Datele despre energia de ionizare (IE), PEI și compoziția moleculelor stabile - valorile lor reale și comparațiile - atât ale atomilor liberi, cât și ale atomilor legați în molecule, ne permit să înțelegem modul în care atomii formează molecule prin mecanismul legăturii covalente.

LEGĂTURĂ COVALENTĂ- (din latinescul „co” împreună și „vales” având forță) (legătură homeopolară), o legătură chimică între doi atomi care apare atunci când electronii aparținând acestor atomi sunt împărțiți. Atomii din moleculele gazelor simple sunt legați prin legături covalente. O legătură în care există o pereche comună de electroni se numește legătură simplă; Există, de asemenea, legături duble și triple.

Să ne uităm la câteva exemple pentru a vedea cum putem folosi regulile noastre pentru a determina numărul de legături chimice covalente pe care le poate forma un atom dacă cunoaștem numărul de electroni din învelișul exterior al unui anumit atom și sarcina de pe nucleul său. Sarcina nucleului și numărul de electroni din învelișul exterior sunt determinate experimental și sunt incluse în tabelul cu elemente.

Calculul numărului posibil de legături covalente

De exemplu, să numărăm numărul de legături covalente care pot forma sodiu ( N / A), aluminiu (Al), fosfor (P),și clor ( Cl). Sodiu ( N / A) si aluminiu ( Al) au, respectiv, 1, respectiv 3 electroni în învelișul exterior și, conform primei reguli (pentru mecanismul de formare a legăturii covalente se folosește un electron în învelișul exterior), pot forma: sodiu (N / A)- 1 și aluminiu ( Al)- 3 legături covalente. După formarea legăturilor, numărul de electroni din învelișurile exterioare de sodiu ( N / A) si aluminiu ( Al) egal cu 2, respectiv 6; adică mai puțin cantitate maxima(8) pentru acești atomi. Fosfor ( P)și clor ( Cl) au, respectiv, 5 și 7 electroni pe învelișul exterior și, conform celei de-a doua dintre legile menționate mai sus, ar putea forma 5 și 7 legături covalente. În conformitate cu cea de-a patra lege, formarea unei legături covalente, numărul de electroni de pe învelișul exterior al acestor atomi crește cu 1. Conform legii a șasea, atunci când se formează o legătură covalentă, numărul de electroni de pe învelișul extern dintre atomii legați nu poate fi mai mult de 8. Adică fosfor ( P) poate forma doar 3 legături (8-5 = 3), în timp ce clorul ( Cl) poate forma doar unul (8-7 = 1).

Exemplu: Pe baza analizei, am descoperit că o anumită substanță este formată din atomi de sodiu (N / A)și clor ( Cl). Cunoscând regularitățile mecanismului de formare a legăturilor covalente, putem spune că sodiul ( N / A) poate forma doar o legătură covalentă. Astfel, putem presupune că fiecare atom de sodiu ( N / A) legat de atomul de clor ( Cl) printr-o legătură covalentă în această substanță și că această substanță este compusă din molecule ale unui atom NaCl. Formula structurală pentru această moleculă: Na-Cl. Aici liniuța (-) indică o legătură covalentă. Formula electronică a acestei molecule poate fi prezentată după cum urmează:
. .
Na:Cl:
. .
În conformitate cu formula electronică, pe învelișul exterior al atomului de sodiu ( N / A) V NaCl sunt 2 electroni, iar pe capacul exterior al atomului de clor ( Cl) sunt 8 electroni. În această formulă, electronii (punctele) între atomii de sodiu ( N / A)Și clor (Cl) sunt electroni de legătură. Deoarece PEI al clorului ( Cl) este egal cu 13 eV, iar pentru sodiu (N / A) este egal cu 5,14 eV, perechea de electroni de legătură este mult mai aproape de atom Cl decât unui atom N / A. Dacă energiile de ionizare ale atomilor care formează molecula sunt foarte diferite, atunci legătura formată va fi polar legătură covalentă.

Să luăm în considerare un alt caz. Pe baza analizei, am descoperit că o anumită substanță constă din atomi de aluminiu ( Al)și atomi de clor ( Cl). În aluminiu ( Al) sunt 3 electroni în învelișul exterior; astfel, poate forma 3 legături chimice covalente în timp ce clor (Cl), ca și în cazul precedent, poate forma doar 1 legătură. Această substanță este prezentată ca AlCl3, iar formula sa electronică poate fi ilustrată după cum urmează:

Figura 3.1. Formula electronicaAlCl 3

a cărui formulă de structură este:
CI - Al - CI
Cl

Această formulă electronică arată că AlCl3 pe învelișul exterior al atomilor de clor ( Cl) sunt 8 electroni, în timp ce învelișul exterior al atomului de aluminiu ( Al) sunt 6. Conform mecanismului de formare a unei legături covalente, ambii electroni de legătură (câte unul de la fiecare atom) merg în învelișurile exterioare ale atomilor legați.

Legături covalente multiple

Atomii care au mai mult de un electron în învelișul lor exterior pot forma nu una, ci mai multe legături covalente între ei. Astfel de conexiuni sunt numite multiple (mai des multipli) conexiuni. Exemple de astfel de legături sunt legăturile moleculelor de azot ( N= N) și oxigen ( O=O).

Legătura formată atunci când atomii unici se unesc se numește legătură covalentă homoatomică, de ex Dacă atomii sunt diferiți, atunci legătura se numește legătură covalentă heteroatomică[Prefixele grecești „homo” și, respectiv, „hetero” înseamnă același și diferit].

Să ne imaginăm cum arată de fapt o moleculă cu atomi perechi. Cea mai simplă moleculă cu atomi perechi este molecula de hidrogen.

Legătură covalentă (legatura atomica, legatura homeopolara) - o legatura chimica formata prin suprapunerea (socializarea) norilor de electroni paravalenti. Norii electronici (electroni) care asigură comunicarea se numesc pereche de electroni partajată.

Proprietățile caracteristice ale unei legături covalente - direcționalitate, saturație, polaritate, polarizabilitate - determină substanța chimică și proprietăți fizice conexiuni.

Direcția conexiunii este determinată de structura moleculară a substanței și de forma geometrică a moleculei sale. Unghiurile dintre două legături se numesc unghiuri de legătură.

Saturabilitatea este capacitatea atomilor de a forma un număr limitat de legături covalente. Numărul de legături formate de un atom este limitat de numărul orbitalilor atomici exteriori.

Polaritatea legăturii se datorează distribuției neuniforme a densității electronice din cauza diferențelor de electronegativitate a atomilor. Pe această bază, legăturile covalente sunt împărțite în nepolare și polare (nepolare - o moleculă diatomică este formată din atomi identici (H 2, Cl 2, N 2) și norii de electroni ai fiecărui atom sunt distribuiți simetric față de acești atomi. ; polar - o moleculă diatomică este formată din atomi ai diferitelor elemente chimice, iar norul de electroni general se deplasează către unul dintre atomi, formând astfel o asimetrie în distribuția sarcinii electrice în moleculă, generând un moment dipol al moleculei).

Polarizabilitatea unei legături se exprimă în deplasarea electronilor de legătură sub influența unui câmp electric extern, inclusiv a unei alte particule care reacţionează. Polarizabilitatea este determinată de mobilitatea electronilor. Polaritatea și polarizabilitatea legăturilor covalente determină reactivitatea moleculelor față de reactivii polari.

Comunicarea Educației

O legătură covalentă este formată dintr-o pereche de electroni împărțiți între doi atomi, iar acești electroni trebuie să ocupe doi orbitali stabili, câte unul de la fiecare atom.

A + + B → A: B

Ca rezultat al socializării, electronii formează un nivel de energie plin. O legătură se formează dacă energia lor totală la acest nivel este mai mică decât în ​​starea inițială (și diferența de energie nu va fi nimic mai mult decât energia legăturii).

Umplerea orbitalilor atomici (de-a lungul marginilor) și moleculare (în centru) din molecula de H 2 cu electroni. Axa verticală corespunde nivelului de energie, electronii sunt indicați prin săgeți care reflectă spinurile lor.

Conform teoriei orbitalilor moleculari, suprapunerea a doi orbitali atomici duce, în cel mai simplu caz, la formarea a doi orbitali moleculari (MO): care leagă MOȘi anti-legare (slăbire) MO. Electronii împărtășiți sunt localizați pe legătura de energie inferioară MO.

Tipuri de legături covalente

Există trei tipuri de legături chimice covalente, care diferă în mecanismul de formare:

1. Legătură covalentă simplă. Pentru formarea sa, fiecare atom furnizează un electron nepereche. Când se formează o legătură covalentă simplă, sarcinile formale ale atomilor rămân neschimbate.

· Dacă atomii care formează o legătură covalentă simplă sunt aceleași, atunci adevăratele sarcini ale atomilor din moleculă sunt și ele aceleași, deoarece atomii care formează legătura dețin în mod egal o pereche de electroni comună. Această conexiune se numește legătură covalentă nepolară. Substanțele simple au o astfel de legătură, de exemplu: O 2, N 2, Cl 2. Dar nu numai nemetalele de același tip pot forma o legătură covalentă nepolară. Elementele nemetalice a căror electronegativitate este de importanță egală pot forma, de asemenea, o legătură nepolară covalentă, de exemplu, în molecula PH 3 legătura este nepolară covalentă, deoarece EO al hidrogenului este egal cu EO al fosforului.

· Dacă atomii sunt diferiți, atunci gradul de posesie a unei perechi comune de electroni este determinat de diferența de electronegativitate a atomilor. Un atom cu electronegativitate mai mare atrage o pereche de electroni de legătură mai puternic spre sine, iar sarcina sa adevărată devine negativă. Un atom cu electronegativitate mai mică capătă, în consecință, o sarcină pozitivă de aceeași mărime. Dacă se formează un compus între două nemetale diferite, atunci se numește un astfel de compus legătura polară covalentă.

2. Legătura donor-acceptor. Pentru a forma acest tip de legătură covalentă, ambii electroni sunt furnizați de unul dintre atomi - donator. Al doilea dintre atomii implicați în formarea unei legături se numește acceptor. În molecula rezultată, sarcina formală a donorului crește cu unu, iar sarcina formală a acceptorului scade cu unu.

3. Conexiune semipolară. Poate fi considerată ca o legătură polară donor-acceptor. Acest tip de legătură covalentă se formează între un atom cu o pereche singură de electroni (azot, fosfor, sulf, halogeni etc.) și un atom cu doi electroni nepereche (oxigen, sulf). Formarea unei legături semipolare are loc în două etape:

1. Transferul unui electron de la un atom cu o pereche singură de electroni la un atom cu doi electroni nepereche. Ca rezultat, un atom cu o pereche de electroni singură se transformă într-un cation radical (o particulă încărcată pozitiv cu un electron nepereche), iar un atom cu doi electroni nepereche se transformă într-un anion radical (o particulă încărcată negativ cu un electron nepereche) .

2. Partajarea electronilor nepereche (ca în cazul unei legături covalente simple).

Când se formează o legătură semipolară, un atom cu o pereche de electroni singură își mărește sarcina formală cu unul, iar un atom cu doi electroni nepereche își scade sarcina formală cu unul.

legătura σ și legătura π

Legăturile Sigma (σ)-, pi (π) sunt o descriere aproximativă a tipurilor de legături covalente din moleculele diferiților compuși; legătura σ este caracterizată prin faptul că densitatea norului de electroni este maximă de-a lungul axei care leagă nucleele atomilor. Când se formează o legătură, apare așa-numita suprapunere laterală a norilor de electroni, iar densitatea norului de electroni este maximă „deasupra” și „dedesubtul” planului legăturii σ. De exemplu, să luăm etilena, acetilena și benzenul.

În molecula de etilenă C 2 H 4 există o dublă legătură CH 2 = CH 2, formula sa electronică: H:C::C:H. Nucleele tuturor atomilor de etilenă sunt situate în același plan. Cei trei nori de electroni ai fiecărui atom de carbon formează trei legături covalente cu alți atomi din același plan (cu unghiuri între ei de aproximativ 120°). Norul celui de-al patrulea electron de valență al atomului de carbon este situat deasupra și sub planul moleculei. Astfel de nori de electroni ai ambilor atomi de carbon, suprapunându-se parțial deasupra și sub planul moleculei, formează o a doua legătură între atomii de carbon. Prima legătură covalentă mai puternică între atomii de carbon se numește legătură σ; a doua legătură covalentă, mai puțin puternică, se numește legătură -.

Într-o moleculă liniară de acetilenă

N-S≡S-N (N: S::: S: N)

Există legături σ între atomii de carbon și hidrogen, o legătură σ între doi atomi de carbon și două legături σ între aceiași atomi de carbon. Două legături sunt situate deasupra sferei de acțiune a legăturii σ în două plane reciproc perpendiculare.

Toți cei șase atomi de carbon ai moleculei de benzen ciclic C 6 H 6 se află în același plan. Există legături σ între atomii de carbon în planul inelului; Fiecare atom de carbon are aceleași legături cu atomii de hidrogen. Atomii de carbon cheltuiesc trei electroni pentru a face aceste legături. Norii cu electroni de valență a patra ai atomilor de carbon, în formă de cifre de opt, sunt situați perpendicular pe planul moleculei de benzen. Fiecare astfel de nor se suprapune în mod egal cu norii de electroni ai atomilor de carbon vecini. Într-o moleculă de benzen, nu se formează trei legături separate, ci un singur sistem electronic de șase electroni, comun tuturor atomilor de carbon. Legăturile dintre atomii de carbon din molecula de benzen sunt exact aceleași.

Exemple de substanțe cu legături covalente

O legătură covalentă simplă leagă atomii din moleculele de gaze simple (H 2, Cl 2 etc.) și compuși (H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, HCl etc.). Compuși cu o legătură donor-acceptor - amoniu NH 4 +, anion tetrafluoroborat BF 4 - etc. Compuși cu o legătură semipolară - protoxid de azot N 2 O, O - -PCl 3 +.

Cristalele cu legături covalente sunt dielectrice sau semiconductori. Exemple tipice de cristale atomice (atomii în care sunt interconectați prin legături covalente (atomice) sunt diamantul, germaniul și siliciul.

Singurul persoana cunoscuta o substanță cu un exemplu de legătură covalentă între un metal și un carbon este cianocobalamina, cunoscută sub numele de vitamina B12.

Legătură ionică- o legătură chimică foarte puternică formată între atomi cu o diferență mare (> 1,5 pe scara Pauling) de electronegativitate, în care perechea de electroni comună este complet transferată la un atom cu electronegativitate mai mare.Aceasta este atracția ionilor ca corpuri încărcate opus . Un exemplu este compusul CsF, în care „gradul de ionicitate” este de 97%. Să luăm în considerare metoda de formare folosind clorură de sodiu NaCl ca exemplu. Configuraţia electronică a atomilor de sodiu şi clor poate fi reprezentată ca: 11 Na 1s2 2s2 2p 6 3s1; 17 Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3р5. Aceștia sunt atomi cu niveluri de energie incomplete. Evident, pentru a le completa, este mai ușor pentru un atom de sodiu să cedeze un electron decât să câștige șapte, iar pentru un atom de clor este mai ușor să câștige un electron decât să renunțe la șapte. În timpul unei interacțiuni chimice, atomul de sodiu cedează complet un electron, iar atomul de clor îl acceptă. Schematic, aceasta poate fi scrisă astfel: Na. - l e -> Na+ ion de sodiu, înveliș stabil de opt electroni 1s2 2s2 2p6 datorită celui de-al doilea nivel energetic. :Cl + 1е --> .Cl - ion de clor, înveliș stabil de opt electroni. Forțele de atracție electrostatică apar între ionii Na+ și Cl-, ducând la formarea unui compus. Legatura ionică este un caz extrem de polarizare a unei legături covalente polare. Format între un metal tipic și nemetal. În acest caz, electronii din metal sunt transferați complet către nemetal. Se formează ioni.

Dacă se formează o legătură chimică între atomi care au o diferență foarte mare de electronegativitate (EO > 1,7 conform lui Pauling), atunci perechea de electroni comună este complet transferată la atomul cu o OE mai mare. Rezultatul este formarea unui compus de ioni cu încărcare opusă:

Între ionii rezultați are loc o atracție electrostatică, care se numește legătură ionică. Sau, mai degrabă, acest aspect este convenabil. De fapt, legătura ionică dintre atomi în forma sa pură nu se realizează nicăieri sau aproape nicăieri; de obicei, de fapt, legătura este parțial ionică și parțial covalentă în natură. În același timp, legătura ionilor moleculari complecși poate fi adesea considerată pur ionică. Cele mai importante diferențe dintre legăturile ionice și alte tipuri de legături chimice sunt nedirecționalitatea și nesaturația. De aceea, cristalele formate datorită legăturilor ionice gravitează spre diverse împachetari dense ale ionilor corespunzători.

Caracteristici Astfel de compuși au o solubilitate bună în solvenți polari (apă, acizi etc.). Acest lucru se întâmplă din cauza părților încărcate ale moleculei. În acest caz, dipolii solventului sunt atrași de capetele încărcate ale moleculei și, ca urmare a mișcării browniene, ei „rup” molecula substanței în bucăți și le înconjoară, împiedicându-le să se conecteze din nou. Rezultatul sunt ioni înconjurați de dipoli de solvenți.

Când astfel de compuși sunt dizolvați, energia este de obicei eliberată, deoarece energia totală a legăturilor solvent-ion formate este mai mare decât energia legăturii anion-cation. Excepție fac multe săruri ale acidului azotic (nitrați), care absorb căldura atunci când sunt dizolvate (soluțiile se răcesc). Ultimul fapt explicate pe baza unor legi care sunt luate în considerare în chimia fizică.

