Почему ковалентная связь преобладает в мире химических веществ кратко

Обновлено: 30.06.2024

Ключевые слова конспекта: Ковалентная неполярная и полярная связь. Электроотрицательность. Кратность ковалентной связи. Обменный и донорно–акцепторный механизмы образования ковалентных связей. Полярность связи. Полярность молекулы. Молекулярные и атомные кристаллические решётки.

Все органические соединения (их более 100 миллионов!) построены за счёт ковалентной химической связи. Однако и неорганических соединений с ионной связью меньше, чем с ковалентной.

Теорию ковалентной связи в 1916 г. предложил американский химик Гилберт Льюис. Он объяснил, как возникает химическая связь в двухатомных молекулах водорода Н₂, азота N₂, кислорода O₂, галогенов (F₂, Сl₂, Вг₂, I₂).

Вспомним механизм образования некоторых двухатомных молекул на примере водорода и хлора.

В структурных формулах общая электронная пара обозначается чёрточкой.

Условно этот процесс можно представить следующим образом. При сближении двух атомов водорода происходит перекрывание их сферических s-орбиталей до тех пор, пока сила отталкивания ядер не будет равна силе притяжения между ядром одного атома и электроном другого. Место взаимопроникновения орбиталей называется электронной плотностью. Это область пространства, где сосредоточен повышенный отрицательный заряд.

Атомы в молекулах водорода и хлора образовали одну общую электронную пару. Такая ковалентная связь называется простой или одинарной.

Посчитайте: в молекуле азота каждый атом распоряжается восьмью электронами. Два атома азота в молекуле N₂ связаны уже не одинарной, а тройной связью. Очевидно, что такая связь гораздо прочнее. Это и объясняет очень низкую реакционную способность азота.

Следовательно, по числу общих электронных пар, связывающих атомы в молекулы, т. е. по кратности, различают одинарную, двойную и тройную связи.

В рассмотренных примерах ковалентные связи образовывались между одинаковыми атомами, т. е. атомами одного элемента. Понятно, что эти два атома равноправны по отношению к общим электронным парам, которые симметрично располагаются между ядрами двух атомов. Такая химическая связь называется ковалентной неполярной.

Ковалентная связь может образоваться между двумя атомами, которые в соответствии с положением в периодической системе обладают различными неметаллическими свойствами. Усиление неметаллических свойств проявляется в стремлении атома оттянуть общую электронную пару к себе.

Понятно, что между атомами с одинаковой электроотрицательностыо (атомами одного химического элемента-неметалла) образуется ковалентная неполярная связь.

В результате полярности связи Н—Сl молекула хлороводорода представляет собой частицу с двумя противоположно заряженными полюсами — диполь.

Несмотря на то, что в молекуле метана каждая из связей С—Н полярна, она не является диполем. Причина в том, что молекула метана имеет форму правильного тетраэдра, а потому полярность всех связей взаимно компенсируется.

Следовательно, полярность молекулы определяется двумя факторами: полярностью связей в молекуле и её геометрией.

В рассмотренных примерах при образовании полярных и неполярных молекул был реализован обменный механизм возникновения ковалентной связи: каждый из участвующих атомов предоставлял другому на паритетных началах свои непарные электроны, образуя таким образом общие (поделённые) электронные пары. Однако имеется ещё один механизм образования ковалентной связи — донорно-акцепторный.

Рассмотрим его на примере строения катиона аммония NH₄ + .

В результате образования ковалентных связей возникают молекулы. Такая связь преобладает в химических соединениях и значит все они имеют молекулярное строение. Это почти 100 млн органических соединений, большинство веществ, которые при обычных условиях представляют собой газы и жидкости, а также некоторые твёрдые вещества, например ромбическая сера, белый фосфор.

Ковалентная связь определяет два типа решёток: молекулярные и атомные.

В узлах кристаллической решётки вещества молекулярного строения находятся молекулы этого вещества, поэтому кристаллическая решётка такого типа называется молекулярной.

Атомы в молекулах таких веществ связаны достаточно прочными ковалентными связями, а вот между молекулами связи значительно более слабые (вандерваальсовы силы). Разрушить молекулярную кристаллическую решётку нетрудно, поэтому соединения такого строения обычно легкоплавкие, летучие, часто обладают запахом.

Ковалентные связи могут приводить к образованию веществ не только молекулярного, но и атомного строения, т. е. с атомными кристаллическими решётками. В узлах таких кристаллических решёток располагаются отдельные атомы, связанные между собой очень прочными ковалентными связями. Атомная кристаллическая решётка характерна для некоторых простых веществ, например, модификаций бора, кремния, углерода. Если каждый углеродный атом в решётке находится в центре тетраэдра и окружён четырьмя другими атомами углерода, с которыми связан ковалентными неполярными связями, образуется кристаллическая решётка алмаза.

