Текст учебника. Урок 12. Ковалентная химическая связь. Неполярная связь

Ковалентная химическая связь. Неполярная связь

Вспомните:

• Что такое химический элемент?

• Как устроен атом?

• Почему благородные газы обладают особой устойчивостью?

Вы узнаете:

• Почему большинство атомов существуют не в одиночку, а в виде молекул.

• Что такое ковалентная связь и как она образуется.

• Что такое ковалентная неполярная связь и в каких молекулах она встречается.

Ключевые слова: Ковалентная связь, общая электронная пара, ковалентная неполярная связь, электронная формула, структурная формула.

Почему атомы соединяются?

Атомы благородных газов, такие как гелий (He) и неон (Ne), существуют поодиночке. Их внешний электронный слой завершен и очень устойчив. Атомы же других элементов стремятся достичь такого же устойчивого состояния. Для этого им необходимо либо отдать, либо принять, либо обобщить свои внешние электроны. Сегодня мы рассмотрим самый распространенный способ взаимодействия атомов — объединение с помощью общих электронов.

1. Механизм образования ковалентной связи

Давайте представим два атома водорода. Каждый из них имеет на единственном энергетическом уровне один электрон. Чтобы стать устойчивым, как атом гелия, каждому атому водорода не хватает еще одного электрона.

Что же им делать? Они находят «компромисс»: каждый атом делится своим единственным электроном с соседом. В результате вокруг ядер обоих атомов начинает двигаться пара электронов, которая называется общей электронной парой.

Ковалентная связь — это химическая связь, возникающая между атомами за счет образования общих электронных пар.

Такую связь могут образовывать атомы неметаллов.

Как это изобразить?

• Электронная схема: мы показываем электроны внешнего уровня точками.

  • H· + ·H → H : H

  • Эта запись показывает, что два атома водорода объединили свои электроны в общую пару.

• Структурная формула: общую электронную пару обозначают черточкой.

  • H – H

  • Каждая черточка означает одну ковалентную связь.

2. Ковалентная неполярная связь

А теперь вопрос: что произойдет, если свяжутся два одинаковых атома? Например, два атома хлора.

Оба атома хлора имеют одинаковую «силу» притяжения к электронам (это свойство называется электроотрицательностью). Поэтому их «спор» за общую электронную пару заканчивается вничью — пара располагается строго посередине между двумя ядрами. Ее не смещает ни один из атомов.

Ковалентная неполярная связь — это связь, образованная между атомами с одинаковой электроотрицательностью, то есть между атомами одного и того же химического элемента-неметалла.

Такой тип связи характерен для молекул простых веществ-неметаллов.

3. Примеры веществ с ковалентной неполярной связью

Давайте рассмотрим, как образуются связи в знакомых вам газах.

1. Молекула водорода (H₂)
Мы уже разобрали этот пример. Связь — одинарная.

• Электронная формула: H : H

• Структурная формула: H – H

2. Молекула хлора (Cl₂)
Атому хлора для завершения уровня не хватает одного электрона. Атомы объединяются по тому же принципу, что и водород.

• Электронная формула: :Cl : Cl: (где : — электроны внешнего уровня)

• Структурная формула: Cl – Cl

3. Молекула кислорода (O₂)
Атому кислорода на внешнем уровне 6 электронов. Для завершения уровня (до 8 электронов) ему не хватает двух электронов. Поэтому каждый атом предоставляет по два электрона, и между ними образуются две общие электронные пары. Такая связь называется двойной.

• Электронная формула: Ö::Ö (где :: — две общие пары)

• Структурная формула: O=O

4. Молекула азота (N₂)
Атому азота на внешнем уровне 5 электронов. Не хватает трех электронов. Атомы образуют три общие электронные пары. Такая связь называется тройной. Она очень прочная.

• Электронная формула: ⦁N⋮⋮⋮N⦁ (где ⋮ — три общие пары)

• Структурная формула: N≡N

Запомните! Вещества с ковалентной неполярной связью — это газы (H₂, O₂, N₂, Cl₂, F₂), жидкость (Br₂), твердые вещества (I₂, сера S₈, фосфор P₄, алмаз C).

Главное к запоминанию

1. Ковалентная связь — это связь, возникающая за счет образования общих электронных пар.

2. Если связь образуется между атомами одного и того же элемента-неметалла, то она называется ковалентной неполярной. Общая электронная пара в этом случае не смещена к одному из атомов.

3. Связь может быть одинарной (H₂, Cl₂), двойной (O₂) или тройной (N₂).

Вопросы и задания для самоконтроля:

1. Дайте определение ковалентной химической связи.

2. Что такое общая электронная пара?

3. Какая связь называется ковалентной неполярной? Приведите три примера.

4. Составьте схемы образования молекул: а) фтора F₂, б) брома Br₂.

5. Объясните, почему молекула азота N₂ является очень устойчивой.

6. Подумайте: Озон (O₃) — это простое вещество, состоящее из атомов одного элемента (кислорода). Какой тип связи, по вашему мнению, будет в его молекуле?