Kateri elementi tvorijo kovalentno vez. Kovalentne vezi. Kovalentni: polarni in nepolarni

Kemična vez je interakcija delcev (ionov ali atomov), ki nastane v procesu izmenjave elektronov, ki se nahajajo na zadnji elektronski ravni. Obstaja več vrst takšnih vezi: kovalentna (razdeljena je na nepolarne in polarne) in ionske. V tem članku se bomo podrobneje posvetili prvi vrsti kemičnih vezi - kovalentnim. In če smo bolj natančni, v svoji polarni obliki.

Polarna kovalentna vez je kemična vez med oblaki valentnih elektronov sosednjih atomov. Predpona "ko-" pomeni v v tem primeru»skupaj«, deblo »valenca« pa je prevedeno kot moč ali sposobnost. Tista dva elektrona, ki se vežeta med seboj, imenujemo elektronski par.

Zgodba

Izraz je v znanstvenem kontekstu prvi uporabil Nobelov nagrajenec kemik Irving Lenngrum. To se je zgodilo leta 1919. V svojem delu je znanstvenik pojasnil, da se vez, v kateri opazimo elektrone, ki so skupni dvema atomoma, razlikuje od kovinske ali ionske. To pomeni, da zahteva ločeno ime.

Kasneje, že leta 1927, sta F. London in W. Heitler, vzela za primer molekulo vodika kot kemično in fizikalno najbolj preprost model, opisal kovalentno vez. Zadeve sta se lotila z drugega konca in svoja opažanja utemeljila s kvantno mehaniko.

Bistvo reakcije

Proces pretvorbe atomskega vodika v molekularni vodik je tipična kemijska reakcija, katere kvalitativni znak je veliko sproščanje toplote pri združitvi dveh elektronov. Videti je nekako takole: dva atoma helija se približujeta drug drugemu, vsak ima en elektron v svoji orbiti. Nato se ta dva oblaka zbližata in tvorita novega, podobnega ovoju iz helija, v katerem se že vrtita dva elektrona.

Dokončane elektronske lupine so stabilnejše od nepopolnih, zato je njihova energija bistveno nižja od energije dveh ločenih atomov. Ko nastane molekula, se odvečna toplota odvaja v okolje.

Razvrstitev

V kemiji poznamo dve vrsti kovalentnih vezi:

1. Kovalentna nepolarna vez, ki nastane med dvema atomoma istega nekovinskega elementa, kot so kisik, vodik, dušik, ogljik.
2. Med atomi različnih nekovin nastane polarna kovalentna vez. Dober primer bi lahko bila molekula vodikovega klorida. Ko se atoma dveh elementov združita med seboj, se neparni elektron iz vodika delno prenese na zadnjo elektronsko raven atoma klora. Tako se na atomu vodika tvori pozitiven naboj, na atomu klora pa negativen.

Donorsko-akceptorska vez je tudi vrsta kovalentne vezi. To je v tem, da en atom para zagotavlja oba elektrona in postane darovalec, atom, ki ju prejme, pa se zato šteje za akceptorja. Ko med atomi nastane vez, se naboj donorja poveča za ena, naboj akceptorja pa zmanjša.

Semipolarna povezava - e e lahko štejemo za podtip donor-akceptorja. Samo v tem primeru se združijo atomi, od katerih ima eden popolno elektronsko orbitalo (halogeni, fosfor, dušik), drugi pa dva nesparjena elektrona (kisik). Oblikovanje povezave poteka v dveh fazah:

• najprej se en elektron odstrani iz osamljenega para in doda neparnim;
• združitev preostalih neparnih elektrod, to je kovalentna polarna vez.

Lastnosti

Polarna kovalentna vez ima lastne fizikalne in kemijske lastnosti, kot so usmerjenost, nasičenost, polarnost, polarizabilnost. Določajo značilnosti nastalih molekul.

Smer vezi je odvisna od bodoče molekularne zgradbe nastale snovi, in sicer geometrijska oblika, ki ga ob dodatku tvorita dva atoma.

Nasičenost kaže, koliko kovalentnih vezi lahko tvori en atom snovi. To število je omejeno s številom zunanjih atomskih orbital.

Polarnost molekule nastane, ker je elektronski oblak, ki nastane iz dveh različnih elektronov, neenakomeren po celotnem obodu. To se zgodi zaradi razlike v negativnem naboju v vsakem od njih. Ta lastnost določa, ali je vez polarna ali nepolarna. Ko se dva atoma istega elementa združita, je elektronski oblak simetričen, kar pomeni, da je kovalentna vez nepolarna. In če se atomi združijo različne elemente, potem nastane asimetričen elektronski oblak, tako imenovani dipolni moment molekule.

Polarizabilnost odraža, kako aktivno se elektroni v molekuli premaknejo pod vplivom zunanjih fizikalnih ali kemičnih dejavnikov, kot so električni ali magnetno polje, drugi delci.

Zadnji dve lastnosti nastale molekule določata njeno sposobnost, da reagira z drugimi polarnimi reagenti.

Sigma vez in pi vez

Nastanek teh vezi je odvisen od porazdelitve elektronske gostote v elektronskem oblaku med nastankom molekule.

Za sigma vez je značilna prisotnost gostega kopičenja elektronov vzdolž osi, ki povezuje jedra atomov, to je v vodoravni ravnini.

Za vez pi je značilno zbijanje elektronskih oblakov na točki njihovega presečišča, to je nad in pod atomskim jedrom.

Vizualizacija razmerja v zapisu formule

Za primer lahko vzamemo atom klora. Njegova najbolj oddaljena elektronska raven vsebuje sedem elektronov. V formuli so razporejeni v treh parih in enem neparnem elektronu okoli simbola elementa v obliki pik.

Če na enak način zapišete molekulo klora, boste videli, da sta dva nesparjena elektrona oblikovala par, ki je skupen dvema atomoma; imenujemo ga skupni. V tem primeru je vsak od njih prejel osem elektronov.

Pravilo oktet-dublet

Kemik Lewis, ki je predlagal, kako nastane polarna kovalentna vez, je bil prvi od svojih kolegov, ki je oblikoval pravilo, ki pojasnjuje stabilnost atomov, ko so združeni v molekule. Njegovo bistvo je v tem, da kemične vezi med atomi nastanejo, ko se deli zadostno število elektronov, da tvorijo elektronsko konfiguracijo, ki je podobna atomom plemenitih elementov.

To pomeni, da je med tvorbo molekul, da bi jih stabilizirali, potrebno, da imajo vsi atomi popolno zunanjo elektronsko raven. Na primer, atomi vodika, ki se združijo v molekulo, ponovijo elektronsko lupino helija, atomi klora postanejo na elektronski ravni podobni atomu argona.

Dolžina povezave

Za kovalentno polarno vez je med drugim značilna določena razdalja med jedri atomov, ki tvorijo molekulo. Nahajajo se na takšni razdalji drug od drugega, da je energija molekule minimalna. Da bi to dosegli, je potrebno, da se elektronski oblaki atomov med seboj čim bolj prekrivajo. Obstaja neposredno sorazmeren vzorec med velikostjo atomov in dolžino vezi. Večji kot je atom, daljša je vez med jedri.

Možno je, da atom ne tvori ene, ampak več kovalentnih polarnih vezi. Takrat med jedri nastanejo tako imenovani vezni koti. Lahko so od devetdeset do sto osemdeset stopinj. Določijo geometrijsko formulo molekule.

Kemična vez- elektrostatična interakcija med elektroni in jedri, ki vodi v nastanek molekul.

Kemične vezi tvorijo valenčni elektroni. Za s- in p-elemente so valenčni elektroni elektroni zunanje plasti, za d-elemente - s-elektroni zunanje plasti in d-elektroni predzunanje plasti. Ko nastane kemična vez, atomi svojo zunanjo elektronsko ovojnico dopolnijo z ovojnico ustreznega žlahtnega plina.

Dolžina povezave- povprečna razdalja med jedri dveh kemijsko povezanih atomov.

Energija kemične vezi- količina energije, ki je potrebna za prekinitev vezi in vrženje fragmentov molekule na neskončno veliko razdaljo.

Vezni kot- kot med črtami, ki povezujejo kemično vezane atome.

Znane so naslednje glavne vrste kemičnih vezi: kovalentni (polarni in nepolarni), ionski, kovinski in vodikovi.

Kovalentna imenujemo kemična vez, ki nastane zaradi tvorbe skupnega elektronskega para.

Če vez tvori par skupnih elektronov, ki enako pripadata obema povezovalnima atomoma, se imenuje kovalentna nepolarna vez. Ta vez obstaja na primer v molekulah H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2. Med enakimi atomi nastane kovalentna nepolarna vez, elektronski oblak, ki ju povezuje, pa je med njimi enakomerno porazdeljen.

V molekulah med dvema atomoma lahko nastane drugačna številka kovalentne vezi (na primer ena v molekulah halogena F 2, Cl 2, Br 2, I 2, tri v molekuli dušika N 2).

Kovalentna polarna vez nastane med atomi z različno elektronegativnostjo. Elektronski par, ki ga tvori, se premakne proti bolj elektronegativnemu atomu, vendar ostane povezan z obema jedroma. Primeri spojin s kovalentno polarno vezjo: HBr, HI, H 2 S, N 2 O itd.

Ionski imenujemo mejni primer polarne vezi, pri katerem se elektronski par popolnoma prenese iz enega atoma v drugega in se vezani delci spremenijo v ione.

Strogo gledano lahko med spojine z ionskimi vezmi uvrščamo le spojine, pri katerih je razlika v elektronegativnosti večja od 3, vendar je takih spojin zelo malo znanih. Sem spadajo fluoridi alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin. Običajno velja, da se ionska vez pojavi med atomi elementov, katerih razlika v elektronegativnosti je večja od 1,7 po Paulingovi lestvici. Primeri spojin z ionskimi vezmi: NaCl, KBr, Na 2 O. Paulingovo lestvico bomo podrobneje obravnavali v naslednji lekciji.

Kovina imenujemo kemično vez med pozitivnimi ioni v kovinskih kristalih, ki nastane kot posledica privlačnosti elektronov, ki se prosto gibljejo po kovinskem kristalu.

Kovinski atomi se pretvorijo v katione, ki tvorijo kovinsko kristalno mrežo. V tej mreži jih zadržujejo elektroni, ki so skupni celotni kovini (elektronski plin).

Naloge za usposabljanje

1. Vsaka od snovi, katerih formule tvori kovalentna nepolarna vez

1) O 2, H 2, N 2
2) Al, O 3, H 2 SO 4
3) Na, H 2, NaBr
4) H 2 O, O 3, Li 2 SO 4

2. Vsaka od snovi, katerih formule tvori kovalentna polarna vez

1) O 2, H 2 SO 4, N 2
2) H 2 SO 4, H 2 O, HNO 3
3) NaBr, H3PO4, HCl
4) H 2 O, O 3, Li 2 SO 4

3. Vsaka od snovi, katerih formule tvorijo samo ionske vezi

1) CaO, H 2 SO 4, N 2
2) BaSO 4, BaCl 2, BaNO 3
3) NaBr, K3PO4, HCl
4) RbCl, Na 2 S, LiF

4. Kovinska povezava tipično za elemente seznama

1) Ba, Rb, Se
2) Cr, Ba, Si
3) Na, P, Mg
4) Rb, Na, Cs

5. Spojine z le ionskimi in samo kovalentnimi polarnimi vezmi so oz

1) HCl in Na 2 S
2) Cr in Al(OH) 3
3) NaBr in P 2 O 5
4) P 2 O 5 in CO 2

6. Med elementi se tvorijo ionske vezi

1) klor in brom
2) brom in žveplo
3) cezij in brom
4) fosfor in kisik

7. Med elementi nastane kovalentna polarna vez

1) kisik in kalij
2) žveplo in fluor
3) brom in kalcij
4) rubidij in klor

8. V hlapnih vodikovih spojinah elementov skupine VA 3. obdobja kemična vez

1) kovalentni polarni
2) kovalentna nepolarna
3) ionski
4) kovina

9. V višjih oksidih elementov 3. obdobja se vrsta kemijske vezi spreminja z naraščanjem atomskega števila elementa

1) iz ionske vezi v kovalentno polarno vez
2) od kovinskega do kovalentnega nepolarnega
3) od kovalentne polarne vezi do ionske vezi
4) od kovalentne polarne vezi do kovinske vezi

10. Dolžina kemijske vezi E–H se v številnih snoveh poveča

1) HI – PH 3 – HCl
2) PH 3 – HCl – H 2 S
3) HI – HCl – H 2 S
4) HCl – H 2 S – PH 3

11. Dolžina kemijske vezi E–H se pri številnih snoveh zmanjša

1) NH 3 – H 2 O – HF
2) PH 3 – HCl – H 2 S
3) HF – H 2 O – HCl
4) HCl – H 2 S – HBr

12. Število elektronov, ki sodelujejo pri tvorbi kemičnih vezi v molekuli vodikovega klorida je

1) 4
2) 2
3) 6
4) 8

13. Število elektronov, ki sodelujejo pri tvorbi kemičnih vezi v molekuli P 2 O 5, je

1) 4
2) 20
3) 6
4) 12

14. V fosforjevem (V) kloridu je kemična vez

1) ionski
2) kovalentni polarni
3) kovalentna nepolarna
4) kovina

15. Najbolj polarna kemična vez v molekuli

1) vodikov fluorid
2) vodikov klorid
3) voda
4) vodikov sulfid

16. Najmanj polarna kemična vez v molekuli

1) vodikov klorid
2) vodikov bromid
3) voda
4) vodikov sulfid

17. Zaradi skupnega elektronskega para nastane v snovi vez

1) Mg
2) H2
3) NaCl
4) CaCl2

18. Kovalentna vez nastane med elementi, katerih atomsko število

1) 3 in 9
2) 11 in 35
3) 16 in 17
4) 20 in 9

19. Ionska vez nastane med elementi, katerih atomsko število

1) 13 in 9
2) 18 in 8
3) 6 in 8
4) 7 in 17

20. Na seznamu snovi, katerih formule so spojine samo z ionskimi vezmi, je to

1) NaF, CaF 2
2) NaNO 3, N 2
3) O 2, SO 3
4) Ca(NO 3) 2, AlCl 3

Kovalentna kemična vez se pojavi med atomi s podobnimi ali enakimi vrednostmi elektronegativnosti. Predpostavimo, da klor in vodik težita k odvzemu elektronov in prevzemanju strukture najbližjega žlahtnega plina, kar pomeni, da nobeden od njiju ne bo dal elektrona drugemu. Kako sta še povezana? Preprosto - delijo se med seboj, nastane skupni elektronski par.

Zdaj pa razmislimo značilne značilnosti kovalentna vez.

Za razliko od ionskih spojin molekule kovalentnih spojin držijo skupaj »medmolekularne sile«, ki so veliko šibkejše od kemičnih vezi. V zvezi s tem so značilne kovalentne vezi nasičenost– oblikovanje omejenega števila povezav.

Znano je, da so atomske orbitale v prostoru usmerjene na določen način, zato se ob nastanku vezi pojavi prekrivanje elektronskih oblakov v določeni smeri. Tisti. taka lastnost kovalentne vezi se realizira kot smer.

Če kovalentno vez v molekuli tvorijo enaki atomi ali atomi z enako elektronegativnostjo, potem taka vez nima polarnosti, to pomeni, da je elektronska gostota porazdeljena simetrično. To se imenuje nepolarna kovalentna vez ( H2, Cl2, O2 ). Obveznice so lahko enojne, dvojne ali trojne.

Če se elektronegativnost atomov razlikuje, se elektronska gostota med atomi in oblikami neenakomerno porazdeli, ko se združijo. kovalentna polarna vez(HCl, H 2 O, CO), katerih množina je lahko tudi različna. Med izobraževanjem te vrste vezi dobi bolj elektronegativen atom delni negativni naboj, atom z manjšo elektronegativnostjo pa delni pozitivni naboj (δ- in δ+). Nastane električni dipol, v katerem so naboji nasprotnega predznaka na določeni razdalji drug od drugega. Dipolni moment se uporablja kot merilo polarnosti vezi:

Polarnost povezave je bolj izrazita, večji je dipolni moment. Molekule bodo nepolarne, če je dipolni moment enak nič.

