4.Ковалентний зв’язок (полярний, неполярний). Механізм утворення ковалентного зв’язку.

Види хімічного зв’язку

Хімічний зв’язок – це сукупність електромагнітних взаємодій між атомами хімічних елементів, що веде до утворення стійких систем – молекул, йонів, радикалів, у тім числі й електростатична взаємодія позитивно заряджених ядер і негативно заряджених електронів.

Головною рушійною силою, що веде до утворення хімічного зв’язку, є властивість атомів до завершення зовнішнього рівня.

Правило октету – під час утворення хімічного зв'язку атоми s - і p – елементів можуть віддавати, приймати або об'єднувати електрони у такий спосіб, аби на зовнішньому рівні було 8 (октет) електронів.

Утворення хімічного зв’язку супроводжується виділенням великої кількості енергії, внаслідок чого енергія системи значно зменшується порівняно з енергією ізольованих атомів або атомних груп, з яких утворена система.

Найважливіші параметри хімічного зв’язку – це довжина, енергія і валентний кут.

Довжина зв’язку – середня відстань між ядрами двох хімічно зв’язаних між собою атомів.

Енергія зв’язку – міра його міцності. Вона визначається кількістю енергії, яку треба затратити, щоб розірвати хімічний зв’язок.

Валентний кут – це кут між напрямами хімічних зв’язків у молекулах і кристалах.

Залежно від характеру розподілу електронної густини в речовині розрізняють чотири основні види хімічного зв’язку: ковалентний, йонний, металічний та водневий.

Ковалентним називають хімічний зв’язок, що утворюється за допомогою спільних електронних пар.

Зв’язок, що виникає між двома однаковими атомами, коли електронна пара розміщується симетрично центрів обох атомів, називають ковалентним неполярним зв’язком.

Він виникає між атомами неметалів одного виду, оскільки в них однакова електронегативність. Між двома атомами може утворюватися різне число ковалентних зв’язків:

Увага! Це не стосується молекули кисню О2, будову якої важко пояснити методом молекулярних зв’язків.

Зв’язок, що виникає між атомами з різною електронегативністю, називають ковалентним полярним зв’язком.

Якщо атоми хімічних елементів відрізняються своєю електронегативністю, то відбувається зміщення електронної пари до атомів більш електронегативного елемента і поляризація молекул, виникає диполь:

Але не завжди ковалентний полярний зв’язок зумовлює утворення диполя:

Залежно від способу перекривання орбіталей розрізняють s (сигма) – зв’язки і p (пі) – зв’язки.

s– зв’язки виникають унаслідок перекривання орбіталей вздовж прямої, що сполучає ядра атомів, які взаємодіють. Він утворюється за рахунок однієї електронної пари, тому завжди простий (ординарний):

p-зв’язок виникає унаслідок перекривання р – орбіталей з обох боків від лінії, що проходить через центри атомів, які взаємодіють, тобто перпендикулярно до осі s - зв’язку:

Схема перекривання 3 р -орбіталей у молекулі азоту N2

а - s- зв'язок; б, в - p-зв'язки

Окрім механізму спарювання електронів, є ще донорно-акцепторний механізм утворення ковалентного зв’язку. За рахунок неподіленої електронної пари одного атома (донора) і вільної орбіталі іншого атома (акцептора) виникає ковалентний зв’язок:

При цьому всі чотири зв’язки N – H в йоні амонію рівноцінні у всіх відношеннях – за довжиною, енергією тощо. Вони лише утворилися різними шляхами.