Ковалентная связь и ее образования

 

Ковалентная связь и его образования. Полярная и неполярная ковалентная связь

Ковалентная связь - это химическая связь, которая образуется за счет общих электронных пар.

Рассмотрим механизм образования ковалентной связи на примере молекулы водорода. Атомы водорода имеют электронную формулу: 

При сближении двух атомов водорода происходит взаимодействие двух электронов с антипараллельными спинами (обозначаются электроны стрелками, направленными в разные стороны) с формированием общей (разделенной) электронной пары.

Схему образования ковалентной связи можно подать, обозначая неспаренный электрон внешнего уровня одной точкой, а общую электронную пару - двумя точками. Общую электронную пару, т.е. ковалентная связь, часто обозначают чертой. Общая электронная пара образуется в результате перекрывания -орбиталей атомов водорода, при этом в области перекрывания орбиталей создается повышенная электронная плотность.

Рассмотрим образование ковалентной связи в молекуле хлора . Атомы хлора имеют электронную формулу: 

Атом хлора имеет семь электронов на внешнем энергетическом уровне, причем на -подуровне находится один неспаренный электрон. При сближении двух атомов хлора происходит перекрывание -орбиталей с неспаренными электронами и образования общей электронной пары. У каждого атома хлора в молекуле хранятся три неразделенные электронные пары (такие, принадлежащих одному атому).

В молекуле водорода , как и в молекуле хлора , образуется простой (одинарный) связь. Существуют молекулы, в которых между двумя атомами возникают две или три электронные пары. Такие ковалентные связи называют, соответственно, двойными или тройными. Общее название двойных и тройных связей - кратные связи.

Например, рассмотрим образования ковалентной связи в молекуле кислорода . Атомы кислорода имеют электронную формулу: 


Атом кислорода имеет шесть электронов на внешнем энергетическом уровне, причем на -подуровне находится два неспаренных электрона. В образовании химической связи в молекуле  участвуют по два электрона каждого атома кислорода. В данном случае образуются две общие электронные пары (двойная связь). У каждого атома кислорода в молекуле  хранятся две неразделенные электронные пары.

При образовании ковалентной связи в молекуле водорода каждый из атомов водорода является устойчивой двохелектроннои конфигурации за счет образования общей электронной пары. В других случаях при образовании ковалентной связи, например, в молекулах хлора и кислорода каждый из атомов является устойчивой конфигурации, которая состоит из восьми электронов.

В случае всех трех рассмотренных молекул (водорода, хлора и кислорода) ковалентная связь образовался между атомами с одинаковой электроотрицательностью. Такое взаимодействие наблюдается при образовании простых веществ-неметаллов, молекулы которых состоят из двух одинаковых атомов. В этом случае общие электронные пары размещаются симметрично между ядрами атомов, соединяются. Результате образуются молекулы, в которых центры положительных и отрицательных зарядов совпадают.

Итак, ковалентная связь, которая образуется между атомами с одинаковой электроотрицательностью за счет общих электронных пар, называют ковалентной неполярным связью. Надо запомнить, что такой тип химической связи образуется в простых веществах-неметаллов. Примером веществ с ковалентной неполярным типом связи можно назвать фтор , бром , йод , азот .

Если атомы взаимодействуют, имеют различную электроотрицательность (атомы различных химических элементов), то общая электронная пара будет смещаться к атому с большей электроотрицательностью. При этом на атоме с большим электроотрицательностью формируется частичный отрицательный заряд (δ-), а на атоме с меньшей электроотрицательностью - частичный положительный заряд (δ +). Эти частичные заряды по абсолютному значению меньше единицы.

Например, при образовании молекулы водород хлорида  происходит перекрывание -орбитали атома водорода и -орбитали атома хлора. Общая электронная пара расположена несимметрично относительно центров атомов, которые взаимодействуют. Она смещается к более электроотрицательному хлора. На атоме хлора формируется частичный отрицательный заряд, а на атоме водорода - частичный положительный заряд. В этом случае в молекуле центры положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Такие молекулы называют полярными, или диполями. Диполь - это система из двух зарядов, которые являются одинаковыми по величине, но противоположными по знаку.

Итак, ковалентная связь, образующаяся между атомами, электроотрицательности которых отличаются, но незначительно, называют ковалентной полярной связью. Надо запомнить, что такой тип химической связи образуется в сложных веществах, образованных атомами неметаллов. Как примеры веществ с ковалентной полярной типом связи можно назвать водород фторид , вода , аммиак , метан , карбон (IV) оксид .

Для молекулы с ковалентной типом химической связи можно записать электронную и структурную (графическую) формулу. Электронная формула состоит из символов химических элементов, вокруг которых точками обозначены электроны внешнего уровня, а между атомами - общие электронные пары. Структурная (графическая) формула - это формула, в которой каждая общая электронная пара изображается чертой. Как электронная, так и структурная формулы показывают порядок сообщения атомов в молекуле, их взаимосвязь.


Лекция добавлена 28.02.2014 в 12:47:07