Qu'est-ce qu'une liaison covalente, exemples. Liaison chimique. liaisons covalentes non polaires et polaires

Définition

Une liaison covalente est une liaison chimique formée par des atomes partageant leurs électrons de valence. Condition requise La formation d'une liaison covalente est le chevauchement d'orbitales atomiques (AO) sur lesquelles se trouvent les électrons de valence. Dans le cas le plus simple, le chevauchement de deux AO conduit à la formation de deux orbitales moléculaires (MO) : une MO de liaison et une MO anti-liante (anti-liaison). Les électrons partagés sont situés sur la liaison MO de plus faible énergie :

Communication éducative

Une liaison covalente(liaison atomique, liaison homéopolaire) - une liaison entre deux atomes due au partage électronique de deux électrons - un de chaque atome :

A. + B. -> A : B

Pour cette raison, la relation homéopolaire est directionnelle. La paire d'électrons qui réalise la liaison appartient simultanément aux deux atomes liés, par exemple :

	..		..						..
:	Cl	:	Cl	:			H	:	Ô	:	H
	..		..						..

Types de liaison covalente

Il existe trois types de liaisons chimiques covalentes, différant par le mécanisme de leur formation :

1. Liaison covalente simple. Pour sa formation, chaque atome fournit un électron non apparié. Lorsqu’une simple liaison covalente se forme, les charges formelles des atomes restent inchangées. Si les atomes formant une simple liaison covalente sont les mêmes, alors les véritables charges des atomes dans la molécule sont également les mêmes, puisque les atomes formant la liaison possèdent également une paire d'électrons partagée, une telle liaison est appelée covalente non polaire. lier. Si les atomes sont différents, alors le degré de possession d'une paire d'électrons partagée est déterminé par la différence d'électronégativité des atomes, l'atome ayant la plus grande électronégativité dans dans une plus grande mesure possède une paire d'électrons de liaison, et donc sa vraie charge a un signe négatif ; un atome avec une électronégativité inférieure acquiert une charge de même ampleur, mais avec un signe positif.

Les liaisons Sigma (σ)-, pi (π) sont une description approximative des types de liaisons covalentes dans les molécules de composés organiques ; la liaison σ est caractérisée par le fait que la densité du nuage électronique est maximale le long de l'axe de connexion ; les noyaux des atomes. Lorsqu'une liaison π est formée, ce que l'on appelle le chevauchement latéral des nuages ​​​​d'électrons se produit et la densité du nuage d'électrons est maximale « au-dessus » et « en dessous » du plan de liaison σ. Par exemple, prenons l’éthylène, l’acétylène et le benzène.

Dans la molécule d'éthylène C 2 H 4 il y a une double liaison CH 2 = CH 2, sa formule électronique : H:C::C:H. Les noyaux de tous les atomes d’éthylène sont situés dans le même plan. Les trois nuages ​​électroniques de chaque atome de carbone forment trois liaisons covalentes avec d'autres atomes dans le même plan (avec des angles entre eux d'environ 120°). Le nuage du quatrième électron de valence de l'atome de carbone est situé au-dessus et au-dessous du plan de la molécule. De tels nuages ​​électroniques des deux atomes de carbone, se chevauchant partiellement au-dessus et au-dessous du plan de la molécule, forment une seconde liaison entre les atomes de carbone. La première liaison covalente, la plus forte, entre les atomes de carbone est appelée liaison σ ; la deuxième liaison covalente, la plus faible, est appelée liaison π.

Dans une molécule d'acétylène linéaire

N-S≡S-N (N : S : : S : N)

il existe des liaisons σ entre les atomes de carbone et d'hydrogène, une liaison σ entre deux atomes de carbone et deux liaisons π entre les mêmes atomes de carbone. Deux liaisons π sont situées au-dessus de la sphère d'action de la liaison σ dans deux plans mutuellement perpendiculaires.

