Химична връзка. Ковалентна химична връзка
В природата почти не се срещат атоми, които при обикновени условия да не участват в химична връзка. Причина за това е, че в свързано състояние атомите са с по-ниска енергия, т.е. те са по-стабилни.
1. Когато атомите са далече един от друг, те не си взаимодействат.
2. Когато атомите се приближат, започват да се привличат.
3. Образувана е химична връзка (най-стабилно състояние).
4. Ако атомните ядра се приближат още, те започват да се отблъскват.
Химичната връзка се образува чрез преразпределяне на електроните от външния слой на свързващите се атоми. В много случаи по-стабилно е такова състояние, при което във външния електронен слой има 8 електрона (или 2, ако външен е първият слой).
При благородните газове максималният брой електрони във външния електронен слой е достигнат. Затова тяхната електронна конфигурация е стабилна и повечето от тях не участват в образуване на химични връзки.
Ковалентна връзка
Един от начините да се постигне по-стабилно състояние, е чрез образуване на една или няколко общи електронни двойки. Например, ако единичните електрони на два атома Cl се сдвоят, се образува електронна двойка, която е обща и за двата атома – между тях възниква химична връзка. Така електроните във външния слой на всеки от хлорните атоми стават 8 и електронната им обвивка е подобна на тази на благородния газ аргон.
Когато два атома образуват една или повече общи електронни двойки, се осъществява ковалентна химична връзка.
Обикновено ковалентна връзка се образува между атоми на неметали. Общите електронни двойки свързват атомите в молекула или в кристал с атомен строеж, който ще бъде разгледан в урока „Кристални решетки“.
Общата електронна двойка освен с двойка точки може да се изобрази и с черта, свързваща двата атома. В този случай записването на електроните, които не участват в химичната връзка, може да бъде пропуснато.
Така се образуват структурни формули.
Освен с формули молекулите могат да бъдат изобразявани и с модели на молекули. В тях атомите на различните химични елементи са представени чрез сфери или кръгове с различен цвят. Връзките между атомите често се представят чрез чертички подобно на структурните формули (фиг. 2).
Структурата на молекулите може да се представи и чрез електронни формули. Например:
Потърсете информация за други начини за представяне на модели на молекулите на O2, H2O, CO2, HCl (освен представения в урока).
Електроотрицателност
За преценка дали химичната връзка между два атома е ковалентна много често се използва понятието електроотрицателност, въведено от американския химик Полинг.
Електроотрицателността е мярка за силата, с която даден атом привлича към себе си обща електронна двойка.
Тя се бележи с гръцката малка буква [latex]\textbf{\textit{χ}}[/latex] (хи). Електроотрицателността най-общо по периоди нараства от ляво надясно, а по групи намалява от горе надолу.
Установено е правилото, че свързването е ковалентно, когато разликата в електроотрицателността на атомите е по-малка от 1,67 (Δ[latex]\textbf{\textit{χ}}[/latex] < 1,67). Това правило не е абсолютно и се срещат и изключения.
Ковалентна е и връзката в HF, въпреки че Δ[latex]\textbf{\textit{χ}}[/latex] е по-голяма от 1,67.
Ковалентните връзки може да се различат по няколко признака:
Според броя на общите електронни двойки те са прости и сложни.
Когато два атома се свързват чрез само една обща електронна двойка, ковалентната химична връзка се нарича проста или единична. Такава е връзката в молекулите H2, F2, Cl2, HCl. Такава е и всяка от двете връзки O–H в молекулата на водата.
Когато два атома се свързват чрез повече от една обща електронна двойка, ковалентната химична връзка се нарича сложна или кратна. Такава е връзката в молекулите O2 (двойна) и N2 (тройна), както и всяка от двете връзки C=O в молекулата CO2 (двойни).
Според електроотрицателността на свързаните атоми те са неполярни и полярни.
Ако връзката е образувана от атоми с еднаква електроотрицателност, тя е ковалентна неполярна. Всяко от двете атомни ядра привлича общата електронна двойка по-силно и този атом се зарежда частично отрицателно, а атомът с по-ниска електроотрицателност се зарежда частично положително. Най-често такава е връзката между различни неметали например в HCl, H2O, CO2.
Частичният заряд на атома, възникнал при образуване на полярна връзка, се отбелязва като горен десен индекс до знака на елемента с гръцката малка буква δ (делта), последвана от знака на заряда, например Clδ–. Изтеглянето на общата електронна двойка към единия атом може да се означи със стрелка, например Hδ+→ Clδ–.
Когато атом водород H е свързан с атом с висока електроотрицателност (F, O, N), частичните заряди δ+ при водорода и δ– при другия атом са големи. Между такива молекули възникват значителни сили на привличане – образува се т.нар. водородна връзка (фиг. 4). Тя е най-силното междумолекулно взаимодействие, а не отделен вид химична връзка.
Приложете наученото
Кратко обобщение
Ковалентна химична връзка се образува чрез една или повече общи електронни двойки между атоми на неметали.
Проста химична връзка се образува от една обща електронна двойка. Сложна връзка се образува от повече електронни двойки.
Ковалентна полярна връзка се образува между атоми на неметали с различна електроотрицателност. Ковалентна неполярна връзка се образува между атоми с еднаква електроотрицателност.
Между молекули, съдържащи силно полярна връзка с участието на водород, възникват водородни връзки.
Упражнете знанията си: