Teoría unificada no existe enlace químico; los enlaces químicos se dividen convencionalmente en covalentes (un tipo de enlace universal), iónicos (un caso especial de enlace covalente), metálicos e hidrógeno.

enlace covalente

La formación de un enlace covalente es posible mediante tres mecanismos: intercambio, donante-aceptor y dativo (Lewis).

De acuerdo a mecanismo metabólico La formación de un enlace covalente se produce debido al intercambio de pares de electrones comunes. En este caso, cada átomo tiende a adquirir una capa de gas inerte, es decir. obtener un nivel de energía externo completo. La formación de un enlace químico por tipo de intercambio se representa mediante fórmulas de Lewis, en las que cada electrón de valencia de un átomo está representado por puntos (Fig. 1).

Arroz. 1 Formación de un enlace covalente en la molécula de HCl mediante el mecanismo de intercambio.

Con el desarrollo de la teoría de la estructura atómica y la mecánica cuántica, la formación de un enlace covalente se representa como la superposición de orbitales electrónicos (Fig. 2).

Arroz. 2. Formación de un enlace covalente debido a la superposición de nubes de electrones.

Cuanto mayor es la superposición de los orbitales atómicos, más fuerte es el enlace, más corta es la longitud del enlace y mayor es la energía del enlace. enlace covalente Se puede formar debido a la superposición de diferentes orbitales. Como resultado de la superposición de los orbitales s-s, s-p, así como de los orbitales d-d, p-p, d-p con lóbulos laterales, se produce la formación de enlaces. Se forma un enlace perpendicular a la línea que conecta los núcleos de 2 átomos. Los enlaces uno y uno son capaces de formar un enlace covalente múltiple (doble), característico de las sustancias orgánicas de la clase de alquenos, alcadienos, etc. Los enlaces uno y dos forman un enlace covalente múltiple (triple), característico de las sustancias orgánicas de la clase. de alquinos (acetilenos).

Formación de un enlace covalente por mecanismo donante-aceptor Veamos el ejemplo del catión amonio:

NH 3 + H + = NH 4 +

7 norte 1s 2 2s 2 2p 3

El átomo de nitrógeno tiene un par de electrones libres (electrones que no participan en la formación de enlaces químicos dentro de la molécula) y el catión de hidrógeno tiene un orbital libre, por lo que son donadores y aceptores de electrones, respectivamente.

Consideremos el mecanismo dativo de formación de enlaces covalentes usando el ejemplo de una molécula de cloro.

17 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

El átomo de cloro tiene un par de electrones solitarios libres y orbitales vacantes, por lo que puede exhibir las propiedades tanto de donante como de aceptor. Por tanto, cuando se forma una molécula de cloro, un átomo de cloro actúa como donador y el otro como aceptor.

Principal características de un enlace covalente son: saturación (los enlaces saturados se forman cuando un átomo se une a sí mismo tantos electrones como lo permiten sus capacidades de valencia; los enlaces insaturados se forman cuando el número de electrones unidos es menor que las capacidades de valencia del átomo); direccionalidad (este valor está relacionado con la geometría de la molécula y el concepto de "ángulo de enlace", el ángulo entre enlaces).

enlace iónico

No existen compuestos con enlace iónico puro, aunque éste se entiende como un estado de átomos enlazados químicamente en el que se crea un entorno electrónico estable del átomo cuando transición completa densidad electrónica total de un átomo de un elemento más electronegativo. El enlace iónico sólo es posible entre átomos de elementos electronegativos y electropositivos que se encuentran en el estado de iones con carga opuesta: cationes y aniones.

DEFINICIÓN

Ion Son partículas cargadas eléctricamente formadas por la eliminación o adición de un electrón a un átomo.

Al transferir un electrón, los átomos metálicos y no metálicos tienden a formar una configuración de capa electrónica estable alrededor de su núcleo. Un átomo no metálico crea una capa del gas inerte posterior alrededor de su núcleo, y un átomo metálico crea una capa del gas inerte anterior (Fig. 3).

Arroz. 3. Formación de un enlace iónico utilizando el ejemplo de una molécula de cloruro de sodio.

Moléculas en las que forma pura existe enlace iónico encontrado en el estado de vapor de la sustancia. El enlace iónico es muy fuerte y, por lo tanto, las sustancias con este enlace tienen un punto de fusión alto. A diferencia de los enlaces covalentes, los enlaces iónicos no se caracterizan por la direccionalidad y la saturación, ya que el campo eléctrico creado por los iones actúa por igual sobre todos los iones debido a la simetría esférica.