Les six atomes de carbone de la molécule de benzène cyclique C 6 H 6 se trouvent dans le même plan. Il existe des liaisons σ entre les atomes de carbone dans le plan de l'anneau ; Chaque atome de carbone possède les mêmes liaisons avec les atomes d'hydrogène. Les atomes de carbone dépensent trois électrons pour établir ces liaisons. Les nuages ​​​​d'électrons de quatrième valence d'atomes de carbone, en forme de huit, sont situés perpendiculairement au plan de la molécule de benzène. Chacun de ces nuages ​​chevauche à parts égales les nuages ​​​​d’électrons des atomes de carbone voisins. Dans une molécule de benzène, ce ne sont pas trois liaisons π distinctes qui se forment, mais un seul système électronique π de six électrons, commun à tous les atomes de carbone. Les liaisons entre les atomes de carbone de la molécule de benzène sont exactement les mêmes.

Une liaison covalente se forme à la suite du partage d'électrons (pour former des paires d'électrons communes), qui se produit lors du chevauchement de nuages ​​​​d'électrons. La formation d’une liaison covalente implique les nuages ​​​​d’électrons de deux atomes. Il existe deux principaux types de liaisons covalentes :

• Une liaison covalente non polaire est formée entre des atomes d'un non-métal du même élément chimique. Les substances simples, par exemple O 2, ont une telle connexion ; N2 ; C12.
• Une liaison covalente polaire se forme entre des atomes de différents non-métaux.

voir également

Littérature

• "Dictionnaire encyclopédique chimique", M., " Encyclopédie soviétique", 1983, p. 264.

Chimie organique
Liste des composés organiques

Chimie structurale
Liaison chimique:	Aromaticité | Une liaison covalente| Liaison ionique | Connexion métallique | Liaison hydrogène | Lien donateur-accepteur | Tautomérie
Affichage de la structure :	Groupe fonctionnel | Formule développée | Formule chimique | Ligand
Propriétés électroniques :	Électronégativité | Affinité électronique | Énergie d'ionisation | Dipôle | Règle de l'octet
Stéréochimie:	Atome asymétrique | Isomérie | Configuration | Chiralité | Conformation

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• 2010.

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en métallurgie

La liaison chimique est un phénomène d'interaction d'atomes provoqué par le chevauchement de nuages ​​​​d'électrons de particules de liaison, qui s'accompagne d'une diminution de l'énergie totale du système. Le terme « structure chimique » a été introduit pour la première fois par A. M. Butlerov en 1861... ... Wikipédia

Ce n'est un secret pour personne que la chimie est une science plutôt complexe et diversifiée. Un tas de diverses réactions, réactifs, produits chimiques et autres termes complexes et déroutants - ils interagissent tous les uns avec les autres. Mais l'essentiel est que nous traitons de chimie tous les jours, peu importe si nous écoutons le professeur en classe et apprenons nouveau matériel ou nous préparons du thé, qui en général est aussi processus chimique.

On peut conclure que tu as juste besoin de connaître la chimie, le comprendre et savoir comment fonctionne notre monde ou certaines de ses parties est intéressant et, de surcroît, utile.

Nous devons maintenant traiter d'un terme tel qu'une liaison covalente, qui, soit dit en passant, peut être polaire ou non polaire. À propos, le mot « covalent » lui-même est dérivé du latin « co » – ensemble et « vales » – ayant une force.

Apparitions du terme

Commençons par le fait que Le terme « covalent » a été introduit pour la première fois en 1919 par Irving Langmuir - lauréat prix Nobel. Le concept de « covalent » implique une liaison chimique dans laquelle les deux atomes partagent des électrons, ce qu’on appelle la possession partagée. Ainsi, il diffère, par exemple, du métallique, dans lequel les électrons sont libres, ou de l'ionique, où l'un donne complètement des électrons à l'autre. Il convient de noter qu'il se forme entre des non-métaux.

Sur la base de ce qui précède, nous pouvons tirer une petite conclusion sur ce à quoi ressemble ce processus. Il apparaît entre les atomes en raison de la formation de paires d’électrons communes, et ces paires apparaissent aux sous-niveaux externes et pré-externes d’électrons.

