Природа химической связи ионная связь

Ионная связь

Ионная связь – это связь между ионами, осуществляемая электростатическим притяжением. Она образуется между элементами, которые резко отличаются по электроотрицательности (типичные металлы с типичными неметаллами). Атомы металлов отдают свои валентные электроны и превращаются в положительно заряженные ионы, а атомы неметаллов принимают электроны и превращаются отрицательно заряженные ионы. Положительно и отрицательно заряженные ионы притягиваются, образуя ионные соединения. Например, при образовании хлорида натрия атом натрия отдает один электрон и приобретает электронную конфигурацию перед ним стоящего инертного элемента (₁₀Ne 1s 2 2s 2 2p 6 ; ₁₁Na + 1s 2 2s 2 2p 6 ), а атом хлора принимает его и приобретает электронную конфигурацию за ним стоящего инертного элемента:

Между ионами Na + и Сl – возникают силы электростатического притяжения, в результате чего и образуется хлорид натрия:

Следует отметить, что валентность элемента в соеди­нениях с ионными связями равна его степени окисления, т. е. числу отданных или принятых электронов. Согласно современной теории химической связи механизм образования ионной связи такой же, как и ковалентной (путем перекрывания электронных облаков), но с последующим переходом общей электронной пары к резко электроотрицательному элементу, например:

Следовательно, природа химической связи едина, и ионную связь рассматривают как предельный случай ковалентно–полярной связи. Поэтому говорят о степени ионности связи. Даже в таком соединении как CsF ионная связь выражена только на 89 %, т. е. молекул с чисто ионной связью нет. Степень ионности связи возрастает с увеличением разно­сти электроотрицательности образующих ее атомов, табл. 9.

Таблица 9 – Зависимость степени ионности от разности ЭО атомов

Связи с разностью ЭО больше 1,7 относятся к ионным, а с меньшей – к ковалентным полярным.

Ионная связь, в отличие от ковалентной, не обладает направленностью и насыщаемостью. Электрическое поле иона имеет сферическую симметрию, поэтому взаимодействие между ионами осуществляется одинаково, независимо от направления.

Кроме того, взаимодействие двух противоположно заряженных ионов не приводит к полной компенсации их полей, они сохраняют способность притягивать ионы противоположного знака. Поэтому ионная связь не обладает насыщаемостью. Следствием особенностей ионной связи является соединение ионов с образованием ионной кристаллической решетки. Например, в кристалле Na + Cl – каждый ион Na + окружен ионами Cl – и наоборот. А молекулы хлорида натрия NaCl образуются только в газообразном состоянии.

Металлическая связь

Атомы металлов на внешнем энергетическом уровне имеют небольшое число электронов, но много свободных валентных орбиталей, кроме этого они обладают большими радиусами и низкой энергией ионизации. При сближении атомов в результате образования кристаллической решетки валентные орбитали соседних атомов перекрываются, в образовавшемся кристалле число электронов значительно меньше числа орбиталей и поэтому электроны свободно движутся из одной орбитали в другую, становятся общими и осуществляют связь между всеми атомами кристалла металла. Схематически для описания металлической связи используют модель «свободного электрона». Согласно этой модели атомы металлов отдают наружные электроны и превращаются в поло­жительно заряженные ионы. Оторвавшиеся от атомов электро­ны образуют «электронный газ», который равномерно распре­деляется между всеми ионами и соединяет их.

Металлическая – это связь между положительными ионами металлов и оторвавшимися электронами. Она харак­терна для металлов в твердом и жидком состоянии, а в паро­образном – атомы металлов связаны между собой ковалентной связью. Пары металлов состоят из отдельных молекул (Na₂, K₂, Сu₂ и т.д.).

Металлическая связь имеет черты сходства и отличия с ковалентной и ионной связями. Как при ковалентной, так и при металлической, валентные электроны переходят в общее пользование. Но в случае металлической связи эти электроны связывают все атомы данного образца металла, а в случае ковалентной связи – два атома. В отличие от ковалентной связи металлическая связь не имеет направленного характе­ра. Как при ионной связи, так и при металлической, имеются ионы. Но в металлах положительные ионы удерживаются свободно перемещающимися электронами, а в веществах с ионной связью – отрицательно заряженными ионами.

Источник

Химия. 11 класс

Любое химическое соединение — молекулу (CO₂), кристалл (NaCl), сложный ион () — с точки зрения электронного строения можно представить в виде системы, состоящей из атомных ядер и связывающих их электронов. Взаимодействие, которое делает эту систему устойчивой, называют химической связью.

Химическая связь — это взаимодействие, в результате которого отдельные атомы объединяются в более сложные системы (молекулы, кристаллы, ионы и др.).

Химическая связь обусловлена действием сил притяжения и отталкивания между положительно заряженными ядрами и отрицательно заряженными электронами, то есть имеет электростатическую природу.

Электроны, которые принимают участие в образовании химических связей, называют валентными. Это электроны внешних электронных оболочек атомов.

Рассмотрим, как и почему образуется химическая связь.

Основным условием образования химической связи является понижение полной энергии системы ядер и электронов по сравнению с энергией изолированных атомов.

Уменьшение полной энергии системы ядер и электронов достигается в результате совместного использования электронов разными атомами. В зависимости от того, как в результате распределена электронная плотность, различают три типа химической связи: ковалентную, ионную и металлическую.

Механизмы образования этих связей вы уже рассматривали при изучении химии в 8–10-х классах. Здесь мы дополним понятие химической связи представлениями о состоянии электронов в атоме.

Источник

Химические связи

Химическая связь — связь между атомами в молекуле или молекулярном соединении, возникающая в результате переноса электронов с одного атома на другой, либо обобществления электронов для обоих атомов.

Различают несколько типов химических связей: ковалентная, ионная, металлическая, водородная.

Ковалентная связь ( лат. со — совместно + valens — имеющий силу)

Ковалентная связь возникает между двумя атомами по обменному механизму (обобществление пары электронов) или донорно-акцепторному механизму (электронов донора и свободной орбитали акцептора).

Ковалентной связью соединены атомы в молекулах простых веществ (Cl₂, Br₂, O₂), органических веществ (C₂H₂), а также, в общем случае, между атомами неметалла и другого неметалла (NH₃, H₂O, HBr).

Если атомы, образующие ковалентную связь, имеют одинаковые значения электроотрицательности, то связь между ними называется ковалентной неполярной связью. В таких молекулах нет «полюса» — электронная плотность распределяется равномерно. Примеры: Cl₂, O₂, H₂, N₂, I₂.

Если атомы, образующие ковалентную связь, имеют разные значения электроотрицательности, то связь между ними называется ковалентной полярной. В таких молекулах имеется «полюс» — электронная плотность смещена к более электроотрицательному элементу. Примеры: HCl, HBr, HI, NH₃, H₂O.

Ковалентная связь может быть образована по обменному механизму — обобществлению электронной пары. В таком случае каждый атом «одинаково» вкладывается создание связи. Например, два атома азота, образующие молекулу N₂, отдают по 3 электрона с внешнего уровня для создания связи.

Существует донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи, при котором один атом выступает в качестве донора неподеленной электронной пары. Другой атом не тратит свои электроны, а только лишь предоставляет орбиталь (ячейку) для этой электронной пары.

• NH₄ + — в ионе аммония
• NH₄ + Cl, NH₄ + Br — внутри иона аммония во всех его солях
• NO₃ — — в нитрат ионе
• KNO₃, LiNO₃ — внутри нитрат иона во всех нитратах
• O₃ — озон
• H₃O + — ион гидроксония
• CO — угарный газ
• K[Al(OH)₄], Na₂[Zn(OH)₄] — во всех комплексных солях есть хотя бы одна ковалентная связь, возникшая по донорно-акцепторному механизму

Ионная связь

Ионная связь — один из видов химической связи, в основе которого лежит электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными ионами.

В наиболее частом случае ионная связь образуется между типичным металлом и типичным неметаллом. Примеры:

Большой подсказкой служит таблица растворимости, ведь все соли имеют ионные связи: CaSO₄, Na₃PO₄. Даже ион аммония не исключение, между катионом аммония и различными анионами образуются ионные связи, например в соединениях: NH₄I, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄.

Часто в химии встречаются несколько связей внутри одной молекулы. Рассмотрим, например, фосфат аммония, обозначив тип каждой связи внутри этой молекулы.

Металлическая связь

Металлическая связь — вид химической связи удерживающая вместе атомы металла. Этот тип связи выделен отдельно, так как его отличием является наличие высокой концентрации в металлах электронов проводимости — «электронного газа». По природе металлическая связь близка к ковалентной.

«Облако» электронов в металлах способно приходить в движение под различным воздействием. Именно оно является причиной электропроводности металлов.

Водородная связь

Водородная связь — вид химической связи, образующийся между некоторыми молекулами, содержащими водород. Одна из наиболее частых ошибок считать, что в самом газе, водороде, имеются водородные связи — это вовсе не так.

Водородные связи возникают между атомом водорода и другим более электроотрицательным атомом (O, S, N, C).

• H₂O
• NH₃
• HF
• Органических спиртов: С₂H₅OH, C₃H₇OH
• Органических кислот: CH₃COOH, C₂H₅COOH

Отчасти за счет водородных связей наблюдается то самое исключение, связанное с усилением кислотных свойств в ряду галогеноводородных кислот: HF → HCl → HBr → HI. Фтор является самым ЭО-ым элементов, сильно притягивает к себе атом водорода другой молекулы, что снижает способность кислоты отщеплять водород и снижает ее силу.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2023

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Блиц-опрос по теме Химические связи

Источник