Conexión metálica

El enlace metálico se realiza sólo en los metales: esta es la interacción que mantiene a los átomos metálicos en una sola red. En la formación de un enlace sólo participan los electrones de valencia de los átomos del metal pertenecientes a todo su volumen. En los metales, los electrones son constantemente despojados de los átomos y se mueven por toda la masa del metal. Los átomos metálicos, privados de electrones, se convierten en iones cargados positivamente, que tienden a aceptar electrones en movimiento. Este proceso continuo forma el llamado “gas electrónico” dentro del metal, que une firmemente todos los átomos del metal (Fig. 4).

El enlace metálico es fuerte, por lo que los metales se caracterizan por un alto punto de fusión y la presencia del "gas de electrones" les confiere maleabilidad y ductilidad.

enlace de hidrógeno

Un enlace de hidrógeno es una interacción intermolecular específica, porque su aparición y fuerza dependen de naturaleza química sustancias. Se forma entre moléculas en las que un átomo de hidrógeno está unido a un átomo de alta electronegatividad (O, N, S). La aparición de un enlace de hidrógeno depende de dos razones: en primer lugar, el átomo de hidrógeno asociado con un átomo electronegativo no tiene electrones y puede incorporarse fácilmente a las nubes de electrones de otros átomos y, en segundo lugar, al tener un orbital s de valencia, el El átomo de hidrógeno es capaz de aceptar un par de electrones solitarios de un átomo electronegativo y formar un enlace con él a través del mecanismo donante-aceptor.

enlace covalente(del latín “co” juntos y “vales” que tiene fuerza) se lleva a cabo debido al par de electrones pertenecientes a ambos átomos. Formado entre átomos no metálicos.

La electronegatividad de los no metales es bastante alta, por lo que durante la interacción química de dos átomos de no metales, la transferencia completa de electrones de uno a otro (como en el caso) es imposible. En este caso, es necesario completar la agrupación de electrones.

Como ejemplo, analicemos la interacción de los átomos de hidrógeno y cloro:

H 1s 1 - un electrón

Cl 1s 2 2s 2 2 página 6 3 t 2 3 p5 - siete electrones en el nivel exterior

A cada uno de los dos átomos le falta un electrón para tener una capa exterior completa de electrones. Y cada uno de los átomos asigna un electrón "para uso común". Por tanto, se cumple la regla del octeto. Esto se representa mejor utilizando las fórmulas de Lewis:

Formación de enlace covalente

Los electrones compartidos ahora pertenecen a ambos átomos. El átomo de hidrógeno tiene dos electrones (el suyo propio y el electrón compartido del átomo de cloro), y el átomo de cloro tiene ocho electrones (el suyo propio más el electrón compartido del átomo de hidrógeno). Estos dos electrones compartidos forman un enlace covalente entre los átomos de hidrógeno y cloro. La partícula formada por el enlace de dos átomos se llama molécula.

Enlace covalente no polar

También se puede formar un enlace covalente entre dos idénticoátomos. Por ejemplo:

Este diagrama explica por qué el hidrógeno y el cloro existen como moléculas diatómicas. Gracias al emparejamiento y compartición de dos electrones, es posible cumplir la regla del octeto para ambos átomos.

Además de los enlaces simples, se pueden formar enlaces covalentes dobles o triples, como por ejemplo en las moléculas de oxígeno O 2 o nitrógeno N 2. Los átomos de nitrógeno tienen cinco electrones de valencia, por lo que se necesitan tres electrones más para completar la capa. Esto se logra compartiendo tres pares de electrones, como se muestra a continuación:

Los compuestos covalentes suelen ser gases, líquidos o puntos de fusión relativamente bajos. sólidos. Una de las raras excepciones es el diamante, que se funde por encima de los 3.500 °C. Esto se explica por la estructura del diamante, que es una red continua de átomos de carbono unidos covalentemente y no un conjunto de moléculas individuales. De hecho, cualquier cristal de diamante, independientemente de su tamaño, es una molécula enorme.

Un enlace covalente se produce cuando los electrones de dos átomos no metálicos se combinan. La estructura resultante se llama molécula.

Enlace covalente polar

En la mayoría de los casos, dos átomos unidos covalentemente tienen diferente La electronegatividad y los electrones compartidos no pertenecen por igual a dos átomos. La mayoría de las veces están más cerca de un átomo que de otro. En una molécula de cloruro de hidrógeno, por ejemplo, los electrones que forman un enlace covalente se encuentran más cerca del átomo de cloro porque su electronegatividad es mayor que la del hidrógeno. Sin embargo, la diferencia en la capacidad de atraer electrones no es lo suficientemente grande como para que se produzca una transferencia completa de electrones del átomo de hidrógeno al átomo de cloro. Por tanto, el enlace entre los átomos de hidrógeno y cloro puede considerarse como un cruce entre un enlace iónico (transferencia completa de electrones) y un enlace covalente apolar (una disposición simétrica de un par de electrones entre dos átomos). La carga parcial de los átomos se denota con la letra griega δ. Esta conexión se llama covalente polar enlace, y se dice que la molécula de cloruro de hidrógeno es polar, es decir, tiene un extremo cargado positivamente (átomo de hidrógeno) y un extremo cargado negativamente (átomo de cloro).

La siguiente tabla enumera los principales tipos de enlaces y ejemplos de sustancias:

Mecanismo de intercambio y donante-aceptor de formación de enlaces covalentes.

1) Mecanismo de intercambio. Cada átomo aporta un electrón desapareado a un par de electrones común.

2) Mecanismo donante-aceptor. Un átomo (donante) proporciona un par de electrones y el otro átomo (aceptor) proporciona un orbital vacío para ese par.

Gracias a lo cual se forman moléculas de sustancias orgánicas e inorgánicas. Un enlace químico aparece mediante la interacción de campos eléctricos creados por los núcleos y los electrones de los átomos. Por tanto, la formación de un enlace químico covalente está asociada a la naturaleza eléctrica.

¿Qué es una conexión?

Este término se refiere al resultado de la acción de dos o más átomos, que conducen a la formación de un sistema poliatómico fuerte. Los principales tipos de enlaces químicos se forman cuando disminuye la energía de los átomos que reaccionan. En el proceso de formación de enlaces, los átomos intentan completar su capa electrónica.

Tipos de comunicación

En química existen varios tipos de enlaces: iónicos, covalentes, metálicos. Los enlaces químicos covalentes tienen dos tipos: polares y no polares.

¿Cuál es el mecanismo para su creación? Un enlace químico covalente no polar se forma entre átomos de no metales idénticos que tienen la misma electronegatividad. En este caso se forman pares de electrones comunes.

Enlace no polar

Ejemplos de moléculas que tienen un enlace químico covalente no polar incluyen halógenos, hidrógeno, nitrógeno y oxígeno.

Esta conexión fue descubierta por primera vez en 1916 por el químico estadounidense Lewis. Al principio planteó una hipótesis, que fue confirmada sólo después de la confirmación experimental.

El enlace químico covalente está relacionado con la electronegatividad. Para los no metales tiene un valor elevado. Durante la interacción química de los átomos, la transferencia de electrones de un átomo a otro no siempre es posible y, como resultado, se combinan; Aparece un enlace químico covalente genuino entre los átomos. octavo grado regular plan de estudios escolar Implica una consideración detallada de varios tipos de comunicación.

Las sustancias que presentan este tipo de enlace en condiciones normales son líquidos, gases, así como sólidos que tienen un punto de fusión bajo.

Tipos de enlace covalente

Veamos con más detalle este problema. ¿Cuáles son los tipos de enlaces químicos? Los enlaces covalentes existen en versiones de intercambio y donante-aceptor.

El primer tipo se caracteriza por la donación de un electrón desapareado por cada átomo para la formación de un enlace electrónico común.

Los electrones combinados en un enlace común deben tener espines opuestos. Como ejemplo de este tipo de enlace covalente, consideremos el hidrógeno. Cuando sus átomos se acercan, sus nubes de electrones se penetran entre sí, lo que en ciencia se llama superposición de nubes de electrones. Como resultado, la densidad de electrones entre los núcleos aumenta y la energía del sistema disminuye.

A una distancia mínima, los núcleos de hidrógeno se repelen entre sí, lo que da como resultado una distancia óptima determinada.

En el caso del tipo de enlace covalente donante-aceptor, una partícula tiene electrones y se llama donante. La segunda partícula tiene una celda libre en la que se ubicarán un par de electrones.

Moléculas polares

¿Cómo se forman los enlaces químicos polares covalentes? Surgen en situaciones en las que los átomos no metálicos que se unen tienen diferente electronegatividad. EN casos similares Los electrones compartidos se encuentran más cerca del átomo cuyo valor de electronegatividad es mayor. Como ejemplo de enlace polar covalente, podemos considerar los enlaces que surgen en la molécula de bromuro de hidrógeno. Aquí los electrones públicos, responsables de formar un enlace covalente, están más cerca del bromo que del hidrógeno. La razón de este fenómeno es que el bromo tiene una electronegatividad mayor que el hidrógeno.

Métodos para determinar enlaces covalentes.

¿Cómo definir enlaces químicos polares covalentes? Para ello, es necesario conocer la composición de las moléculas. Si contiene átomos diferentes elementos, hay un enlace covalente polar en la molécula. Las moléculas apolares contienen átomos de un elemento químico. Entre las tareas ofrecidas como parte de curso escolar química, también los hay que implican identificar el tipo de conexión. Las tareas de este tipo están incluidas en las tareas finales de certificación en química en el grado 9, así como en las pruebas del examen estatal unificado de química en el grado 11.

enlace iónico

¿Cuál es la diferencia entre enlaces químicos covalentes e iónicos? Si un enlace covalente es característico de los no metales, entonces se forma un enlace iónico entre átomos que tienen diferencias significativas por electronegatividad. Por ejemplo, esto es típico de los compuestos de elementos del primer y segundo grupo de los subgrupos principales del PS (metales alcalinos y alcalinotérreos) y elementos de los grupos 6 y 7 de los subgrupos principales de la tabla periódica (calcógenos y halógenos). ).

Se forma como resultado de la atracción electrostática de iones con cargas opuestas.

Características del enlace iónico.

Dado que los campos de fuerza de los iones con cargas opuestas se distribuyen uniformemente en todas direcciones, cada uno de ellos es capaz de atraer partículas de signo opuesto. Esto caracteriza la no direccionalidad del enlace iónico.

La interacción de dos iones con signos opuestos no implica una compensación mutua completa de los campos de fuerza individuales. Esto ayuda a mantener la capacidad de atraer iones en otras direcciones, por lo que se observa insaturación del enlace iónico.

En un compuesto iónico, cada ion tiene la capacidad de atraer hacia sí varios otros de signo opuesto para formar una red cristalina de naturaleza iónica. No hay moléculas en tal cristal. Cada ion está rodeado en una sustancia por un número determinado de iones de diferente signo.

Conexión metálica

este tipo El enlace químico tiene ciertos características individuales. Los metales tienen un exceso de orbitales de valencia y una deficiencia de electrones.

Cuando los átomos individuales se juntan, sus orbitales de valencia se superponen, lo que facilita el libre movimiento de los electrones de un orbital a otro, creando un enlace entre todos los átomos metálicos. Estos electrones libres son la característica principal de un enlace metálico. No tiene saturación ni direccionalidad, ya que los electrones de valencia se distribuyen uniformemente por todo el cristal. La presencia de electrones libres en los metales explica algunas de sus propiedades físicas: brillo metálico, ductilidad, maleabilidad, conductividad térmica, opacidad.

Tipo de enlace covalente

Se forma entre un átomo de hidrógeno y un elemento que tiene alta electronegatividad. Hay enlaces de hidrógeno intra e intermoleculares. Este tipo de enlace covalente es el más débil; aparece debido a la acción de fuerzas electrostáticas. El átomo de hidrógeno tiene un radio pequeño, y cuando este electrón es desplazado o cedido, el hidrógeno se convierte en un ion positivo que actúa sobre el átomo con alta electronegatividad.

Entre las propiedades características de un enlace covalente se encuentran: saturación, direccionalidad, polarizabilidad, polaridad. Cada uno de estos indicadores tiene un significado específico para el compuesto que se está formando. Por ejemplo, la direccionalidad está determinada por la forma geométrica de la molécula.

enlace covalente(enlace atómico, enlace homeopolar): un enlace químico formado por la superposición (socialización) de nubes de electrones paravalentes. Las nubes electrónicas (electrones) que proporcionan comunicación se llaman par de electrones compartido.

Propiedades características Los enlaces covalentes (direccionalidad, saturación, polaridad, polarizabilidad) determinan las propiedades químicas y físicas de los compuestos.

La dirección de la conexión está determinada por la estructura molecular de la sustancia y la forma geométrica de su molécula. Los ángulos entre dos enlaces se llaman ángulos de enlace.

La saturabilidad es la capacidad de los átomos para formar un número limitado de enlaces covalentes. El número de enlaces formados por un átomo está limitado por el número de sus orbitales atómicos externos.

La polaridad del enlace se debe a la distribución desigual de la densidad electrónica debido a diferencias en la electronegatividad de los átomos. Sobre esta base, los enlaces covalentes se dividen en no polares y polares (no polares: una molécula diatómica consta de átomos idénticos (H 2, Cl 2, N 2) y las nubes de electrones de cada átomo se distribuyen simétricamente con respecto a estos átomos. ; polar: una molécula diatómica consta de diferentes átomos elementos quimicos, y la nube de electrones total se desplaza hacia uno de los átomos, formando así una asimetría de la distribución carga electrica en una molécula, generando un momento dipolar de la molécula).

La polarizabilidad de un enlace se expresa en el desplazamiento de los electrones del enlace bajo la influencia de un campo eléctrico externo, incluido el de otra partícula que reacciona. La polarizabilidad está determinada por la movilidad de los electrones. La polaridad y la polarizabilidad de los enlaces covalentes determinan la reactividad de las moléculas hacia los reactivos polares.

Comunicaciones educativas

Un enlace covalente está formado por un par de electrones compartidos entre dos átomos, y estos electrones deben ocupar dos orbitales estables, uno de cada átomo.

