§ 3. Тыпы хімічнай сувязі

Тыпы хімічнай сувязі

З курса хіміі 7–9-га класаў вы ведаеце, што пры звычайных умовах атамы большасці хімічных элементаў у свабодным выглядзе (па асобку) не існуюць. Нават у простых рэчывах атамы звязаны адзін з адным хімічнымі сувязямі. Выключэннем з’яўляюцца толькі высакародныя газы.

Напрыклад, простае рэчыва вадарод складаецца з малекул H₂, у якіх два атамы вадароду звязаны адной кавалентнай сувяззю: Н Н.

Удзельнічаць ва ўтварэнні хімічных сувязей могуць толькі тыя электроны, якія слабей звязаны з ядром, гэта значыць электроны знешняга энергетычнага ўзроўню. Такія электроны называюцца валентнымі.

Валентныя электроны прынята пазначаць кропкамі, якія акружаюць сімвал хімічнага элемента. Такія формулы называюцца электроннымі формуламі.

Відаць, што атамы вадароду і вугляроду маюць незавершаныя электронныя абалонкі, таму асобныя атамы вадароду і вугляроду не могуць існаваць пры звычайных умовах. У адрозненне ад іх, атамы высакародных газаў, якія маюць завершаныя электронныя абалонкі, устойлівыя. Электронныя формулы атамаў высакародных газаў гелію і неону наступныя:

Акружнасць вакол электроннай формулы ўказвае на завершанасць знешняга слоя. Гэта значыць атам гелію мае завершаную двухэлектронную, а атам неону — васьміэлектронную знешнюю абалонку. Адсюль вынікае важная выснова — атамы будуць імкнуцца сфарміраваць стабільныя завершаныя электронныя абалонкі за кошт аддачы, далучэння або абагульнення электронаў. Пры гэтым утвараюцца хімічныя сувязі.

Прыклад 1. Утварэнне іоннай сувязі паміж літыем і фторам.

На знешнім электронным слоі атама літыю знаходзіцца адзін электрон, таму атам літыю лёгка аддае гэты электрон, набываючы завершаную электронную абалонку, як у бліжэйшага высакароднага газа — гелію. На знешнім слоі атама фтору размяшчаецца сем электронаў, таму фтор, наадварот, лёгка далучае адзін электрон, набываючы завершаную васьміэлектронную знешнюю абалонку, як у атама неону:

Пры ўтварэнні фтарыду літыю электрон ад атама літыю пераходзіць да атама фтору. У выніку ўтвараюцца іоны Li⁺ і F^–. Электронныя канфігурацыі іонаў Li⁺ і F^– такія самыя, як у атамаў гелію і неону адпаведна:

Li⁺: 1s²

F^–: …2s²3p⁶

Рознаіменна зараджаныя іоны прыцягваюцца адзін да аднаго. Такая сувязь называецца іоннай. Іонная сувязь утвараецца паміж атамамі металу і неметалу. Іонная сувязь маецца ў солях (NaCl, KF); аксідах металаў (Na₂O, K₂O); гідраксідах металаў (NaOH, KOH).

Прыклад 2. Утварэнне кавалентнай сувязі ў малекуле вадароду H₂.

На знешнім слоі атама вадароду ёсць адзін няспараны электрон. Паколькі пры ўтварэнні малекулы вадароду паміж сабой узаемадзейнічаюць аднолькавыя атамы, электрон не будзе пераходзіць ад аднаго атама да другога і рознаіменна зараджаныя іоны ўтварацца не будуць. Замест гэтага няспараныя электроны двух атамаў вадароду ўтвараюць агульную электронную пару. Пры гэтым кожны атам вадароду набывае завершаную электронную абалонку, як у атама гелію:

Сувязь, утвораную з дапамогай агульных электронных пар, называюць кавалентнай. У формулах кавалентную сувязь (агульную электронную пару) абазначаюць рысачкай. Напрыклад, формулу малекулы вадароду можна запісаць H H. Такая формула называецца структурнай. Яна паказвае не толькі састаў, але і будову малекулы.

Кавалентная сувязь утвараецца паміж атамамі неметалаў. Кавалентная сувязь маецца ў простых рэчывах неметалаў (H₂, Cl₂, O₂, N₂); аксідах неметалаў (CO₂, SO₂); кіслотах (HCl, H₂SO₄).

Мы разгледзелі два тыпы хімічнай сувязі — кавалентную і іонную. Кавалентная сувязь утвараецца паміж атамамі неметалаў. Іоннай сувяззю злучаюцца металы з неметаламі.

Пры ўзаемадзеянні атамаў металаў адзін з адным узнікае трэці тып хімічнай сувязі — металічная сувязь. Падрабязна з гэтым тыпам сувязі вы знаёміліся ў курсе хіміі 9-га класа. Нагадаем, што металічная сувязь маецца ў простых рэчывах, утвораных металамі, напрыклад Na, K, Fe, і металічных сплавах.

Пытанні і заданні

1. Чаму атамы большасці хімічных элементаў не існуюць пры звычайных умовах у свабодным выглядзе (у выглядзе не звязаных паміж сабой атамаў)? Ці ёсць выключэнне з гэтай заканамернасці?

2. Што такое валентныя электроны? Укажыце лік валентных электронаў у атамах вадароду, вугляроду, азоту.

3. Пры дапамозе электронных формул адлюструйце ўтварэнне кавалентных сувязей у малекулах F₂ і N₂. Электронную абалонку якога высакароднага газу набываюць атамы, што ўтварылі хімічную сувязь у дадзеных малекулах?

4. Вызначце тып хімічнай сувязі ў рэчывах: I₂, H₂O, KCl, Na₂S, CO₂, O₂, CH₄, Cu.