Exemples, substances avec polarité :

Types de liaison covalente

Il existe également deux types : les liaisons polaires et, par conséquent, les liaisons non polaires. Nous analyserons les caractéristiques de chacun d'eux séparément.

Polaire covalente - formation

Que signifie le terme « polaire » ?

Ce qui arrive généralement, c'est que deux atomes ont une électronégativité différente, donc les électrons qu'ils partagent n'ont pas la même appartenance, mais sont toujours plus proches de l'un que de l'autre. Par exemple, une molécule de chlorure d'hydrogène, dans laquelle les électrons de la liaison covalente sont situés plus près de l'atome de chlore, car son électronégativité est supérieure à celle de l'hydrogène. Cependant, en réalité, la différence d’attraction électronique est suffisamment faible pour qu’un transfert complet d’électrons de l’hydrogène au chlore se produise.

En conséquence, lorsqu'elle est polaire, la densité électronique devient plus électronégative et une charge partielle négative apparaît dessus. À son tour, le noyau dont l’électronégativité est la plus faible développe respectivement une charge partielle positive.

Nous concluons: polaire se produit entre différents non-métaux qui diffèrent par leurs valeurs d'électronégativité, et les électrons sont situés plus près du noyau avec une plus grande électronégativité.

L'électronégativité est la capacité de certains atomes à attirer les électrons des autres, formant ainsi une réaction chimique.

Exemples de polaires covalentes, substances avec une liaison covalente polaire :

Formule d'une substance avec une liaison covalente polaire

Covalent non polaire, différence entre polaire et non polaire

Et enfin, non polaire, nous découvrirons bientôt de quoi il s’agit.

La principale différence entre non polaire et polaire- c'est la symétrie. Si dans le cas d'une liaison polaire, les électrons étaient situés plus près d'un atome, alors dans une liaison non polaire, les électrons étaient situés symétriquement, c'est-à-dire de manière égale par rapport aux deux.

Il est à noter que des phénomènes apolaires se produisent entre des atomes non métalliques d'un élément chimique.

Par exemple, substances avec des liaisons covalentes non polaires :

En outre, un ensemble d'électrons est souvent appelé simplement un nuage d'électrons. Sur cette base, nous concluons que le nuage électronique de communication, qui forme une paire commune d'électrons, est réparti dans l'espace de manière symétrique ou uniforme par rapport aux noyaux des deux.

Exemples de liaison covalente non polaire et schéma de formation d'une liaison covalente non polaire

Mais il est également utile de savoir faire la distinction entre les covalents polaires et non polaires.

Covalent non polaire- ce sont toujours des atomes de la même substance. H2. CL2.

Cet article est terminé, maintenant nous savons ce qu'est ce processus chimique, nous savons comment le définir et ses variétés, nous connaissons les formules de formation des substances, et en général un peu plus sur notre monde complexe, réussite en chimie et formation de nouvelles formules.

Une liaison chimique est l'interaction de particules (ions ou atomes) qui se produit lors du processus d'échange d'électrons situés au dernier niveau électronique. Il existe plusieurs types de telles liaisons : covalentes (elles sont divisées en non polaires et polaires) et ioniques. Dans cet article, nous nous attarderons plus en détail sur le premier type de liaisons chimiques - les liaisons covalentes. Et pour être plus précis, sous sa forme polaire.

Une liaison covalente polaire est une liaison chimique entre les nuages ​​d’électrons de valence des atomes voisins. Le préfixe « ko- » signifie en dans ce cas« ensemble », et le radical « valence » est traduit par force ou capacité. Les deux électrons qui se lient l’un à l’autre sont appelés une paire d’électrons.

Histoire

Le terme a été utilisé pour la première fois dans un contexte scientifique par le chimiste lauréat du prix Nobel Irving Lenngrum. Cela s'est produit en 1919. Dans ses travaux, le scientifique a expliqué qu'une liaison dans laquelle sont observés des électrons communs à deux atomes est différente d'une liaison métallique ou ionique. Cela signifie qu'il nécessite un nom distinct.

Plus tard, déjà en 1927, F. London et W. Heitler, prenant comme exemple la molécule d'hydrogène comme modèle chimique et physique le plus simple, décrivèrent une liaison covalente. Ils ont abordé le sujet par l’autre bout et ont étayé leurs observations en utilisant la mécanique quantique.

L'essence de la réaction

Le processus de conversion de l'hydrogène atomique en hydrogène moléculaire est une réaction chimique typique dont le signe qualitatif est le dégagement important de chaleur lorsque deux électrons se combinent. Cela ressemble à ceci : deux atomes d’hélium se rapprochent, chacun ayant un électron sur son orbite. Ensuite, ces deux nuages ​​se rapprochent et en forment un nouveau, semblable à une coquille d’hélium, dans laquelle tournent déjà deux électrons.

Les couches électroniques terminées sont plus stables que les couches incomplètes, leur énergie est donc nettement inférieure à celle de deux atomes séparés. Lorsqu’une molécule se forme, l’excès de chaleur est dissipé dans l’environnement.

Classification

En chimie, il existe deux types de liaisons covalentes :

1. Liaison covalente non polaire formée entre deux atomes du même élément non métallique, tel que l'oxygène, l'hydrogène, l'azote ou le carbone.
2. Une liaison covalente polaire se produit entre des atomes de différents non-métaux. Un bon exemple pourrait être une molécule de chlorure d’hydrogène. Lorsque les atomes de deux éléments se combinent, l’électron non apparié de l’hydrogène est partiellement transféré au dernier niveau électronique de l’atome de chlore. Ainsi, une charge positive se forme sur l'atome d'hydrogène et une charge négative sur l'atome de chlore.

Lien donateur-accepteur est aussi un type de liaison covalente. Cela réside dans le fait qu'un atome de la paire fournit les deux électrons, devenant ainsi un donneur, et l'atome qui les reçoit est donc considéré comme un accepteur. Lorsqu'une liaison se forme entre des atomes, la charge du donneur augmente de un et celle de l'accepteur diminue.

Connexion semipolaire - e e peut être considéré comme un sous-type de donneur-accepteur. Ce n'est que dans ce cas que les atomes s'unissent, dont l'un a une orbitale électronique complète (halogènes, phosphore, azote) et le second - deux électrons non appariés (oxygène). La formation d'une connexion se déroule en deux étapes :

• premièrement, un électron est retiré de la paire isolée et ajouté aux paires non appariées ;
• l'union des électrodes non appariées restantes, c'est-à-dire qu'une liaison polaire covalente est formée.

Propriétés

Une liaison covalente polaire possède ses propres propriétés physiques et chimiques, telles que la directionnalité, la saturation, la polarité et la polarisabilité. Ils déterminent les caractéristiques des molécules résultantes.

La direction de la liaison dépend de la future structure moléculaire de la substance résultante, à savoir de la forme géométrique que forment les deux atomes lors de leur jonction.

La saturation montre combien de liaisons covalentes un atome d'une substance peut former. Ce nombre est limité par le nombre d'orbitales atomiques externes.

La polarité d’une molécule est due au fait que le nuage électronique formé de deux électrons différents est inégal sur toute sa circonférence. Cela est dû à la différence de charge négative dans chacun d’eux. C'est cette propriété qui détermine si une liaison est polaire ou non polaire. Lorsque deux atomes du même élément se combinent, le nuage électronique est symétrique, ce qui signifie que la liaison covalente est non polaire. Et si les atomes s'unissaient différents éléments, alors un nuage d'électrons asymétrique se forme, ce qu'on appelle le moment dipolaire de la molécule.

La polarisabilité reflète la manière dont les électrons d'une molécule sont déplacés sous l'influence d'agents physiques ou chimiques externes, tels qu'un champ électrique ou magnétique ou d'autres particules.