A + + B → A: B

Como resultado de la socialización, los electrones forman un nivel de energía lleno. Se forma un enlace si su energía total en este nivel es menor que en el estado inicial (y la diferencia de energía no será más que la energía del enlace).

Llenado de orbitales atómicos (a lo largo de los bordes) y moleculares (en el centro) de una molécula de H 2 con electrones. El eje vertical corresponde al nivel de energía, los electrones están indicados por flechas que reflejan sus espines.

Según la teoría de los orbitales moleculares, la superposición de dos orbitales atómicos conduce, en el caso más simple, a la formación de dos orbitales moleculares (MO): vinculando MO Y anti-aglutinante (aflojamiento) MO. Los electrones compartidos se encuentran en el MO de enlace de menor energía.

Tipos de enlace covalente

Hay tres tipos de enlaces químicos covalentes, que se diferencian en el mecanismo de formación:

1. enlace covalente simple. Para su formación, cada átomo aporta un electrón desapareado. Cuando se forma un enlace covalente simple, las cargas formales de los átomos permanecen sin cambios.

· Si los átomos que forman un enlace covalente simple son los mismos, entonces las verdaderas cargas de los átomos en la molécula también son las mismas, ya que los átomos que forman el enlace poseen igualmente un par de electrones compartido. Esta conexión se llama enlace covalente no polar. Las sustancias simples tienen este compuesto, por ejemplo: O 2, N 2, Cl 2. Pero no sólo los no metales del mismo tipo pueden formar covalentes. enlace no polar. Los elementos no metálicos cuya electronegatividad es de igual importancia también pueden formar un enlace covalente no polar, por ejemplo, en la molécula de PH 3 el enlace es covalente no polar, ya que el EO del hidrógeno es igual al EO del fósforo.

·Si los átomos son diferentes, entonces el grado de posesión de un par de electrones compartido está determinado por la diferencia en la electronegatividad de los átomos. Un átomo con mayor electronegatividad atrae con más fuerza hacia sí mismo un par de electrones enlazantes y su verdadera carga se vuelve negativa. Un átomo con menor electronegatividad adquiere, en consecuencia, una carga positiva de la misma magnitud. Si se forma un compuesto entre dos no metales diferentes, dicho compuesto se llama enlace polar covalente.

2. Vínculo donante-aceptador. Para formar este tipo de enlace covalente, ambos electrones son proporcionados por uno de los átomos: donante. El segundo de los átomos que intervienen en la formación de un enlace se llama aceptador. En la molécula resultante, la carga formal del donante aumenta en uno y la carga formal del aceptor disminuye en uno.

3. Conexión semipolar. Puede considerarse como un vínculo polar donante-aceptor. Este tipo de enlace covalente se forma entre un átomo con un par de electrones libres (nitrógeno, fósforo, azufre, halógenos, etc.) y un átomo con dos electrones desapareados (oxígeno, azufre). La formación de un enlace semipolar se produce en dos etapas:

1. Transferencia de un electrón de un átomo con un par de electrones solitario a un átomo con dos electrones desapareados. Como resultado, un átomo con un par de electrones libres se convierte en un catión radical (una partícula cargada positivamente con un electrón desapareado), y un átomo con dos electrones desapareados se convierte en un anión radical (una partícula cargada negativamente con un electrón desapareado). .

2. Compartir electrones desapareados (como en el caso de un enlace covalente simple).

Cuando se forma un enlace semipolar, un átomo con un par de electrones solitario aumenta su carga formal en uno, y un átomo con dos electrones desapareados disminuye su carga formal en uno.

Enlace σ y enlace π

Enlaces sigma (σ), pi (π): una descripción aproximada de los tipos de enlaces covalentes en las moléculas varias conexiones, el enlace σ se caracteriza por el hecho de que la densidad de la nube de electrones es máxima a lo largo del eje que conecta los núcleos de los átomos. Cuando se forma un enlace, se produce la llamada superposición lateral de las nubes de electrones y la densidad de la nube de electrones es máxima "arriba" y "debajo" del plano del enlace σ. Por ejemplo, tomemos etileno, acetileno y benceno.

En la molécula de etileno C 2 H 4 existe un doble enlace CH 2 = CH 2, su fórmula electrónica: H:C::C:H. Los núcleos de todos los átomos de etileno están ubicados en el mismo plano. Las tres nubes de electrones de cada átomo de carbono forman tres enlaces covalentes con otros átomos en el mismo plano (con ángulos entre ellos de aproximadamente 120°). La nube del cuarto electrón de valencia del átomo de carbono se encuentra encima y debajo del plano de la molécula. Estas nubes de electrones de ambos átomos de carbono, que se superponen parcialmente por encima y por debajo del plano de la molécula, forman un segundo enlace entre los átomos de carbono. El primer enlace covalente más fuerte entre átomos de carbono se llama enlace σ; el segundo enlace covalente, menos fuerte, se llama enlace -.

