Ковалентная связь

 Рассмотрим, как образуется химическая связь между атомами в двухатомных молекулах простых веществ - водорода, кислорода и азота. Молекулярные формулы этих веществ нам известны: Н2, 0 2, N2. Мы знаем, что у атома водорода на внешнем слое один электрон, у атома кислорода - шесть электронов, у атома азота - пять электронов. Изобразим внешние электроны точками. Эти точки нарисуем вокруг знака химического элемента: сначала по одной точке со всех четырех сторон (I этап), а затем будем добавлять точки (электроны), образуя пары, пока не достигнем числа внешних электронов данного атома (II этап). В результате получим электронные формулы атомов: к л ю ч е в ы еО СЛОВА^ г / • Пара электронов • Н еспаренный электрон • Ковалентная связь • Графическая ф ормула • М олекулярная формула • Неполярная ковалентная связь • О динарная,двойная, тройная связь 79 В О Д О Р О Д иэлектронная формула атома водорода I Н :Н электронная формула молекулы водорода Н - Н графическая формула молекулы водорода Н2 молекулярная формула водорода Н- -(О- -Й- И- -О- -ЙI этап II этап Электроны, несмотря на одноименный отрицательный заряд, могут не только отталкиваться, но и притягиваться друг к другу (как маленькие электромагниты), образуя пары электронов. Электрон, изображенный одной точкой, называют неспаренным электроном. Как видно, у атома водорода - один неспаренный электрон, у атома кислорода - два, у атома азота - три неспаренных электрона. Если у двух атомов есть неспаренные электроны, при сближении эти электроны могут объединяться, образуя общие пары. Например, атомы водорода соединяются одной общей парой электронов по схеме: атомы молекула водорода водорода (электронная формула) Общая пара электронов принадлежит обоим атомам в равной степени, при этом каждый атом водорода приобретает устойчивую оболочку из двух электронов, как у инертного газа гелия. В результате положительно заряженные ядра двух атомов водорода сильно притягиваются к общей паре отрицательно заряженных электронов. Вот почему атомам водорода выгодно объединяться в молекулы и газообразное простое вещество водород состоит из молекул, а не из атомов. При образовании общих пар каждый атом стремится приобрести устойчивую оболочку инертного газа: два электрона или восемь электронов на внешнем уровне. Химическая связь, образованная за счет общих пар электронов, называется ковалентной связью. Слово «ковалентная» означает «совместно валентная». Одна общая пара электронов - это одна химическая связь. В молекуле водорода одна химическая связь. Если заменить электронную пару черточкой, получим графическую формулу Н - Н. 80 Составим схему образования молекулы кислорода О2. ■ Ю ^ б : электронная формула 0 = 0 графическая формула В результате у каждого атома кислорода на внешнем слое стало по восемь электронов (устойчивый октет), а между атомами образовались две общие пары электронов, то есть две химические связи О = О. Такую связь называют двойной связью. Валентность элемента в ковалентном соединении равна числу общих электронных пар или химических связей. В молекуле водорода Н2 одна общая пара электронов (одна связь), значит, водород одновалентен, а кислород в молекуле О2 двухвалентен, так как образуются две связи - две общие пары электронов. При описании образования химической связи необходимо соблюдать определенную последовательность действий. Рассмотрим общий порядок на примере образования молекулы азота Ы2. 1. Записываем рядом два химических знака и изображаем точками внешние электроны: Напиши молекулярные, электронные и графические формулы для простых веществ: водорода, кислорода, азота. -1^: 2. Соединяем неспаренные электроны в общие пары: 3. Общие пары электронов располагаем симметрично, так как здесь два одинаковых атома и они в равной мере притягивают к себе общие пары электронов: 4. Считаем общее число электронов у каждого атома - оно должно быть равно восьми (как у ближайшего инертного газа, неона). 5. Считаем общие пары электронов. Здесь три общих пары, следовательно, образовалось три связи. 81 б Рис. 2.1. Расположение атомов углерода в кристаллах: а - алмаза, б - графита. 6. Записываем графическую формулу молекулы азота, указывая тройную связь между атомами: N = N. Называем связь: в молекуле азота ковалентная тройная связь. 7. Определяем валентность каждого атома по числу связей. Валентность азота в молекуле N равна трем. Химическая связь, образованная между одинаковыми атомами за счет общих пар электронов, расположенных симметрично, называется ковалентной неполярной связью. Физические свойства веществ с ковалентной неполярной связью. Как правило, ковалентная неполярная связь образуется в простых веществах неметаллах. Они могут состоять из атомов или молекул. Например, кристаллы алмаза и графита состоят из атомов углерода, которые связаны между собой ковалентными связями, образуя гигантскую молекулу (рис. 2.1). Однако эти вещества (алмаз и графит) записывают так, как была бы записана одноатомная молекула углерода - знаком С. В обычных условиях вещества, образованные из молекул с ковалентной неполярной связью, могут встречаться в разных агрегатных состояниях. Например: • водород Н2 - газ • кислород О2 - газ • азот N - газ • фтор Р2 - газ • хлор С12 - газ • бром Вг2 - жидкость • иод 12 - твердое вещество • сера 38 - твердое вещество • фосфор Р4 - твердое вещество При записи таких веществ, как сера 38 и фосфор Р4, мы будем для простоты писать только химические знаки 3 и Р. 1. Что такое ковалентная связь? Приведи п ри ­ меры веществ с ковалентной связью. 2. Какая ковалентная связь называется неполярной? Приведи прим еры . 82 3. Из предлож енны х ниж е формул выбери: а) молекулярны е формулы; б) электронны е формулы: 1 ) 0 2 2) : N : : N : 3) Н : Н 4) N 5) С12 6 ) : 0 : : 0 : 7) Н 2 8 ) : С| : С1 В каких случаях во кр уг атомов образуется устойчивы й октет электронов? 4. И зобрази схемы образования хим ических связей в молекулах Н2, О2, ^ . Назови эти связи. 5. Соедини линиям и каждый хим ический элемент с соответствую щ им числом неспаренных электронов и значением валентности: В алентность элемента Н азвание элемента Число н еспаренн ы х эл е ктр о н о в 1 кислород 1 2 водород 3 1 хлор 2 3 азот 1 6 . Зная, что у атомов фтора, хлора, брома и иода по семь электронов на внеш нем слое, составь схемы образования ковалентны х неполярны х связей в молекулах Р2, С12, Вг2, 12.