Les deux dernières propriétés de la molécule résultante déterminent sa capacité à réagir avec d'autres réactifs polaires.

Liaison sigma et liaison pi

La formation de ces liaisons dépend de la distribution de la densité électronique dans le nuage électronique lors de la formation de la molécule.

Une liaison sigma se caractérise par la présence d'une accumulation dense d'électrons le long de l'axe reliant les noyaux des atomes, c'est-à-dire dans le plan horizontal.

La liaison pi est caractérisée par le compactage des nuages ​​​​d'électrons au point de leur intersection, c'est-à-dire au-dessus et en dessous du noyau atomique.

Visualisation de la relation dans l'enregistrement de formule

Par exemple, nous pouvons prendre l’atome de chlore. Son niveau électronique le plus externe contient sept électrons. Dans la formule, ils sont disposés en trois paires et un électron non apparié autour du symbole de l'élément sous forme de points.

Si vous écrivez une molécule de chlore de la même manière, vous verrez que deux électrons non appariés ont formé une paire commune à deux atomes ; Dans ce cas, chacun d’eux a reçu huit électrons.

Règle d'octet-doublet

Le chimiste Lewis, qui a proposé comment se forme une liaison covalente polaire, a été le premier de ses collègues à formuler une règle expliquant la stabilité des atomes lorsqu'ils sont combinés en molécules. Son essence réside dans le fait que des liaisons chimiques entre atomes se forment lorsqu’un nombre suffisant d’électrons sont partagés pour former une configuration électronique similaire aux atomes des éléments nobles.

Autrement dit, lors de la formation des molécules, afin de les stabiliser, il est nécessaire que tous les atomes aient un niveau électronique externe complet. Par exemple, les atomes d'hydrogène, se combinant en une molécule, répètent la couche électronique de l'hélium, les atomes de chlore deviennent similaires au niveau électronique à l'atome d'argon.

Longueur du lien

Une liaison polaire covalente, entre autres, se caractérise par une certaine distance entre les noyaux des atomes qui forment la molécule. Ils sont si éloignés les uns des autres que l’énergie de la molécule est minime. Pour y parvenir, il est nécessaire que les nuages ​​​​d’électrons des atomes se chevauchent autant que possible. Il existe un modèle directement proportionnel entre la taille des atomes et la longueur de la liaison. Plus l’atome est gros, plus la liaison entre les noyaux est longue.

Une option est possible lorsqu'un atome forme non pas une, mais plusieurs liaisons polaires covalentes. Ensuite, des angles de liaison se forment entre les noyaux. Ils peuvent aller de quatre-vingt-dix à cent quatre-vingts degrés. Ils déterminent formule géométrique molécules.

Rarement substances chimiques sont constitués d’atomes individuels et non liés d’éléments chimiques. Dans des conditions normales, seul un petit nombre de gaz appelés gaz rares ont cette structure : l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon et le radon. Le plus souvent, les substances chimiques ne sont pas constituées d’atomes isolés, mais de leurs combinaisons en divers groupes. De telles associations d’atomes peuvent compter quelques atomes, des centaines, des milliers, voire davantage. La force qui maintient ces atomes dans de tels groupes est appelée Grande Encyclopédie Soviétique.

En d'autres termes, on peut dire qu'une liaison chimique est une interaction qui assure la connexion d'atomes individuels en structures plus complexes (molécules, ions, radicaux, cristaux, etc.).

La raison de la formation d'une liaison chimique est que l'énergie des structures plus complexes est inférieure à l'énergie totale des atomes individuels qui la forment.

Ainsi, en particulier, si l'interaction des atomes X et Y produit une molécule XY, cela signifie que l'énergie interne des molécules de cette substance est inférieure à l'énergie interne des atomes individuels à partir desquels elle a été formée :

E(XY)< E(X) + E(Y)

Pour cette raison, lorsque des liaisons chimiques se forment entre des atomes individuels, de l’énergie est libérée.