En una molécula de acetileno lineal

N-S≡S-N (N: S::: S: N)

Hay enlaces σ entre los átomos de carbono y de hidrógeno, un enlace σ entre dos átomos de carbono y dos enlaces σ entre los mismos átomos de carbono. Dos enlaces se encuentran por encima de la esfera de acción del enlace σ en dos planos mutuamente perpendiculares.

Los seis átomos de carbono de la molécula de benceno cíclico C 6 H 6 se encuentran en el mismo plano. Hay enlaces σ entre átomos de carbono en el plano del anillo; Cada átomo de carbono tiene los mismos enlaces con los átomos de hidrógeno. Los átomos de carbono gastan tres electrones para formar estos enlaces. Las nubes de cuartos electrones de valencia de los átomos de carbono, con forma de ocho, se encuentran perpendiculares al plano de la molécula de benceno. Cada una de estas nubes se superpone igualmente con las nubes de electrones de los átomos de carbono vecinos. En una molécula de benceno no se forman tres enlaces separados, sino uno solo. -sistema electrónico de seis electrones comunes a todos los átomos de carbono. Los enlaces entre los átomos de carbono de la molécula de benceno son exactamente iguales.

Ejemplos de sustancias con enlaces covalentes.

Un enlace covalente simple conecta átomos en las moléculas de gases simples (H 2, Cl 2, etc.) y compuestos (H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, HCl, etc.). Compuestos con un enlace donante-aceptor - amonio NH 4 +, anión tetrafluoroborato BF 4 - y otros compuestos con un enlace semipolar - óxido nitroso N 2 O, O - -PCl 3 +.

Los cristales con enlaces covalentes son dieléctricos o semiconductores. Ejemplos típicos cristales atómicos (los átomos en los que están interconectados por enlaces covalentes (atómicos) pueden ser diamante, germanio y silicio.

el unico persona conocida una sustancia con un ejemplo de enlace covalente entre un metal y un carbono es la cianocobalamina, conocida como vitamina B12.

enlace iónico- un enlace químico muy fuerte formado entre átomos con una gran diferencia (> 1,5 en la escala de Pauling) de electronegatividad, en el que el par de electrones común se transfiere completamente a un átomo con mayor electronegatividad. Esta es la atracción de iones como cuerpos con carga opuesta. . Un ejemplo es el compuesto CsF, cuyo “grado de ionicidad” es del 97%. Consideremos el método de formación utilizando cloruro de sodio NaCl como ejemplo. La configuración electrónica de los átomos de sodio y cloro se puede representar como: 11 Na 1s2 2s2 2p 6 3s1; 17 Cla 1s2 2s2 2p6 3s2 3р5. Estos son átomos con niveles de energía incompletos. Evidentemente, para completarlos, a un átomo de sodio le resulta más fácil ceder un electrón que ganar siete, y a un átomo de cloro le resulta más fácil ganar un electrón que ceder siete. Durante una interacción química, el átomo de sodio cede completamente un electrón y el átomo de cloro lo acepta. Esquemáticamente, esto se puede escribir de la siguiente manera: Na. - l e -> Na+ ion sodio, capa estable de ocho electrones 1s2 2s2 2p6 debido a la segunda nivel de energía. :Cl + 1е --> .Cl - ion cloro, capa estable de ocho electrones. Las fuerzas de atracción electrostática surgen entre los iones Na+ y Cl-, lo que da como resultado la formación de un compuesto. El enlace iónico es un caso extremo de polarización de un enlace covalente polar. Formado entre un metal típico y un no metal. En este caso, los electrones del metal se transfieren completamente al no metal. Se forman iones.

Si se forma un enlace químico entre átomos que tienen una diferencia de electronegatividad muy grande (EO > 1,7 según Pauling), entonces el par de electrones común se transfiere completamente al átomo con un EO mayor. El resultado de esto es la formación de un compuesto de iones con cargas opuestas:

Entre los iones resultantes se produce una atracción electrostática, lo que se denomina enlace iónico. O mejor dicho, este look es conveniente. De hecho, el enlace iónico entre átomos en su forma pura no se realiza en ninguna parte o casi en ninguna parte; de ​​hecho, el enlace es en parte iónico y en parte covalente; Al mismo tiempo, el enlace de iones moleculares complejos a menudo puede considerarse puramente iónico. Las diferencias más importantes entre los enlaces iónicos y otros tipos de enlaces químicos son la no direccionalidad y la no saturación. Es por eso que los cristales formados debido a enlaces iónicos gravitan hacia diferentes empaquetamientos densos de los iones correspondientes.