Это свойство используется для изготовления абразивных (от фр. abrasif — шлифовальный) инструментов, которые предназначены для шлифования, полирования, бурения металлов, керамических материалов, горных пород и т. д. Отшлифованные алмазы — бриллианты — используются в ювелирном деле.

Однако атомы углерода в кристаллической решётке могут располагаться слоями, образуя правильные шестиугольники наподобие пчелиных сот. Между атомами углерода соседних слоёв расстояние больше, чем в слоях, поэтому и связи менее прочные. Такую решётку имеет графит.

Это приводит к тому, что графит, в отличие от алмаза, электропроводен и мягок, но обладает высокой тугоплавкостью. Его используют для изготовления электродов и замедлителей нейтронов в ядерных реакторах. При высоких температурах и давлении из графита получают технические алмазы. Способность оставлять след на бумаге — свойство, на котором основано применение карандашей.

Гораздо более характерны атомные кристаллические решётки для сложных веществ. К ним относятся минералы, основу которых составляют оксид алюминия (наждак, корунд, рубин, сапфир) и оксид кремния(IV) (кварц, кремнезём, горный хрусталь).

Ковалентная связь - химическая связь, возникающая за счет образования
общей пары электронов. Ковалентная связь образуется между маленькими атомами с одинаковыми или близкими радиусами. Необходимое условие - наличие неспаренных
электронов у обоих связываемых атомов (обменный механизм) или неподеленной пары
у одного атома и свободной орбитали у другого (донорно-акцепторный механизм): По числу общих электронных пар ковалентные связи делятся на
· простые (одинарные) - одна пара электронов,
· двойные - две пары электронов,
· тройные - три пары электронов.
Двойные и тройные связи называются кратными связями.
По распределению электронной плотности между связываемыми атомами ковалентная
связь делится на неполярную и полярную. Неполярная связь
образуется между одинаковыми атомами, полярная - между разными.

FOR-DLE.ru - Всё для твоего DLE ;)
Привет, я Стас ! Я занимаюсь так называемой "вёрсткой" шаблонов под DataLife Engine.

На своем сайте я выкладываю уникальные, адаптивные, и качественные шаблоны. Все шаблоны проверяются на всех самых популярных браузерх.
Раньше я занимался простой вёрсткой одностраничных, новостных и т.п. шаблонов на HTML, Bootstrap. Однажды увидев сайты на DLE решил склеить пару шаблонов и выложить их в интернет. В итоге эта парочка шаблонов набрала неплохую популярность и хорошие отзывы, и я решил создать отдельный проект.
Кроме шаблонов я так же буду выкладывать полезную информацию для DataLife Engin и "статейки" для веб мастеров. Так же данный проект будет очень полезен для новичков и для тех, кто хочет правильно содержать свой сайт на DataLife Engine. Надеюсь моя работа вам понравится и вы поддержите этот проект. Как легко и удобно следить за обновлениями на сайте?
Достаточно просто зарегистрироваться на сайте, и уведомления о каждой новой публикации будут приходить на вашу электронную почту!

Задание 2
Что называется кратностью ковалентной связи? Кратностью ковалентной связи называется число электронных пар, обобществлённых между двумя соседними атомами.
Запишите молекулярные и структурные формулы органических и неорганических веществ с ковалентной связью различной кратности.

Кратность связи	Молекулярная формула	Структурная формула
Одинарная связь	HCl	H–Cl
Одинарная связь	C₂H₆	H₃C–CH₃
Двойная связь	O₂	O=O
Двойная связь	C₂H₄	H₂C=CH₂
Тройная связь	N ₂	N≡N
Тройная связь	C₂H₂	HC≡CH

Задание 3
Какие типы кристаллических решёток соответствуют веществам с ковалентной связью? Молекулярные и атомные кристаллические решётки.
Сравните свойства веществ с молекулярной и ионной кристаллическими решётками. Вещества с молекулярной кристаллической решёткой легкоплавкие, летучие, часто обладают запахом, а вещества с ионной кристаллической решёткой тугоплавкие, не летучие, в основном не обладают запахом.

Задание 4
Охарактеризуйте атомные кристаллические решётки. В узлах атомных кристаллических решёток располагаются отдельные атомы, связанные между собой очень прочными ковалентными связями. Для веществ с атомными кристаллическими решётками характерны тугоплавкость и высокая твёрдость.
Какие два типа веществ (по составу) их образуют? Простые и сложные вещества.
Сравните вещества с атомными и ионными кристаллическими решётками. Вещества с ионными кристаллическими решётками хрупкие, тугоплавкие, нелетучие, многие растворимы в воде, а с атомными кристаллическими решётками тугоплавкие, очень твердые, не растворимые в воде.