Definiție

O legătură covalentă este o legătură chimică formată din atomi care își împart electronii de valență. Condiție obligatorie Formarea unei legături covalente este suprapunerea orbitalilor atomici (AO) pe care se află electronii de valență. În cel mai simplu caz, suprapunerea a două AO conduce la formarea a doi orbitali moleculari (MO): un MO de legătură și un MO de antilegare (antibondare). Electronii partajați sunt localizați pe legătura de energie inferioară MO:

Comunicarea Educației

Legatura covalenta (legatura atomica, legatura homeopolara) - o legatura intre doi atomi datorita partajarii electronilor a doi electroni - cate unul de la fiecare atom:

A. + B. -> A: B

Din acest motiv, relația homeopolară este direcțională. Perechea de electroni care realizează legătura aparține simultan ambilor atomi legați, de exemplu:

.. .. ..
: Cl : Cl : H : O : H
.. .. ..

Tipuri de legături covalente

Există trei tipuri de legături chimice covalente, care diferă în mecanismul formării lor:

1. Legătură covalentă simplă. Pentru formarea sa, fiecare atom furnizează un electron nepereche. Când se formează o legătură covalentă simplă, sarcinile formale ale atomilor rămân neschimbate. Dacă atomii care formează o legătură covalentă simplă sunt aceiași, atunci adevăratele sarcini ale atomilor din moleculă sunt, de asemenea, aceleași, deoarece atomii care formează legătura dețin în mod egal o pereche de electroni comună, o astfel de legătură se numește covalentă nepolară. legătură. Dacă atomii sunt diferiți, atunci gradul de posesie a unei perechi comune de electroni este determinat de diferența de electronegativitate a atomilor, un atom cu o electronegativitate mai mare are o pereche de electroni de legătură într-o măsură mai mare și, prin urmare, adevăratul său sarcina are semn negativ, un atom cu o electronegativitate mai mică capătă aceeași sarcină, dar cu semn pozitiv.

Legăturile Sigma (σ)-, pi (π) sunt o descriere aproximativă a tipurilor de legături covalente în moleculele de compuși organici; legătura σ este caracterizată prin faptul că densitatea norului de electroni este maximă de-a lungul axei care leagă nucleele atomilor. Când se formează o legătură π, apare așa-numita suprapunere laterală a norilor de electroni, iar densitatea norului de electroni este maximă „deasupra” și „dedesubtul” planului legăturii σ. De exemplu, luați etilenă, acetilenă și benzen.

În molecula de etilenă C 2 H 4 există o dublă legătură CH 2 = CH 2, formula sa electronică: H:C::C:H. Nucleele tuturor atomilor de etilenă sunt situate în același plan. Cei trei nori de electroni ai fiecărui atom de carbon formează trei legături covalente cu alți atomi din același plan (cu unghiuri între ei de aproximativ 120°). Norul celui de-al patrulea electron de valență al atomului de carbon este situat deasupra și sub planul moleculei. Astfel de nori de electroni ai ambilor atomi de carbon, suprapunându-se parțial deasupra și sub planul moleculei, formează o a doua legătură între atomii de carbon. Prima legătură covalentă mai puternică între atomii de carbon se numește legătură σ; a doua legătură covalentă, mai slabă, se numește legătură π.

Într-o moleculă liniară de acetilenă

N-S≡S-N (N: S::: S: N)

există legături σ între atomii de carbon și hidrogen, o legătură σ între doi atomi de carbon și două legături π între aceiași atomi de carbon. Două legături π sunt situate deasupra sferei de acțiune a legăturii σ în două plane reciproc perpendiculare.

Toți cei șase atomi de carbon ai moleculei de benzen ciclic C 6 H 6 se află în același plan. Există legături σ între atomii de carbon în planul inelului; Fiecare atom de carbon are aceleași legături cu atomii de hidrogen. Atomii de carbon cheltuiesc trei electroni pentru a face aceste legături. Norii cu electroni de valență a patra ai atomilor de carbon, în formă de cifre de opt, sunt situați perpendicular pe planul moleculei de benzen. Fiecare astfel de nor se suprapune în mod egal cu norii de electroni ai atomilor de carbon vecini. Într-o moleculă de benzen, nu se formează trei legături π separate, ci un singur sistem de electroni π de șase electroni, comun tuturor atomilor de carbon. Legăturile dintre atomii de carbon din molecula de benzen sunt exact aceleași.

O legătură covalentă se formează ca urmare a partajării electronilor (pentru a forma perechi de electroni comune), care are loc în timpul suprapunerii norilor de electroni. Formarea unei legături covalente implică norii de electroni a doi atomi. Există două tipuri principale de legături covalente:

  • O legătură covalentă nepolară se formează între atomii unui nemetal al acestuia element chimic. Substantele simple, de exemplu O 2, au o astfel de legatura; N2; C 12.
  • O legătură covalentă polară se formează între atomi de diferite nemetale.