Características Estos compuestos tienen buena solubilidad en disolventes polares (agua, ácidos, etc.). Esto ocurre debido a las partes cargadas de la molécula. En este caso, los dipolos del disolvente son atraídos hacia los extremos cargados de la molécula y, como resultado, movimiento browniano, “desgarra” la molécula de la sustancia en pedazos y los rodea, impidiendo que se vuelvan a conectar. El resultado son iones rodeados por dipolos de disolvente.

Cuando tales compuestos se disuelven, generalmente se libera energía, ya que la energía total de los enlaces ion-solvente formados es mayor que la energía del enlace anión-catión. Las excepciones incluyen muchas sales. ácido nítrico(nitratos), que absorben calor cuando se disuelven (las soluciones se enfrían). Último hecho explicado sobre la base de leyes que se consideran en química física.

Arroz. 2.1. La formación de moléculas a partir de átomos va acompañada de redistribución de electrones de orbitales de valencia y conduce a ganar en energía, ya que la energía de las moléculas resulta ser menor que la energía de los átomos que no interactúan. La figura muestra un diagrama de la formación de un enlace químico covalente no polar entre átomos de hidrógeno.

§2 Enlace químico

En condiciones normales, el estado molecular es más estable que el estado atómico. (Figura 2.1). La formación de moléculas a partir de átomos va acompañada de una redistribución de electrones en los orbitales de valencia y conduce a una ganancia de energía, ya que la energía de las moléculas es menor que la energía de los átomos que no interactúan.(Apéndice 3). Las fuerzas que mantienen a los átomos en las moléculas se denominan colectivamente enlace químico.

El enlace químico entre átomos se realiza mediante electrones de valencia y es de naturaleza eléctrica. . Hay cuatro tipos principales de enlaces químicos: covalente,iónico,metal Y hidrógeno.

1 enlace covalente

Un enlace químico realizado por pares de electrones se llama atómico o covalente. . Los compuestos con enlaces covalentes se llaman atómicos o covalentes. .

Cuando se produce un enlace covalente, se produce una superposición de nubes de electrones de átomos que interactúan, acompañada de la liberación de energía (figura 2.1). En este caso, aparece una nube con una mayor densidad de carga negativa entre los núcleos atómicos cargados positivamente. Debido a la acción de las fuerzas de atracción de Coulomb entre cargas diferentes, un aumento en la densidad de la carga negativa favorece el acercamiento de los núcleos.

Un enlace covalente está formado por electrones desapareados en las capas externas de los átomos. . En este caso, se forman electrones con espines opuestos. par de electrones(Fig. 2.2), común a los átomos que interactúan. Si ha surgido un enlace covalente (un par de electrones común) entre los átomos, entonces se llama simple, doble, doble, etc.

La energía es una medida de la fuerza de un enlace químico. mi sv gastado en romper el enlace (ganancia de energía al formar un compuesto a partir de átomos individuales). Esta energía generalmente se mide por 1 mol. sustancias y se expresan en kilojulios por mol (kJ∙mol –1). La energía de un enlace covalente simple se encuentra en el rango de 200 a 2000 kJmol –1.

Arroz. 2.2. El enlace covalente es el más vista general Enlace químico que surge debido al intercambio de un par de electrones a través de un mecanismo de intercambio. (A), cuando cada uno de los átomos que interactúan suministra un electrón, o mediante un mecanismo donante-aceptor (b) cuando un par de electrones es compartido por un átomo (donante) con otro átomo (aceptor).

Un enlace covalente tiene las propiedades saturación y enfocar . Se entiende por saturación de un enlace covalente la capacidad de los átomos para formar un número limitado de enlaces con sus vecinos, determinado por el número de sus electrones de valencia desapareados. La direccionalidad de un enlace covalente refleja el hecho de que las fuerzas que mantienen a los átomos cerca unos de otros se dirigen a lo largo de la línea recta que conecta los núcleos atómicos. Además, El enlace covalente puede ser polar o no polar. .

En caso no polar En un enlace covalente, la nube de electrones formada por un par común de electrones se distribuye en el espacio de forma simétrica con respecto a los núcleos de ambos átomos. Se forma un enlace covalente apolar entre átomos de sustancias simples, por ejemplo, entre átomos idénticos de gases que forman moléculas diatómicas (O 2, H 2, N 2, Cl 2, etc.).

En caso polar En un enlace covalente, la nube de electrones del enlace se desplaza hacia uno de los átomos. La formación de enlaces covalentes polares entre átomos es característica de sustancias complejas. Un ejemplo son las moléculas de compuestos inorgánicos volátiles: HCl, H 2 O, NH 3, etc.

