4. Фізичний зміст хімічної періодичності

Загальними для елементів головних і побічних підгруп є формули вищих оксидів (і їх гідратів). У вищих оксидів і їх гідратів елементів I - III груп (окрім бору) переважають основні властивості, з IV по VIII - кислотні..

Для елементів головних підгруп загальними є формули водневих сполук

Група	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII (крім інертних газів)
Вищий оксид	Э2О	ЭО	Э2О3	ЭО2	Э2О5	ЭО3	Э2О7	ЭО4
Гідрат вищого оксиду	ЭОН	Э(ОН)2	Э(ОН)3	Н2ЭО3	Н3ЭО4	Н2ЭО4	НЭО4	Н4ЭО4

Від розташування елементів в періодичній системі залежать властивості атома, пов'язані з його електронною конфігурацією : атомний радіус - по періоду зліва направо зменшується, а в підгрупі зверху вниз зростає; енергія іонізації - по періоду зростає, а в підгрупі зменшується; електронегативність - по періоду збільшується, а в підгрупі зменшується.

Сучасне формулювання періодичного закону:

"Властивості хімічних елементів (тобто властивості і форма утворюваних ними сполук) знаходяться в періодичній залежності від заряду ядра атомів хімічних елементів".

5. Хімічний зв'язок. Види хімічного зв'язку

Прагнення до стану з найменшою енергією є загальною властивістю матерії. Атоми утворюють між собою зв'язки з тієї ж причини: сумарна енергія атомів, що з'єдналися, менша, ніж енергія тих же атомів у вільному стані. Проте, атоми не можуть зв'язуватися один з одним довільно. Кожен атом здатний зв'язуватися з конкретною кількістю інших атомів, причому зв'язані атоми розташовуються в просторі строго певним чином. Причину цих обмежень слід шукати у властивостях електронних оболонок атомів, а точніше - у властивостях зовнішніх електронних оболонок, якими атоми взаємодіють один з одним.

Завершена зовнішня електронна оболонка має меншу (тобто вигіднішу для атома) енергію, чим незавершена. За правилом октету завершена оболонка містить 8 електронів:

Такі зовнішні електронні оболонки атомів благородних газів, за винятком гелію (n = 1), в якого завершена оболонка складається з двох s-електронів (1s²). Зовнішні оболонки всіх елементів, окрім благородних газів, є незавершеними і в процесі хімічної взаємодії вони завершуються.

11

Хімічний зв'язок утворюється за рахунок електронів зовнішніх електронних оболонок, але здійснюється вона по-різному. Розрізняють три основних типів хімічного зв'язку: ковалентний зв'язок і його різновид полярний ковалентний зв'язок, іонний зв'язок, металевий зв'язок.

5.1Ковалентний зв'язок.

У слові "ковалентний" приставка "ко-" означає "спільну участь", а "валента" в перекладі на українську – «сила, здатність». В даному випадку мається на увазі здатність атомів зв'язуватися з іншими атомами. При утворенні ковалентного зв'язку атоми об'єднують свої електрони як би в загальну "скарбничку" - молекулярну орбіталь, яка формується з атомних оболонок обох атомів. У системі, що утворилася, з двох атомів Гдрогену кожне ядро має спільні два електрони. У новій (молекулярній) оболонці вже неможливо розрізнити, який з електронів раніше належав тому або іншому атому.

На практиці використовують простіші способи. Наприклад, американський хімік Дж. Люіс в 1916 році запропонував позначати електрони крапками поряд з символами елементів. Одна крапка позначає один електрон. В цьому випадку утворення молекули водню з атомів записується так:

Ковалентним зв'язком називається поєднання атомів за допомогою спільних (поділених між ними) електронних пар.

Розглянемо утворення зв’язку між атомами хлору ₁₇Сl (заряд ядра Z = 17) в двоатомну молекулу з позицій будови електронних оболонок хлору. Для цього запишемо електронну конфігурацію атома хлору:

CI : 1s² 2s² 2p⁶3s² 3p⁵

На зовнішньому електронному рівні хлору міститься s² + p⁵ = 7 електронів. Оскільки електрони попередніх рівнів не беруть участі в хімічній взаємодії, крапками позначимо лише електрони зовнішнього, третього рівня. Ці зовнішні електрони (7 штук) можна розташувати у вигляді трьох електронних пар і одного неспареного електрона.

Після об'єднання в молекулу з неспарених електронів двох атомів виходить нова електронна пара:

Ковалентний зв'язок утворює лише пара електронів, що знаходиться між атомами. Вона називається поділеною парою. Останні пари електронів називають неподіленими парами. Вони заповнюють оболонки і не беруть участь в утворенні зв’язку.

Два атоми можуть поєднати кілька пар електронів. В цьому випадку кажуть про кратні зв'язки: (або NºN) – потрійний зв'язок

12

Якщо електронна густина розташована симетрично між атомами, ковалентний зв'язок називається неполярним.

Якщо електронна густина зміщена в бік одного з атомів, то ковалентний зв'язок називається полярним. H^• + H : Сl

Полярність зв'язку тим більше, чим більше різниця електронегативності атомів.

Таблиця 1. Довжина і міцність зв'язків між атомами азоту в різних сполуках.

Зв'язок	Довжина зв’язку в ангстремах 1А = 10-8 см	Міцність зв’язку в кДж
Проcтий N- N	1,45	58,5
Подвійний N= N	1,25	456
Потрійний Nº N	1.098	945

Чим вище кратність зв'язку, тим віна коротший і міцніший.