Électrons de la couche électronique externe ayant la plus faible énergie de liaison avec le noyau, appelés valence. Par exemple, dans le bore, ce sont des électrons du 2ème niveau d'énergie - 2 électrons pour 2 s- orbitales et 1 par 2 p-orbitales :

Lorsqu'une liaison chimique se forme, chaque atome tend à obtenir la configuration électronique des atomes de gaz rares, c'est-à-dire de sorte qu'il y a 8 électrons dans sa couche électronique externe (2 pour les éléments de la première période). Ce phénomène est appelé la règle de l'octet.

Il est possible pour les atomes d’atteindre la configuration électronique d’un gaz rare si initialement des atomes uniques partagent certains de leurs électrons de valence avec d’autres atomes. Dans ce cas, des paires d’électrons communes se forment.

Selon le degré de partage électronique, on peut distinguer des liaisons covalentes, ioniques et métalliques.

Une liaison covalente

Les liaisons covalentes se produisent le plus souvent entre des atomes d'éléments non métalliques. Si les atomes non métalliques formant une liaison covalente appartiennent à différents éléments chimiques, une telle liaison est appelée liaison covalente polaire. La raison de ce nom réside dans le fait que les atomes de différents éléments ont également des capacités différentes à attirer une paire d'électrons commune. Évidemment, cela conduit à un déplacement de la paire d'électrons commune vers l'un des atomes, ce qui entraîne la formation d'une charge partielle négative sur celle-ci. À son tour, une charge positive partielle se forme sur l’autre atome. Par exemple, dans une molécule de chlorure d’hydrogène, la paire d’électrons est déplacée de l’atome d’hydrogène vers l’atome de chlore :

Exemples de substances avec des liaisons covalentes polaires :

CCl 4, H 2 S, CO 2, NH 3, SiO 2, etc.

Une liaison covalente non polaire se forme entre des atomes non métalliques du même élément chimique. Puisque les atomes sont identiques, leur capacité à attirer les électrons partagés est également la même. A cet égard, aucun déplacement de la paire électronique n'est observé :

Le mécanisme ci-dessus pour la formation d'une liaison covalente, lorsque les deux atomes fournissent des électrons pour former des paires d'électrons communes, est appelé échange.

Il existe également un mécanisme donneur-accepteur.

Lorsqu'une liaison covalente est formée par le mécanisme donneur-accepteur, une paire d'électrons partagée est formée en raison de l'orbitale remplie d'un atome (avec deux électrons) et de l'orbitale vide d'un autre atome. Un atome qui fournit une paire d’électrons non liants est appelé donneur, et un atome avec une orbitale vacante est appelé accepteur. Les atomes qui ont des paires d'électrons, par exemple N, O, P, S, agissent comme donneurs de paires d'électrons.

Par exemple, selon le mécanisme donneur-accepteur, la formation du quatrième covalent Connexions NH dans le cation ammonium NH 4 + :

En plus de la polarité, les liaisons covalentes sont également caractérisées par l'énergie. L’énergie de liaison est l’énergie minimale requise pour rompre une liaison entre atomes.

L'énergie de liaison diminue avec l'augmentation des rayons des atomes liés. Puisque nous savons que les rayons atomiques augmentent dans les sous-groupes, nous pouvons, par exemple, conclure que la force de la liaison halogène-hydrogène augmente dans la série :

SALUT< HBr < HCl < HF

De plus, l'énergie de la liaison dépend de sa multiplicité : plus la multiplicité de la liaison est grande, plus son énergie est grande. La multiplicité des liaisons fait référence au nombre de paires d'électrons partagées entre deux atomes.

Liaison ionique

Une liaison ionique peut être considérée comme un cas extrême de liaison covalente polaire. Si, dans une liaison covalente-polaire, la paire d'électrons commune est partiellement déplacée vers l'un des deux atomes, alors dans une liaison ionique, elle est presque entièrement « donnée » à l'un des atomes. L'atome qui donne un ou plusieurs électrons acquiert une charge positive et devient cation, et l'atome qui lui a pris des électrons acquiert une charge négative et devient anion.

