом. Энергетически наиболее выгодно, когда каждый электрон окружен максимальным числом ионов противоположного знака. Однако, из-за отталкивания одноименных ионов друг от друга устойчивость системы достигается лишь при определенной взаимной координации ионов. В обычных условиях ионные соединения имеют кристаллическую решетку, в которой каждый ион окружен несколькими ионами противоположного знака, где все связи равноценны, так что весь кристалл можно рассматривать как единую молекулу.

В качестве примеров можно привести MgS, NaCl, которые при обычных условиях являются твердыми веществами, имеют высокие температуры плавления и кипения, их расплавы или растворы проводят электрический ток.

Металлическая связь. Большинство металлов обладают рядом свойств, имеющих общий характер, и отличающийся от свойств других простых или сложных веществ. Это высокие температуры плавления, способность к отражению света, высокая тепло и электропроводность. Эти особенности обязаны существованию в металлах особого вида связи – металлической связи. Атомы металлов имеют небольшое число валентных электронов, которые слабо связаны со своими ядрами и могут легко отрываться от них. В результате этого в кристаллической решетке металла появляются положительные ионы и свободные электроны. Поэтому в кристаллической решетке металлов существует большая свобода перемещения электронов. В этом состоит важное отличие металлических связей от ковалентных, которые имеют строгую направленность в пространстве.

В случае металлов нельзя говорить о направленности связей, так как валентные электроны распределены по кристаллу почти равномерно. Этим объясняется пластичность металлов, т.е. возможность смещения ионов и атомов в любом направлении без нарушения связи.

В результате эксперимента было установлено, что образование химической связи возможно только при противоположных спинах электронов, образующих неразрывную общую пару. Такая химическая связь (двухэлектронная двухцентровая) получила название ковалентной.

Дата добавления: 2014-11-07