Виды химической связи
Основные элементарные частицы, из которых состоят все вещества – электроны, протоны и нейтроны. Из протонов и нейтронов состоят атомные ядра, электроны заполняют оболочки атомов, компенсируя заряд положительного ядра. Электроны внутренних полностью заполненных оболочек не участвуют в образовании химических связей. Электроны на внешней оболочке атома – валентные, определяют химические свойства атома.
Размер атомов порядка одного или нескольких ангстрем (10-10 м). Размеры «+» иона меньше чем размер атома, размер «−» иона – больше.
Ковалентная связь. Это связь атомов друг с другом за счет электронов, которые становятся общими для этой пары атомов.
(!) Перекрытие электронных облаков, приводящее к обобществлению электронов сопровождается существенным перераспределением электронной плотности и изменением (обменной) энергии системы. (Т.е. это не просто наложение друг на друга электронных орбит).
Молекулы с ковалентной связью
/ \
неполярныеполярные(дипольные)
центры “+” и “−” зарядов совпадают центры “+” и “−” зарядов не совпадают
Дипольная молекула характеризуется дипольным моментом, который определяется произведением заряда q на расстояние между центрами “+” и “−” зарядов l
P = q*l
Примеры веществ с ковалентной свьзью: Н2, Si, Ge, SiC, алмаз.
(У этой связи высокая прочность – подтверждением этому является высокая твердость и высокая температура плавления алмаза и карбида кремния).
Ионная связь. Возникает за счет электростатического притяжения “+” и “−” заряженных ионов. Эта связь реализуется в ионных кристаллах, например в галоидных солях щелочных металлов: Na+Cl- (плотная упаковка) и Cs+Cl-(неплотная упаковка).
Ионные кристаллы отличаются повышенной механической прочностью и относительно высокой температурой плавления.
Металлическая связь. Существует в системах, построенных из “+” заряженных атомных остовов в узлах решетки, находящихся в среде свободных коллективизированных (валентных) электронов («электронного газа»).
Наличие свободных электронов → высокая электропроводность и теплопроводность металла, их блеск.
(!) В металлических кристаллах (в отличие от ионных) нет локализованных связей → им свойственна пластичность (ковкость) при деформациях (перемещении и скольжении отдельных атомных остовов).
Молекулярная связь (Ван-дер-Ваальса). Наблюдается у ряда веществ между молекулами с ковалентными внутримолекулярными связями. Межмолекулярное притяжение в этом случае возможно при согласованном движении валентных электронов в соседних молекулах. Эти электроны должны быть максимально удалены друг от друга и максимально приближены к положительным зарядам в любой момент времени → силы притяжения валентных электронов ядрами соседних молекул оказываются сильнее сил взаимного отталкивания электронов внешних орбит/
(!) Это наиболее слабая связь. (Ее энергия примерно на два порядка ниже энергии ионной и ковалентной связи). Легко разрушается тепловым движением → низкие температуры плавления у молекулярных кристаллов – парафина, Тпл = 50°С).