Vezi si

Literatură

Chimie organica
Lista compușilor organici
Chimie structurală
Legătură chimică: Aromaticitate | Legătură covalentă| Legătură ionică | Racord metalic | Legătura de hidrogen | Legătura donor-acceptor | Tautomerism
Afișarea structurii: Grupa functionala | Formula structurală | Formula chimică | Ligand
Proprietăți electronice: Electronegativitate | Afinitate electronică | Energia de ionizare | Dipol | regula octetului
Stereochimie: Atom asimetric | Izomerie | Configurare | Chiralitate | Conformaţie

Fundația Wikimedia. 2010.

  • Marea Enciclopedie Politehnică

    • LEGATURA CHIMICA, mecanismul prin care atomii se unesc pentru a forma molecule. Există mai multe tipuri de astfel de legături, bazate fie pe atracția sarcinilor opuse, fie pe formarea unor configurații stabile prin schimbul de electroni.... ... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

    Legătură chimică- LEGATURA CHIMICA, interactiunea atomilor, determinand combinarea lor in molecule si cristale. Forțele care acționează în timpul formării unei legături chimice sunt în principal de natură electrică. Formarea unei legături chimice este însoțită de o restructurare... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

    Atracția reciprocă a atomilor, ducând la formarea de molecule și cristale. Se obișnuiește să se spună că într-o moleculă sau într-un cristal există structuri chimice între atomi învecinați. Valența unui atom (care este discutată mai detaliat mai jos) arată numărul de legături... Marea Enciclopedie Sovietică

    legătură chimică- atracția reciprocă a atomilor, ducând la formarea de molecule și cristale. Valența unui atom arată numărul de legături formate de un atom dat cu cele învecinate. Termenul „structură chimică” a fost introdus de academicianul A. M. Butlerov în... ... Dicţionar enciclopedicîn metalurgie

    O legătură ionică este o legătură chimică puternică formată între atomi cu o diferență mare de electronegativitate, în care perechea de electroni partajată este complet transferată la atomul cu o electronegativitate mai mare. Un exemplu este compusul CsF... Wikipedia

    Legătura chimică este un fenomen de interacțiune a atomilor cauzat de suprapunerea norilor de electroni a particulelor de legare, care este însoțit de o scădere a energiei totale a sistemului. Termenul „structură chimică” a fost introdus pentru prima dată de A. M. Butlerov în 1861... ... Wikipedia

O legătură covalentă este legarea atomilor folosind perechi de electroni comune (împărtășite între ei). În cuvântul „covalent”, prefixul „co-” înseamnă „participare comună”. Și „valens” tradus în rusă înseamnă putere, abilitate. În acest caz, ne referim la capacitatea atomilor de a se lega de alți atomi.

Când se formează o legătură covalentă, atomii își combină electronii ca într-o „pușculiță” comună - un orbital molecular, care se formează din învelișurile atomice ale atomilor individuali. Acest nou înveliș conține un număr cât mai complet posibil de electroni și înlocuiește atomii cu propriile lor învelișuri atomice incomplete.

Ideile despre mecanismul de formare a moleculei de hidrogen au fost extinse la molecule mai complexe. Teoria legăturii chimice dezvoltată pe această bază a fost numită metoda legăturii de valență (metoda VS). Metoda BC se bazează pe următoarele prevederi:

1) O legătură covalentă este formată din doi electroni cu spini opuși, iar această pereche de electroni aparține la doi atomi.

2) Cu cât norii de electroni se suprapun mai mult, cu atât legătura covalentă este mai puternică.

Combinațiile de legături cu doi electroni și două centre, care reflectă structura electronică a moleculei, se numesc scheme de valență. Exemple de construire a circuitelor de valență:

Schemele de valență întruchipează cel mai clar reprezentările Lewis despre formarea unei legături chimice prin împărțirea electronilor cu formarea unei învelișuri de electroni a unui gaz nobil: pt. hidrogen– din doi electroni (shell El), Pentru azot– de opt electroni (shell Ne).

29. Legături covalente nepolare și polare.

Dacă o moleculă diatomică este formată din atomi ai unui element, atunci norul de electroni este distribuit în spațiu simetric față de nucleele atomice. O astfel de legătură covalentă se numește nepolară. Dacă între atomi se formează o legătură covalentă diverse elemente, atunci norul total de electroni este deplasat spre unul dintre atomi. În acest caz, legătura covalentă este polară.