Задание 5
Почему ковалентная связь преобладает в мире химических веществ? Поскольку преобладает количество органических веществ (более 27 млн соединений) , которые, в основном, образованы элементами-неметаллами. Даже среди неорганических (минеральных) веществ эта связь встречается довольно часто, да и ионную связь можно считать крайним случаем ковалентной полярной химической связи.

Задание 6
Укажите формулы веществ, молекулы которых содержат ковалентную неполярную связь: HF, NH₃, S ₈ , H₂O ₂ , SO₃, C₂H ₆ .
Какие из перечисленных веществ имеют, кроме неполярной, ещё и ковалентную полярную связь? H₂O₂ пероксид водорода и C₂H₆ этан.

Задание 7
Запишите формулу хлорида аммония, охарактеризуйте все химические связи этого соединения. Объясните механизмы их образования.
Формула хлорида аммония: NH₄Cl.
В ионе аммония NH₄ + из четырёх связей N—H одна образована по донорно-акцепторному механизму, а три — по обменному. Ионная связь между катионом аммония NH₄ + и хлорид-анионом Cl - образована с помощью обменного механизма.
Аргументируйте вывод о единой природе химической связи. Химическая связь осуществляется путем обмена электронами или их перехода от одного атома к другому. Ковалентная связь возникает в результате образования общих електронных пар, а ионную связь можно рассматривать как предельный случай ковалентной связи, когда общая электронная пара полностью перешла к одному из атомов.

Ковалентная связь – это связь, связывающая чаще всего атомы неметаллов молекулах и кристаллах. О том, какую химическую связь называют ковалентной говорим в этой статье.

Что такое ковалентная химическая связь?

Ковалентная химическая связь – это связь, осуществляемая за счет образования общих (связывающих) электронных пар.

Если между двумя атомами имеется одна общая электронная пара, то такая связь называется одинарной (ординарной), если две – двойной, если три – тройной.

Связь принято обозначать горизонтальной черточкой между атомами. Например, в молекуле водорода одинарная связь: H-H; в молекуле кислорода двойная связь: O=O; в молекуле азота тройная связь:

Чем выше кратность связи, тем прочнее молекула: наличие тройной связи объясняет высокую химическую устойчивость молекул азота.

Образование и виды ковалентной связи

Существуют два механизма образования ковалентной связи: обменный механизм и донорно-акцепторный механизм:

обменный механизм. При обменном механизме для образования общей электронной пары два связывающихся атома предоставляют по одному неспаренному электрону. Именно так происходит, например, при образовании молекулы водорода.

Общая электронная пара принадлежит каждому из связанных атомов, то есть электронная оболочка у них завершена.

донорно-акцепторный механизм. При донорно-акцепторном механизме общую электронную пару представляет один из связывающихся атомов, тот, который является более электроотрицательным. Второй атом представляет свободную орбиталь для общей электронной пары.

Так образуется ион аммония NH₄ +. Этот положительно заряженный ион (катион) образуется при взаимодействии газа аммиака с любой кислотой. В растворе кислоты существуют катионы водорода (протоны), в водородной среде образующие катион гидроксония H₃O+. Формула аммиака NH₃: молекула состоит из одного атома азота и трех атомов водорода, связанных одинарными ковалентными связями по обменному механизму. У атома азота остается при этом одна неподеленная электронная пара. Ее он предоставляет в качестве общей, как донор, иону водорода H+, имеющему свободную орбиталь.

Ковалентная химическая связь в химических веществах может быть полярной и неполярной. Связь не имеет дипольного момента, то есть полярности, если связаны два атома одного и того же элемента, имеющие одно и то же значение электроотрицательности. Так, в молекуле водорода связь неполярная.

В молекуле хлороводорода HCl ковалентной одинарной связью соединены атомы с разной электроотрицательностью. Общая электронная пара оказывается сдвинутой в сторону хлора, у которого выше сродство к электрону и электроотрицательность. Возникает дипольный момент, связь становится полярной. При этом происходит частичное разделение заряда: атом водорода становится положительным концом диполя, а атом хлора – отрицательным.

Любая ковалентная связь обладает следующими характеристиками: энергия, длина, кратность, полярность, поляризуемость, насыщаемость, направленность в пространстве

Что мы узнали?

Ковалентная химическая связь образуется перекрытием пары валентных электронных облаков. Этот вид связи может образовываться по донорно-акцепторному механизму, а также по обменному механизму. Ковалентная связь бывает полярной и неполярной и характеризуется наличием длины, кратности, полярности, направленности в пространстве.

Читайте также: