Ковалентний зв'язок, його утворення та види

Вивчення параграфа допоможе вам:

ПРИРОДА КОВАЛЕНТНОГО ЗВ’ЯЗКУ. Як зазначалось у попередньому параграфі, одним із способів досягнення завершеності зовнішнього енергетичного рівня й виникнення між атомами хімічного зв’язку є утворення спільних електронних пар. Такий спосіб характерний для атомів неметалічних елементів. Утворення молекул речовин може відбуватись як з атомів одного елемента, так і з атомів різних хімічних елементів.

Хімічний зв’язок за допомогою спільних електронних пар називається ковалентним.

Утворення ковалентного неполярного зв’язку. Розглянемо, як утворюється ковалентний зв’язок між однаковими атомами.

Утворення молекули водню.

Молекула водню складається з двох атомів Гідрогену, що мають найпростішу будову електронної оболонки:

Щоб зовнішня і єдина s-орбіталь Гідрогену стала завершеною, потрібний ще один електрон. Тож два атоми Гідрогену утворюють одну спільну електронну пару. (Відомо, що в спільній електронній парі електрони мають різний напрям обертання навколо своєї осі.) При наближенні двох атомів Гідрогену до певної відстані відбувається перекривання їхніх s-орбіталей. Цей процес супроводжується виділенням енергії та утворенням спільної електронної пари, що одночасно належить обом атомам. Область перекривання електронних орбіталей має підвищену електронну густину, тому до неї притягуються позитивно заряджені ядра обох атомів (.нал. SI).

У міру наближення ядер починають діяти сили відштовхування (однойменно заряджені частинки відштовхуються,

різнойменно заряджені — притягуються). На певній відстані ці сили врівноважуються, ядра та електрони утворюють єдину стійку систему. Так утворюється молекула водню, формула якої H₂.

Оскільки хімічний зв’язок у молекулі водню утворився між атомами одного хімічного елемента, електронегативність яких однакова, то ядра обох атомів мають однаковий вплив на спільну електронну пару. Тому вона рівновіддалена від центрів ядер обох атомів і не зміщується в бік одного з них. Це передають за допомогою електронної формули молекули, в якій записують символи хімічних елементів та позначені крапками електрони зовнішнього енергетичного рівня.

Схематично утворення молекули водню показано на малюнку 32.

Електронна формула молекули — це запис складу речовини за допомогою символів хімічних елементів та крапок, що позначають електрони зовнішнього енергетичного рівня.

На електронних формулах чітко видно, скільки спільних електронних пар має молекула.

Рівне віддалення спільної електронної пари від ядер атомів, між якими виник ковалентний зв’язок, означає, що зв’язок неполярний.

Ковалентним неполярним зв’язком називається зв’язок за допомогою : спільних електронних пар, які рівновіддалені від ядер обох атомів.

Утворення молекули КИСНЮ O2-

Молекула кисню, як і молекула водню, складається з двох атомів одного хімічного елемента. Хімічний елемент Оксиген має таку будову електронної оболонки атома:

Електронною формулою молекули це передається так:

Як бачимо, на зовнішньому енергетичному рівні міститься шість електронів, серед яких два неспарені. Для утворення стійкого 8-електронного

зовнішнього енергетичного рівня не вистачає ще двох електронів. Тому два неспарені електрони першого атома утворюють дві спільні електронні пари з двома неспареними електронами другого атома. За рахунок усуспільнених електронів досягається завершеність зовнішнього енергетичного рівня кожного атома в молекулі кисню.

Зверніть увагу, що в молекулі водню атоми Гідрогену досягли утворення зовнішнього енергетичного рівня інертного елемента Гелію. У молекулі кисню електронні оболонки обох атомів Оксигену мають завершений другий, він же зовнішній, енергетичний рівень із 8 електронів. Рівно стільки ж електронів є на зовнішньому енергетичному рівні в інертного хімічного елемента Неону, яким завершується другий період.

Зв’язок атомів Оксигену в молекулі кисню теж ковалентний неполярний.

Замінивши кожну спільну пару електронів в електронних формулах молекул водню та кисню на риски, одержимо структурні формули:

Одна риска позначає одну одиницю валентності.

Із структурних формул стає зрозуміло, що валентність дорівнює числу спільних електронних пар.

УТВОРЕННЯ КОВАЛЕНТНОГО ПОЛЯРНОГО ЗВ’ЯЗКУ. Розглянемо, як утворюється ковалентний зв’язок між атомами різних неметаліч-них елементів.

Утворення молекули гідрогенхлориду (хлороводню) НС1.

Молекула гідрогенхлориду, як і молекули водню та кисню, складається з двох атомів, проте вони мають різну електронегатив-ність. Зверніть увагу на розміщення Гідрогену та Хлору в ряді єлектроне-гативності (с. 105), і ви побачите, що Хлор розміщений на початку ряду, тоді як Гідроген — майже посередині.

Виходячи з електронної будови атомів Гідрогену та Хлору, розглянемо, як між ними утворюється хімічний зв’язок:

Незважаючи на те, що в атома Хлору на зовнішньому енергетичному рівні перебуває Ie спільних електронних пар, з іншими атомами він може утворити лише одну (по числу неспарених електронів). За рахунок спільної електронної пари Гідроген досягне утворення завершеного зовнішнього енергетичного рівня інертного хімічного елемента Гелію, а Хлор — Аргону.

Чим далі один від одного розташовані хімічні елементи в ряді електро-негативності один від одного, тим більшим буде зміщення спільних електронних пар до більш електронегативного атома.

Користуючись цим правилом, робимо висновок, що електрони спільної електронної пари Гідрогену й Хлору будуть зміщені в бік атома Хлору.

Схематично її утворення та електронну формулу молекули можна передати так:

На схемі відображено зміщення спільної електронної пари в бік більш електронегативного Хлору.

Утвориться молекула, в якій атоми зв’язані силою притягування позитивно заряджених ядер атомів до негативно зарядженої області перекривання s-орбіталі Гідрогену і р-орбіталі Хлору.

Хімічний зв’язок за допомогою спільних електронних пар, які змі щені в бік більш електронегативного атома, називається ковалент шім полярним.

Відомо, що органічних речовин існує понад 10 млн. До складу їх молекул входять атоми неметалічних елементів — Карбону, Гідрогену, Окси-гену, Нітрогену та деяких інших. Хімічний зв’язок між атомами цих речовин — ковалентний(існують винятки). Тож сполук із ковалентним хімічним зв’язком — найбільше.

Зв’язок між атомами за допомогою спільних електронних пар називається ковалентним зв’язком.

Ковалентний зв'язок у неорганічних й органічних речовинах виникає в результаті усуспільнення неспарених електронів з утворенням спільних електронних пар між двома атомами.

Електронна пара при утворенні ковалентного хімічного зв’язку належить одночасно обом атомам.

Розрізняють неполярний ковалентний зв’язок (спільні електронні пари рівновіддалені від ядер обох атомів) і полярний ковалентний зв’язок (спільні електронні пари зміщені до більш електронегативного атома).

Метан — летка воднева сполука Карбону з Гідрогеном, що є основною складовою частиною природного газу, має формулу CH₄. В ній Карбон чотиривалентний. Згідно з електронною природою хімічних зв’язків, щоб утворити 4 ковалентні зв’язки, атом Карбону повинен мати 4 неспарені електрони, а не 2, як це видно з його графічної електронної формули:

Скористайтесь інформацією про збуджений стан атома Карбону, що міститься на с. 83-84, і вам стане зрозуміло, звідки з’явилися 4 неспарених електрони.

Дайте визначення ковалентного зв'язку, наведіть приклади сполук із ковалентним полярним і ковалентним неполярним зв'язком.

Поясніть утворення: ковалентного неполярного зв'язку та ковалентного полярного зв’язку в наведених вами прикладах.

На прикладі елементів 2-го періоду поясніть, як змінюється єлектронегативність атомів хімічних елементів у межах періоду.

На прикладі елементів Vll групи головної підгрупи поясніть, як змінюється елек-тронегативність атомів хімічних елементів у межах головних підгруп.

Поміркуйте чи здатні атоми Неону до утворення ковалентних зв'язків?

Складіть схеми утворення молекули азоту, леткої сполуки Нітрогену з Гідрогеном. Зазначте вид ковалентного зв'язку, число спільних електронних пар у кожній з них, напишіть електронні формули молекул цих речовин.

Розташуйте формули летких сполук елементів із Гідрогеном за збільшенням числа спільних електронних пар у молекулі.

Користуючись рядом електронегативності, напишіть формулу бінарної сполуки Карбону(ІУ) із Сульфуром. Поясніть, як утворився хімічний зв'язок у цій сполуці, укажіть його вид.

Висловте судження, чому атоми металічних елементів, на відміну від неметаліч-них, не утворюють спільних електронних пар.

Це матеріал з підручника Хімія 8 клас Ярошенко