Ainsi, liaison ionique est une liaison formée en raison de l’attraction électrostatique des cations vers les anions.

La formation de ce type de liaison est typique lors de l'interaction d'atomes de métaux typiques et de non-métaux typiques.

Par exemple, le fluorure de potassium. Le cation potassium est formé par la suppression d'un électron d'un atome neutre, et l'ion fluor est formé par l'ajout d'un électron à l'atome de fluor :

Une force d’attraction électrostatique apparaît entre les ions résultants, entraînant la formation d’un composé ionique.

Lorsqu'une liaison chimique s'est formée, les électrons de l'atome de sodium sont passés à l'atome de chlore et des ions de charges opposées se sont formés, qui ont un niveau d'énergie externe complet.

Il a été établi que les électrons de l’atome métallique ne sont pas complètement détachés, mais sont simplement déplacés vers l’atome de chlore, comme dans une liaison covalente.

La plupart des composés binaires contenant des atomes métalliques sont ioniques. Par exemple, oxydes, halogénures, sulfures, nitrures.

La liaison ionique se produit également entre des cations simples et des anions simples (F −, Cl −, S 2-), ainsi qu'entre des cations simples et des anions complexes (NO 3 −, SO 4 2-, PO 4 3-, OH −). Par conséquent, les composés ioniques comprennent les sels et les bases (Na 2 SO 4, Cu(NO 3) 2, (NH 4) 2 SO 4), Ca(OH) 2, NaOH)

Connexion métallique

Ce type de liaison se forme dans les métaux.

Les atomes de tous les métaux ont des électrons dans leur couche électronique externe qui ont une faible énergie de liaison avec le noyau de l'atome. Pour la plupart des métaux, le processus de perte d’électrons externes est énergétiquement favorable.

En raison d'une si faible interaction avec le noyau, ces électrons dans les métaux sont très mobiles et le processus suivant se produit continuellement dans chaque cristal métallique :

М 0 — ne − = M n + ,

où M 0 est un atome de métal neutre et M n + un cation du même métal. La figure ci-dessous fournit une illustration des processus en cours.

C'est-à-dire que les électrons « se précipitent » à travers un cristal métallique, se détachant d'un atome métallique, formant un cation à partir de celui-ci, rejoignant un autre cation, formant un atome neutre. Ce phénomène était appelé « vent électronique » et la collection d’électrons libres dans un cristal d’atome non métallique était appelée « gaz électronique ». Ce type d'interaction entre les atomes métalliques est appelé liaison métallique.

Liaison hydrogène

Si un atome d'hydrogène dans une substance est lié à un élément à forte électronégativité (azote, oxygène ou fluor), cette substance est caractérisée par un phénomène appelé liaison hydrogène.

Puisqu'un atome d'hydrogène est lié à un atome électronégatif, une charge partielle positive se forme sur l'atome d'hydrogène et une charge partielle négative se forme sur l'atome de l'élément électronégatif. À cet égard, l’attraction électrostatique devient possible entre un atome d’hydrogène partiellement chargé positivement d’une molécule et un atome électronégatif d’une autre. Par exemple, des liaisons hydrogène sont observées pour les molécules d'eau :

C'est la liaison hydrogène qui explique le point de fusion anormalement élevé de l'eau. En plus de l'eau, de fortes liaisons hydrogène se forment également dans des substances telles que le fluorure d'hydrogène, l'ammoniac, les acides contenant de l'oxygène, les phénols, les alcools et les amines.

L'idée de former une liaison chimique à l'aide d'une paire d'électrons appartenant aux deux atomes connectés a été exprimée en 1916 par le physicien-chimiste américain J. Lewis.

Des liaisons covalentes existent entre les atomes des molécules et des cristaux. Cela se produit à la fois entre des atomes identiques (par exemple, dans des molécules H2, Cl2, O2, dans un cristal de diamant) et entre des atomes différents (par exemple, dans des molécules H2O et NH3, dans des cristaux de SiC). Presque toutes les liaisons dans les molécules de composés organiques sont covalentes (C-C, C-H, C-N, etc.).

