Общее понятие о ковалентной связи (самостоятельно)

Рис. 20. Структура твердых растворов внедрения (а) и замещения (б), со-держащих атомы двух металлических элементов

В сплавах — твердых растворах замещения рис. 20б часть атомов основного вещества заменена на атомы примесного элемента. Сплавы, состоящие из смеси индивидуальных кристаллических компонентов, образуются при соблюдении строго определенного соотношения; такие сплавы называются также эвтектическими смесями. Эвтектической смесью является широко известный0 оловянный припой — третник (64% Sn и 36 % РЬ) c т. пл. 181 °С.

Сплавляемые металлы могут образовывать между собой химические соединения — интерметаллиды.Например, в бронзе (сплаве на основе Сu и Sn, содержащем также А1, Ве, РЬ и др.) присутствует интерметаллическое соединение состава Сu₃Sn, а в латуни (сплаве на основе Сu и Zn, содержащем также А1, Fе, Мn и др.) —ннтерметаллид СuZn₃. Важнейшей составной частью стали является карбид железа Fе₃С (цементит), который также, относят к интерметаллическим соединениям. Состав интерметаллидов обычно не отвечает стехиометрической валентности элементов, интерметаллиды — это нестехиометрические соединения, составляющие обширный класс неорганических веществ с нестехиометрическим составом. Многие элементы образуют несколько нестехиометрических соединений, так, железо с фосфором дает фосфиды состава Fe₃Р, Fe₂Р, FeР и FeР₂. Формулы этих соединений указывают лишь на то, что для кристаллических решеток характерно определенное соотношение компонентов, например в Fe₃Р на каждые три атома Fe приходится один атом С.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Ковалентная связь образуется за счет общих электронных пар,возникающих в электронных оболочках связываемых атомов. Поскольку ковалентно связанные атомы не несут на себе ионных зарядов, ковалентную связь еще называют гомеополярнойили неполярной.

Ковалентная связь может быть образована атомами одного и того же элемента и тогда она неполярная; например, такая ковалентная связь существует в молекулах одноэлементных газов Н₂ О₂, N₂, С1₂ и др. Ковалентная связь может быть образована атомами разных элементов, сходных по химическому характеру, и тогда она полярная; например, такая ковалентная связь существует в молекулах Н₂О, РF₃, СS₂. Неполярную ковалентную связь еще называют чисто ковалентной.

Ковалентные связи обычно формируются между атомами элементов, обладающих электроотрицательным характером, т. е. между атомами неметаллических элементов, хотя известны ковалентные связи в молекулах, состоящих из атомов электроположительных элементов, таких как Li₂ (обычно эти молекулы очень слабые и малоустойчивые).

Для наглядного изображения ковалентной связи в химических формулах используются точки (каждая точка отвечает валентному электрону), а также черта (каждая черта отвечает общей электронной паре).

П р и м е р. Связи в молекуле С1₂ можно изобразить так:

: С1: С1:,: С1— С1: или С1— С1

Такие записи электронных формул равнозначны.

Ковалентные связи обладают пространственной направленностью.В результате ковалентного связывания атомов образуются либо молекулы, либо атомные кристаллические решетки со строго определенным геометрическим расположением атомов. Каждому веществу соответствует своя структура.

С позиций теорий Бора формирование ковалентной связи объясняется следующим образом. Атомам свойственна тенденция преобразовывать свой внешний слой электронной оболочки в октет, т. е. в конфигурацию ближайшего благородного газа. Оба атома – партнера по связи представляют для образования ковалентной связи по одному неспаренномуэлектрону, т. е. занимающему атомную орбиту, и оба электрона становятся общими для этих атомов.

Например: Атомы хлора, каждый из которых на внешнем энергетическом уровне имеет семь электронов — три пары и один неспаренных электрон, создают (каждый для себя) октет валентных электронов путем образования одной ковалентной связи:

Новая электронная пара, возникшая из двух неспаренных электронов, становится общей для двух атомов хлора.

Несмотря на очевидную наглядность электронных формул, в рамках модельных представлений теории Бора невозможно указать, по каким орбитам движутся электроны общей пары. Они не могут уже находиться на атомных орбитах (каждая из которых относится лишь к одному атомному ядру). Поэтому теория. Бора (недостаточная и для объяснения строения несвязанного атома) оказалась несостоятельной и в объяснении механизма образования ковалентной связи. Эти трудности устраняет квантово-механическая, орбитальная модель атома.

Дата добавления: 2013-12-13