Ca urmare a formării unei legături covalente polare, atomul mai electronegativ capătă o sarcină negativă parțială, iar atomul cu electronegativitate mai mică capătă o sarcină pozitivă parțială. Aceste sarcini sunt de obicei numite sarcini efective ale atomilor din moleculă. Ele pot avea o valoare fracțională.

30. Metode de exprimare a legăturilor covalente.

Există două moduri principale de educație legătură covalentă * .

1) O pereche de electroni care formează o legătură se poate forma din cauza nepereche electronii, disponibil în neexcitat atomi. O creștere a numărului de legături covalente create este însoțită de eliberarea de mai multă energie decât este cheltuită la excitarea atomului. Deoarece valența unui atom depinde de numărul de electroni nepereche, excitația duce la o creștere a valenței. Pentru atomii de azot, oxigen și fluor, numărul de electroni nepereche nu crește, deoarece nu există posturi vacante în al doilea nivel orbitali*, iar mișcarea electronilor la al treilea nivel cuantic necesită mult mai multă energie decât cea care ar fi eliberată în timpul formării de legături suplimentare. Prin urmare, când un atom este excitat, electronii trec la liberorbitali posibil doar într-un singur nivel de energie.

2) Legăturile covalente se pot forma datorită electronilor perechi prezenți în stratul exterior de electroni al atomului. În acest caz, al doilea atom trebuie să aibă un orbital liber pe stratul exterior. Un atom care furnizează perechea de electroni pentru a forma o legătură covalentă * se numește donor, iar un atom care oferă un orbital gol este numit acceptor. O legătură covalentă formată în acest fel se numește legătură donor-acceptor. În cationul de amoniu, această legătură este absolut identică în proprietăți cu celelalte trei legături covalente formate prin prima metodă, prin urmare termenul „donator-acceptor” nu înseamnă niciun tip special de legătură, ci doar metoda de formare a acesteia.

O legătură chimică este interacțiunea particulelor (ioni sau atomi), care are loc în procesul de schimb de electroni situati la ultimul nivel electronic. Există mai multe tipuri de astfel de legături: covalente (este împărțit în nepolare și polare) și ionice. În acest articol ne vom opri mai detaliat asupra primului tip de legături chimice - cele covalente. Și pentru a fi mai precis, în forma sa polară.

O legătură covalentă polară este o legătură chimică între norii de electroni de valență ai atomilor vecini. Prefixul „co-” înseamnă „împreună” în acest caz, iar tulpina „valență” este tradusă ca putere sau abilitate. Acei doi electroni care se leagă unul cu celălalt se numesc pereche de electroni.

Poveste

Pentru prima dată acest termen a fost folosit în context științific de către laureat Premiul Nobel chimistul Irving Lenngrum. Acest lucru s-a întâmplat în 1919. În lucrarea sa, omul de știință a explicat că o legătură în care se observă electroni comuni cu doi atomi este diferită de una metalică sau ionică. Aceasta înseamnă că necesită un nume separat.

Mai târziu, deja în 1927, F. London și W. Heitler, luând ca exemplu molecula de hidrogen ca model cel mai simplu din punct de vedere chimic și fizic, au descris o legătură covalentă. Ei au preluat problema de la celălalt capăt și și-au fundamentat observațiile folosind mecanica cuantică.

Esența reacției

Procesul de conversie a hidrogenului atomic în hidrogen molecular este o reacție chimică tipică, al cărei semn calitativ este eliberarea mare de căldură atunci când doi electroni se combină. Arata cam asa: doi atomi de heliu se apropie unul de celalalt, fiecare avand cate un electron pe orbita lor. Apoi acești doi nori se apropie și formează unul nou, asemănător unei învelișuri de heliu, în care deja se rotesc doi electroni.

Învelișurile de electroni finalizate sunt mai stabile decât cele incomplete, astfel încât energia lor este semnificativ mai mică decât cea a doi atomi separați. Când se formează o moleculă, excesul de căldură este disipat în mediu.

Clasificare

În chimie, există două tipuri de legături covalente:

  1. O legătură nepolară covalentă formată între doi atomi ai aceluiași element nemetalic, cum ar fi oxigen, hidrogen, azot, carbon.
  2. O legătură covalentă polară are loc între atomi de diferite nemetale. Un exemplu bun ar putea fi o moleculă de clorură de hidrogen. Când atomii a două elemente se combină unul cu altul, electronul nepereche de la hidrogen se transferă parțial la ultimul nivel de electroni al atomului de clor. Astfel, pe atomul de hidrogen se formează o sarcină pozitivă, iar pe atomul de clor o sarcină negativă.

