Виды связи, за счет которых происходит объединение атомов в молекулы

ВОПРОСЫ НА ЭКЗАМЕН

Ковалентная связь характеризуется образованием устойчивых электронных пар из электронов, ранее принадлежавших отдельным атомам (рис. 1.1). Эти пары становятся общими для атомов, вхо­дящих в состав молекул. Электроны при движении по молекуляр­ной орбите чаще всего находятся между ядрами, где создается как бы избыток отрицательного заряда, что способствует сближению атомов.

   а)                          б)

Рис. 1.1. Упрощенная схема ковалентной связи и молекуле

водорода: а— изолированные атомы; б— молекула с ковалентной связью

Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента (Н2, N2, СL2), то электронная пара в одинаковой степени принадле­жит обоим атомам. В подобном случае молекулу и существующую в ней ковалентную связь называют неполярным и или нейтральными. В неполярных молекулах центры положительных и отрицательных зарядов совпадают.

Если же двухатомная молекула состоит из атомов различных элементов, электронная пара может быть смещена к одному из ато­мов. В таких случаях ковалентную связь называют полярной, а молекулы с полярной связью, у которых центры положительных и отрицательных зарядов не совпадают,— полярным или дипольными.

Вещества, образованные молекулами с ковалентной связью, ха­рактеризуются высокой твердостью. Они тугоплавки и химически инертны, что объясняется прочностью ковалентной связи. Ковалентная связь существует в молекулах алмаза, кремния и некоторых неорганических соединений.

Донорно-акцепторная связь является разновидностью ковалентной связи. Возникает она между атомами элементов, один из которых способен отдать электроны (донор), а другой способен принять эти электроны (акцептор).

Примером таких соединений могут служить соединения, образованные элементами третей и пятой групп периодической системы Д. И. Менделеева, например арсенид галлия GaAs.

Ионная связь вызывается силами электростатического притяжения между положительными и отрицательными ионами. Ионные соединения об­разуют элементы очень различные по свойствам, напри­мер типичные металлы и ти­пичные неметаллы. На рис. 1.3 показана ионная связь на при­мере ионных кристаллов хлори­стого цезия CsCl и титаната ба­рия ВаТiO3.

Молекулы веще­ства с ионной связью полярны. К веществам с ионной связью относится большинство солей и некоторые оксиды (Cu2O, ZnO, Fe2O3, NiO). Ионные соединения по механической прочности и химической стойкости уступают веществам, образованным с помощью ковалентной связи, т. к. ионная связь менее прочна, чем ковалентная.

Металлическая связь между атомами наблюдается в металлах. Атомы металлов способны отдавать внешние электроны, превраща­ясь в положительные ионы, или их вновь присоединять, превращаясь в нейтральные атомы. Таким образом, металл можно рассматривать как систему, построенную из положительных ионов, находящихся в среде свободных, коллективизированных электронов (рис. 1.4).

Следовательно, металлическая связь определяется одновремен­ным наличием ковалентной связи между нейтральными молекула­ми и электростатическим притяжением между ионами и свободными электронами, что в итоге обеспечивает монолитность и прочность металла. Благодаря наличию свободных электронов металлы обла­дают высокой электро- и теплопроводностью. Высокая пластичность металлов объясняется отсутствием направленности металлической связи.