V povezavi z zgornjimi značilnostmi lahko sklepamo, da so kovalentne spojine hlapne in imajo nizke temperature taljenje in vrenje. Elektrika ne more skozi te povezave, zato jih slabi prevodniki in dobri izolatorji. Pri segrevanju se mnoge spojine s kovalentnimi vezmi vnamejo. Večinoma so to ogljikovodiki, pa tudi oksidi, sulfidi, halogenidi nekovin in prehodnih kovin.

kategorije ,

Kovalentna, ionska in kovinska so tri glavne vrste kemičnih vezi.

Spoznajmo več o kovalentna kemična vez. Razmislimo o mehanizmu njegovega nastanka. Vzemimo za primer nastanek molekule vodika:

Sferično simetričen oblak, ki ga tvori 1s elektron, obdaja jedro prostega atoma vodika. Ko se atomi približajo na določeno razdaljo, se njihove orbitale delno prekrivajo (glej sliko), posledično se med središči obeh jeder pojavi molekularni dvoelektronski oblak, ki ima največjo elektronsko gostoto v prostoru med jedri. S povečanjem gostote negativnega naboja pride do močnega povečanja privlačnih sil med molekularnim oblakom in jedri.

Vidimo torej, da kovalentna vez nastane s prekrivanjem elektronskih oblakov atomov, kar spremlja sproščanje energije. Če je razdalja med jedri atomov, ki se približujejo pred dotikom, 0,106 nm, potem bo po prekrivanju elektronskih oblakov 0,074 nm. Večje kot je prekrivanje elektronskih orbital, močnejša je kemična vez.

Kovalentna klical kemična vez, ki jo izvajajo elektronski pari. Spojine s kovalentnimi vezmi imenujemo homeopolarno oz atomsko.

obstajati dve vrsti kovalentnih vezi: polarni in nepolarni.

Za nepolarne Pri kovalentni vezi je elektronski oblak, ki ga tvori skupni par elektronov, porazdeljen simetrično glede na jedra obeh atomov. Primer so dvoatomne molekule, ki so sestavljene iz enega elementa: Cl 2, N 2, H 2, F 2, O 2 in drugi, v katerih elektronski par enako pripada obema atomoma.

Na polarnem Pri kovalentni vezi je elektronski oblak premaknjen proti atomu z večjo relativno elektronegativnostjo. Na primer molekule hlapnih anorganskih spojin, kot so H 2 S, HCl, H 2 O in druge.

Nastanek molekule HCl lahko predstavimo na naslednji način:

Ker relativna elektronegativnost atoma klora (2.83) je večja od atoma vodika (2.1), je elektronski par premaknjen k atomu klora.

Poleg menjalnega mehanizma nastajanja kovalentne vezi – zaradi prekrivanja obstaja tudi darovalec-akceptor mehanizem njegovega nastanka. To je mehanizem, pri katerem nastane kovalentna vez zaradi dvoelektronskega oblaka enega atoma (donor) in proste orbite drugega atoma (akceptor). Oglejmo si primer mehanizma za nastanek amonija NH 4 + V molekuli amoniaka ima atom dušika dvoelektronski oblak:

Vodikov ion ima prosto 1s orbitalo, označimo to kot .

Med tvorbo amonijevega iona dvoelektronski oblak dušika postane skupen dušikovim in vodikovim atomom, kar pomeni, da se pretvori v molekularni elektronski oblak. Posledično se pojavi četrta kovalentna vez. Postopek nastajanja amonija si lahko predstavljate z naslednjim diagramom:

Naboj vodikovega iona je razpršen med vse atome in dvoelektronski oblak, ki pripada dušiku, se deli z vodikom.

Imate še vprašanja? Ne veste, kako narediti domačo nalogo?
Če želite dobiti pomoč mentorja, se registrirajte.
Prva lekcija je brezplačna!

spletne strani, pri kopiranju materiala v celoti ali delno je obvezna povezava do vira.

Kovalentna vez je vezava atomov z uporabo skupnih (ki si jih delijo) elektronskih parov. V besedi "kovalentna" predpona "so-" pomeni "skupno sodelovanje". In "valens" v prevodu v ruščino pomeni moč, sposobnost. V tem primeru mislimo na sposobnost atomov, da se vežejo z drugimi atomi.

Ko nastane kovalentna vez, atomi združijo svoje elektrone kot v skupni "prašiček" - molekularno orbitalo, ki je sestavljena iz atomskih lupin posameznih atomov. Ta nova lupina vsebuje kar se da popolno število elektronov in nadomešča atome z njihovimi lastnimi nepopolnimi atomskimi lupinami.

Zamisli o mehanizmu nastanka molekule vodika so razširili na kompleksnejše molekule. Na tej podlagi razvita teorija kemijske vezi je bila imenovana metoda valentne vezi (metoda VS). Metoda BC temelji na naslednjih določbah:

1) Kovalentno vez tvorita dva elektrona z nasprotnimi spini in ta elektronski par pripada dvema atomoma.

2) Bolj ko se elektronski oblaki prekrivajo, močnejša je kovalentna vez.

Kombinacije dvoelektronskih vezi z dvema središčema, ki odražajo elektronsko strukturo molekule, se imenujejo valenčne sheme. Primeri konstruiranja valenčnih vezij:

Valenčne sheme najbolj jasno utelešajo reprezentacije Lewis o tvorbi kemične vezi z delitvijo elektronov s tvorbo elektronske lupine žlahtnega plina: za vodik– dveh elektronov (lupina On), Za dušik– iz osmih elektronov (lupina ne).

29. Nepolarne in polarne kovalentne vezi.

Če je diatomska molekula sestavljena iz atomov enega elementa, potem je elektronski oblak porazdeljen v prostoru simetrično glede na atomska jedra. Takšno kovalentno vez imenujemo nepolarna. Če med atomi različnih elementov nastane kovalentna vez, se skupni elektronski oblak premakne proti enemu od atomov. V tem primeru je kovalentna vez polarna.

Zaradi tvorbe polarne kovalentne vezi dobi bolj elektronegativen atom delni negativni naboj, atom z manjšo elektronegativnostjo pa delni pozitivni naboj. Te naboje običajno imenujemo efektivni naboji atomov v molekuli. Lahko imajo delno vrednost.

30. Metode izražanja kovalentnih vezi.

Obstajata dva glavna načina izobraževanja kovalentna vez * .

1) Elektronski par, ki tvori vez, lahko nastane zaradi nesparjenega elektroni, na voljo v nerazburjenem atomi. Povečanje števila ustvarjenih kovalentnih vezi spremlja sprostitev več energije, kot se porabi za vzbujanje atoma. Ker je valenca atoma odvisna od števila neparnih elektronov, vzbujanje povzroči povečanje valence. Pri atomih dušika, kisika in fluora se število neparnih elektronov ne poveča, ker znotraj druge stopnje ni prostih mest orbitale*, gibanje elektronov na tretji kvantni nivo pa zahteva bistveno več energije od tiste, ki bi se sprostila pri tvorbi dodatnih vezi. torej ko je atom vzbujen, prehodi elektronov v prosteorbitale možno le znotraj enega energijskega nivoja.

2) Kovalentne vezi lahko nastanejo zaradi parnih elektronov, ki so prisotni v zunanji elektronski plasti atoma. V tem primeru mora imeti drugi atom prosto orbitalo na zunanji plasti. Atom, ki zagotovi svoj elektronski par za tvorbo kovalentne vezi *, se imenuje donor, atom, ki zagotovi prazno orbitalo, pa akceptor. Tako nastalo kovalentno vez imenujemo donorsko-akceptorska vez. V amonijevem kationu je ta vez po svojih lastnostih popolnoma enaka ostalim trem kovalentnim vezem, ki jih tvori prva metoda, zato izraz "donor-akceptor" ne pomeni nobene posebne vrsta komunikacije, temveč le način njegovega nastanka.