Legătura donor-acceptor este, de asemenea, un tip de legătură covalentă. Constă în faptul că un atom al perechii furnizează ambii electroni, devenind donator, iar atomul care îi primește, în consecință, este considerat acceptor. Când se formează o legătură între atomi, sarcina donorului crește cu unu, iar sarcina acceptorului scade.

Conexiune semipolară - de ex e poate fi considerat un subtip de donator-acceptor. Numai în acest caz atomii se unesc, dintre care unul are un orbital electronic complet (halogeni, fosfor, azot), iar al doilea - doi electroni nepereche (oxigen). Formarea unei conexiuni are loc în două etape:

  • mai întâi, un electron este îndepărtat din perechea singură și adăugat celor nepereche;
  • unirea electrozilor nepereche rămași, adică se formează o legătură polară covalentă.

Proprietăți

O legătură covalentă polară are propriile sale proprietăți fizice și chimice, cum ar fi direcționalitatea, saturația, polaritatea, polarizabilitatea. Ele determină caracteristicile moleculelor rezultate.

Direcția legăturii depinde de structura moleculară viitoare a substanței rezultate, și anume de forma geometrică pe care o formează cei doi atomi la unire.

Saturația arată câte legături covalente poate forma un atom al unei substanțe. Acest număr este limitat de numărul de orbitali atomici exteriori.

Polaritatea unei molecule apare deoarece norul de electroni format din doi electroni diferiți este neuniform pe întreaga sa circumferință. Acest lucru se întâmplă din cauza diferenței de sarcină negativă în fiecare dintre ele. Această proprietate determină dacă o legătură este polară sau nepolară. Când doi atomi ai aceluiași element se combină, norul de electroni este simetric, ceea ce înseamnă că legătura covalentă este nepolară. Și dacă atomii se unesc elemente diferite, apoi se formează un nor de electroni asimetric, așa-numitul moment dipol al moleculei.

Polarizabilitatea reflectă cât de activ sunt deplasați electronii dintr-o moleculă sub influența agenților fizici sau chimici externi, de exemplu, un câmp electric sau magnetic sau alte particule.

Ultimele două proprietăți ale moleculei rezultate determină capacitatea acesteia de a reacționa cu alți reactivi polari.

Legătura sigma și legătura pi

Formarea acestor legături depinde de distribuția densității electronice în norul de electroni în timpul formării moleculei.

O legătură sigma este caracterizată prin prezența unei acumulări dense de electroni de-a lungul axei care leagă nucleele atomilor, adică în planul orizontal.

Legătura pi este caracterizată prin compactarea norilor de electroni în punctul de intersecție a acestora, adică deasupra și sub nucleul atomic.

Vizualizarea relației în înregistrarea formulei

De exemplu, putem lua atomul de clor. Nivelul său electronic cel mai exterior conține șapte electroni. În formulă, ele sunt aranjate în trei perechi și un electron nepereche în jurul simbolului elementului sub formă de puncte.

Dacă scrieți o moleculă de clor în același mod, veți vedea că doi electroni neperechi au format o pereche comună cu doi atomi; aceasta se numește împărtășită. În acest caz, fiecare dintre ei a primit opt ​​electroni.

Regula octet-dublet

Chimistul Lewis, care a propus cum se formează o legătură covalentă polară, a fost primul dintre colegii săi care a formulat o regulă care explică stabilitatea atomilor atunci când sunt combinați în molecule. Esența sa constă în faptul că legăturile chimice între atomi se formează atunci când un număr suficient de electroni sunt împărțiți pentru a forma o configurație electronică similară cu atomii elementelor nobile.

Adică, în timpul formării moleculelor, pentru a le stabiliza, este necesar ca toți atomii să aibă un nivel electronic extern complet. De exemplu, atomii de hidrogen, combinându-se într-o moleculă, repetă învelișul electronic de heliu, atomii de clor devin similari la nivel electronic cu atomul de argon.

Lungimea link-ului

O legătură polară covalentă, printre altele, se caracterizează printr-o anumită distanță între nucleele atomilor care formează molecula. Sunt la o astfel de distanță unul de celălalt încât energia moleculei este minimă. Pentru a realiza acest lucru, este necesar ca norii de electroni ai atomilor să se suprapună cât mai mult posibil. Există un model direct proporțional între dimensiunea atomilor și lungimea legăturii. Cu cât atomul este mai mare, cu atât este mai lungă legătura dintre nuclee.

O opțiune este posibilă atunci când un atom formează nu unul, ci mai mulți covalenti legături polare. Apoi, între nuclee se formează așa-numitele unghiuri de legătură. Ele pot fi de la nouăzeci la o sută optzeci de grade. Ele determină formula geometrică a moleculei.