Il existe deux mécanismes pour la formation de liaisons covalentes :

1) échange ;

2) donneur-accepteur.

Mécanisme d'échange de formation de liaisons covalentesréside dans le fait que chacun des atomes de connexion fournit un électron non apparié pour la formation d'une paire d'électrons commune (liaison). Les électrons des atomes en interaction doivent avoir des spins opposés.

Considérons, par exemple, la formation d'une liaison covalente dans une molécule d'hydrogène. Lorsque les atomes d'hydrogène se rapprochent, leurs nuages ​​​​d'électrons pénètrent les uns dans les autres, ce qu'on appelle le chevauchement des nuages ​​​​d'électrons (Fig. 3.2), la densité électronique entre les noyaux augmente. Les noyaux s'attirent. En conséquence, l’énergie du système diminue. Lorsque les atomes se rapprochent beaucoup, la répulsion des noyaux augmente. Par conséquent, il existe une distance optimale entre les noyaux (longueur de liaison l), à laquelle le système a une énergie minimale. Dans cet état, de l’énergie est libérée, appelée énergie de liaison E St.

Riz. 3.2. Schéma du chevauchement des nuages ​​d'électrons lors de la formation d'une molécule d'hydrogène

Schématiquement, la formation d'une molécule d'hydrogène à partir d'atomes peut être représentée comme suit (un point signifie un électron, une ligne signifie une paire d'électrons) :

N + N→N : N ou N + N→N - N.

DANS vue générale pour les molécules AB d'autres substances :

A + B = A : B.

Mécanisme donneur-accepteur de formation de liaisons covalentesréside dans le fait qu'une particule - le donneur - représente une paire d'électrons pour former une liaison, et la seconde - l'accepteur - représente une orbitale libre :

A : + B = A : B.

donneur accepteur

Considérons les mécanismes de formation de liaisons chimiques dans la molécule d'ammoniac et l'ion ammonium.

1. Éducation

L'atome d'azote a sur sa face externe niveau d'énergie deux électrons appariés et trois électrons non appariés :

L’atome d’hydrogène du sous-niveau s possède un électron non apparié.

Dans la molécule d'ammoniac, les électrons 2p non appariés de l'atome d'azote forment trois paires d'électrons avec les électrons de 3 atomes d'hydrogène :

.

Dans la molécule NH 3, 3 liaisons covalentes se forment selon le mécanisme d'échange.

2. Formation d'un ion complexe - ion ammonium.

NH 3 + HCl = NH 4 Cl ou NH 3 + H + = NH 4 +

L’atome d’azote reste avec un doublet non liant, c’est-à-dire deux électrons avec des spins antiparallèles sur une orbitale atomique. L’orbitale atomique de l’ion hydrogène ne contient aucun électron (orbitale vacante). Lorsqu’une molécule d’ammoniac et un ion hydrogène se rapprochent, une interaction se produit entre la paire d’électrons libres de l’atome d’azote et l’orbitale vacante de l’ion hydrogène. La paire libre d'électrons devient commune aux atomes d'azote et d'hydrogène, et une liaison chimique se produit selon le mécanisme donneur-accepteur. L'atome d'azote de la molécule d'ammoniac est le donneur et l'ion hydrogène est l'accepteur :

.

Il convient de noter que dans l'ion NH 4 +, les quatre liaisons sont équivalentes et indiscernables, par conséquent, dans l'ion, la charge est délocalisée (dispersée) dans tout le complexe ;

Les exemples considérés montrent que la capacité d'un atome à former des liaisons covalentes est déterminée non seulement par des nuages ​​​​à un électron, mais également par des nuages ​​​​à 2 électrons ou par la présence d'orbitales libres.

Selon le mécanisme donneur-accepteur, des liaisons se forment dans des composés complexes : - ;

2+ ;

2- etc

Une liaison covalente a les propriétés suivantes :

-saturation ;