Химическая связь, электроотрицательность, валентность и степень окисления
Химическая связь — модель электростатического притяжения, объясняющая устойчивые структуры и свойства.
Цели обучения
- Объяснять ионную, ковалентную, металлическую и водородную связь.
- Различать обменный и донорно-акцепторный механизмы.
- Прогнозировать полярность связи по электроотрицательности.
- Различать валентность, заряд и степень окисления.
- Связывать тип связи и строение со свойствами.
1. Связь как энергетический баланс
Устойчивая структура возникает, когда при определённом расстоянии притяжение ядер и электронов превосходит отталкивание и понижает потенциальную энергию. Связь — не физическая палочка, а модель распределения электронов и электростатического взаимодействия. Реальные связи образуют непрерывный ряд.
2. Ковалентная связь и полярность
Ковалентная связь содержит общую электронную пару. При обменном механизме каждый атом предоставляет по электрону. При донорно-акцепторном механизме один атом предоставляет пару в свободную орбиталь другой частицы; после образования связь ведёт себя как ковалентная. Пример — образование аммония из $NH_3$ и $H^+$.
При близкой электроотрицательности связь неполярная. Разность электроотрицательностей смещает плотность к более электроотрицательному атому и создаёт $\delta^-$ и $\delta^+$. Полярные связи не гарантируют полярную молекулу: диполи могут взаимно компенсироваться из-за геометрии.
3. Ионная и металлическая связь
Ионная связь — притяжение противоположно заряженных ионов в протяжённой решётке, а не отдельная пара в кристалле. Ионные вещества часто твёрдые, хрупкие, тугоплавкие и проводят ток в расплаве или растворе, когда ионы подвижны.