El grado de desplazamiento de la nube de electrones total hacia uno de los átomos durante la formación de un enlace covalente. (grado de polaridad del enlace ) determinado principalmente por la carga de los núcleos atómicos y el radio de los átomos que interactúan .

Cuanto mayor es la carga de un núcleo atómico, con más fuerza atrae una nube de electrones. Al mismo tiempo, cuanto mayor es el radio del átomo, más débiles se mantienen los electrones externos cerca del núcleo atómico. El efecto combinado de estos dos factores se expresa en la diferente capacidad de los diferentes átomos para "atraer" la nube de enlaces covalentes hacia sí mismos.

La capacidad de un átomo en una molécula para atraer electrones hacia sí mismo se llama electronegatividad. . Así, la electronegatividad caracteriza la capacidad de un átomo para polarizar un enlace covalente: cuanto mayor es la electronegatividad de un átomo, más fuertemente se desplaza hacia él la nube de electrones del enlace covalente .

Se han propuesto varios métodos para cuantificar la electronegatividad. En este caso, el significado físico más claro lo tiene el método propuesto por el químico estadounidense Robert S. Mulliken, quien determinó la electronegatividad.  de un átomo como la mitad de la suma de su energía mi mi afinidad electrónica y energía mi i ionización del átomo:

. (2.1)

Energía de ionización de un átomo es la energía que se debe gastar para “arrancarle” un electrón y trasladarlo a una distancia infinita. La energía de ionización se determina mediante la fotoionización de átomos o bombardeando átomos con electrones acelerados en un campo eléctrico. El valor más pequeño de la energía de los fotones o electrones que resulta suficiente para ionizar los átomos se llama energía de ionización. mi i. Esta energía suele expresarse en electronvoltios (eV): 1 eV = 1,610 –19 J.

Los átomos están más dispuestos a ceder electrones externos. rieles, que contienen una pequeña cantidad de electrones desapareados (1, 2 o 3) en la capa exterior. Estos átomos tienen la energía de ionización más baja. Así, la magnitud de la energía de ionización puede servir como medida de la mayor o menor “metalicidad” de un elemento: cuanto menor es la energía de ionización, más pronunciada es la metalpropiedades elemento.

En el mismo subgrupo del sistema periódico de elementos de D.I. Mendeleev, con un aumento en el número atómico de un elemento, su energía de ionización disminuye (Tabla 2.1), lo que se asocia con un aumento en el radio atómico (Tabla 1.2), y , en consecuencia, con un debilitamiento del enlace de los electrones externos con el núcleo. Para elementos del mismo período, la energía de ionización aumenta al aumentar el número atómico. Esto se debe a una disminución del radio atómico y un aumento de la carga nuclear.

Energía mi mi, que se libera cuando se añade un electrón a un átomo libre, se llama afinidad electrónica(también expresado en eV). La liberación (en lugar de la absorción) de energía cuando un electrón cargado se une a algunos átomos neutros se explica por el hecho de que los átomos más estables en la naturaleza son aquellos con capas externas llenas. Por lo tanto, para aquellos átomos cuyas capas están "un poco vacías" (es decir, faltan 1, 2 o 3 electrones antes de llenarse), es energéticamente favorable unir electrones a ellos mismos, convirtiéndose en iones cargados negativamente 1. Dichos átomos incluyen, por ejemplo, átomos de halógeno (Tabla 2.1), elementos del séptimo grupo (subgrupo principal) del sistema periódico de D.I. La afinidad electrónica de los átomos metálicos suele ser cero o negativa, es decir. Es energéticamente desfavorable para ellos adjuntar electrones adicionales; se requiere energía adicional para mantenerlos dentro de los átomos. La afinidad electrónica de los átomos de los no metales es siempre positiva y cuanto mayor, más cerca está el no metal de un gas noble (inerte) en la tabla periódica. Esto indica un aumento propiedades no metálicas a medida que nos acercamos al final del período.

De todo lo dicho, se desprende claramente que la electronegatividad (2.1) de los átomos aumenta en la dirección de izquierda a derecha para los elementos de cada período y disminuye en la dirección de arriba a abajo para los elementos del mismo grupo del periódico de Mendeleev. sistema. Sin embargo, no es difícil comprender que para caracterizar el grado de polaridad de un enlace covalente entre átomos, lo importante no es el valor absoluto de la electronegatividad, sino la relación de electronegatividades de los átomos que forman el enlace. Es por eso en la práctica utilizan valores de electronegatividad relativa(Tabla 2.1), tomando la electronegatividad del litio como unidad.

Para caracterizar la polaridad de un enlace químico covalente, se utiliza la diferencia en la electronegatividad relativa de los átomos.. Normalmente, el enlace entre los átomos A y B se considera puramente covalente si |  A – B|0.5.