H2s тип химической связи и схема образования. Химическая связь

Вариант 1

1. Выберите химические элементы-металлы и запишите их символы: фосфор, кальций, бор, литий, магний, азот.

2. Определите химический элемент с электронной схемой атома

3. Определите тип связи в веществах: хлориде натрия NaCl, водороде H₂, хлороводороде HCl.

4. Составьте схему образования связи для одного из веществ, указанных в задании 3.

Вариант 2

1. Выберите химические элементы-неметаллы и запишите их символы: натрий, водород, сера, кислород, алюминий, углерод.

2. Запишите схему электронного строения атома углерода.

3. Определите тип связи в веществах: фториде натрия NaF, хлоре Cl₂, фтороводороде HF.

4. Составьте схему образования связи для двух из указанных в задании 3 веществ.

Вариант 3

1. Расположите знаки химических элементов: Br, F, I, Cl в порядке увеличения неметаллических свойств. Ответ поясните.

2. Дополните схему электронного строения атома
Определите химический элемент, число протонов и нейтронов в ядре его атома.

3. Определите типы химической связи и запишите схемы образования для веществ: хлорида магния MgCl₂, фтора F₂, сероводорода H₂S.

Вариант 4

1. Расположите знаки химических элементов: Li, K, Na, Mg в порядке увеличения металлических свойств. Ответ поясните.

2. По электронной схеме атома определите химический элемент, число протонов и нейтронов в его ядре.

3. Определите тип химической связи и запишите схемы их образования для веществ: хлорида кальция CaCl₂, азота N₂, воды H₂O.

Единой теории химической связи не существует, условно химическую связь делят на ковалентную (универсальный вид связи), ионную(частный случай ковалентной связи), металлическую и водородную.

Ковалентная связь

Образование ковалентной связи возможно по трем механизмам: обменному, донорно-акцепторному и дативному (Льюиса).

Согласно обменному механизму образование ковалентной связи происходит за счет обобществления общих электронных пар. При этом каждый атом стремится приобрести оболочку инертного газа, т.е. получить завершенный внешний энергетический уровень. Образование химической связи по обменному типу изображают с использованием формул Льюиса, в которых каждый валентный электрон атома изображают точками (рис. 1).

Рис. 1 Образование ковалентной связи в молекуле HCl по обменному механизму

С развитием теории строения атома и квантовой механики образование ковалентной связи представляют, как перекрывание электронных орбиталей (рис. 2).

Рис. 2. Образование ковалентной связи за счет перекрывания электронных облаков

Чем больше перекрывание атомных орбиталей, тем прочнее связь, меньше длина связи и больше ее энергия. Ковалентная связь может образовываться за счет перекрывания разных орбиталей. В результате перекрывания s-s, s-p орбиталей, а также d-d, p-p, d-p орбиталей боковыми лопастями происходит образование – связи. Перпендикулярно линии, связывающей ядра 2-х атомов образуется – связь. Одна – и одна – связь способны образовывать кратную (двойную) ковалентную связь, характерную для органических веществ класса алкенов, алкадиенов и др. Одна – и две – связи образуют кратную (тройную) ковалентную связь, характерную для органических веществ класса алкинов (ацетиленов).

Образование ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму рассмотрим на примере катиона аммония:

NH 3 + H + = NH 4 +

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Атом азота имеет свободную неподеленную пару электронов (электроны не участвующие в образовании химических связей внутри молекулы), а катион водорода свободную орбиталь, поэтому они являются донором и акцептором электронов, соответственно.

Дативный механизм образования ковалентной связи рассмотрим на примере молекулы хлора.

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

Атом хлора имеет и свободную неподеленную пару электронов и вакантные орбитали, следовательно, может проявлять свойства и донора и акцептора. Поэтому при образовании молекулы хлора, один атом хлора выступает в роли донора, а другой – акцептора.

Главными характеристиками ковалентной связи являются: насыщаемость (насыщенные связи образуются тогда, когда атом присоединяет к себе столько электронов, сколько ему позволяют его валентные возможности; ненасыщенные связи образуются, когда число присоединенных электронов меньше валентных возможностей атома); направленность (эта величина связана с геометрий молекулы и понятием «валентного угла» — угла между связями).

Ионная связь

Соединений с чистой ионной связью не бывает, хотя под этим понимают такое химически связанное состояние атомов, в котором устойчивое электронное окружение атома создается при полном переходе общей электронной плотности к атому более электроотрицательного элемента. Ионная связь возможна только между атомами электроотрицательных и электроположительных элементов, находящихся в состоянии разноименно заряженных ионов – катионов и анионов.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Ионом называют электрически заряженные частицы, образуемые путем отрыва или присоединения электрона к атому.

При передаче электрона атомы металлов и неметаллов стремятся сформировать вокруг своего ядра устойчивую конфигурацию электронной оболочки. Атом неметалла создает вокруг своего ядра оболочку последующего инертного газа, а атом металла – предыдущего инертного газа (рис. 3).

Рис. 3. Образование ионной связи на примере молекулы хлорида натрия

Молекулы, в которых в чистом виде существует ионная связь встречаются в парообразном состоянии вещества. Ионная связь очень прочная, в связи с этим вещества с этой связью имеют высокую температуру плавления. В отличии от ковалентной для ионной связи не характерны направленность и насыщаемость, поскольку электрическое поле, создаваемое ионами, действует одинаково на все ионы за счет сферической симметрии.

Металлическая связью

Металлическая связь реализуется только в металлах – это взаимодействие, удерживающее атомы металлов в единой решетке. В образовании связи участвуют только валентные электроны атомов металла, принадлежащие всему его объему. В металлах от атомов постоянно отрываются электроны, которые перемещаются по всей массе металла. Атомы металла, лишенные электронов, превращаются в положительно заряженные ионы, которые стремятся принять к себе движущиеся электроны. Этот непрерывный процесс формирует внутри металла так называемый «электронный газ», который прочно связывает между собой все атомы металла (рис. 4).

Металлическая связь прочная, поэтому для металлов характерна высокая температура плавления, а наличие «электронного газа» придают металлам ковкость и пластичность.

Водородная связь

Водородная связь – это специфическое межмолекулярное взаимодействие, т.к. ее возникновение и прочность зависят от химической природы вещества. Она образуется между молекулами, в которых атом водорода связан с атомом, обладающим высокой электроотрицательностью (O, N, S). Возникновение водородной связи зависит от двух причин, во-первых, атом водорода, связанный с электроотрицательным атомом не имеет электронов и может легко внедряться в электронные облака других атомов, а, во-вторых, обладая валентной s-орбиталью, атом водорода способен принимать неподеленную пару электронов электроотрицательного атома и образовывать с ним связь по донорно акцепторному механизму.

Лови ответ.
1. а) в молекуле S2связь ковалентная неполярная, т.к. она образована атомами одного и того же элемента. Схема образования связи будет следующей:
Сера- элемент главной подгруппы VI группы. Ее атомы имеют по
6 электронов на внешней оболочке. Непарных электронов будет:
8-6 = 2.

Обозначим внешние электроны

или
S = S
б) в молекуле К2О связь ионная, т.к. она образована атомами эле-
ментов металла и неметалла.
Калий - элемент I группы главной подгруппы, металл. Его атому


Кислород- элемент главной подгруппы VI группы, неметалл. Его
атому легче принять 2 электрона, которых не хватает до завершения уровня, чем отдать 6 электронов:


ся ионов, оно равно 2(2∙1). Чтобы атомы калия отдали 2 электрона, их нужно взять 2, чтобы атомы кислорода смогли принять 2 электрона, необходим только 1 атом:

в) в молекуле H2Sсвязь ковалентная полярная, т.к. она образована
атомами элементов с различной ЭО. Схема образования связи будет следующей:
Сера- элемент главной подгруппы VI группы. Ее атомы имеют
по 6 электронов на внешней оболочке. Непарных электронов будет: 8-6=2.
Водород- элемент главной подгруппы 1 группы. Его атомы содер-
жат по 1 электрону на внешней оболочке. Непарным является 1 электрон (для атома водорода завершенным является двухэлектронный уровень).

Обозначим внешние электроны:

или

Общие электронные пары смещены к атому серы, как более элек-
троотрицательному

1. а) в молекуле N2связь ковалентная неполярная, т.к. она образована атомами одного и того же элемента. Схема образования связи следующая:

5 электронов на внешней оболочке. Непарных электронов: 8-5 = 3.
Обозначим внешние электроны:

или

или

б) в молекуле Li3N связь ионная, т.к. она образована атомами эле-
ментов металла и неметалла.
Литий - элемент главной подгруппы I группы, металл. Его атому
легче отдать 1 электрон, чем принять недостающие 7:

Азот- элемент главной подгруппы V группы, неметалл. Его атому
легче принять 3 электрона, которых не хватает до завершения внешнего уровня, чем отдать пять электронов с внешнего уровня:

Найдем наименьшее общее кратное между зарядами образовавших-
ся ионов, оно равно 3(3 1). Чтобы атомы лития отдали 3 электрона, необходимо 3 атома, чтобы атомы азота смогли принять 3 электрона, необходим только один атом:

в) в молекуле NCI3связь ковалентная полярная, т.к. она образована
атомами элементов-неметаллов с различными значениями ЭО. Схема образования связи следующая:
Азот- элемент главной подгруппы V группы. Его атомы имеют
по 5 электронов на внешней оболочке. Непарных электронов будет: 8-5=3.
Хлор- элемент главной подгруппы VII группы. Его атомы содер-
жат по 7 электронов на внешней оболочке. Непарным остается 1 электрон.

Обозначим внешние электроны:

Общие электронные пары смещены к атому азота, как более элек-
троотрицательному: