Ковалентная связь и ее образование. Полярная и неполярная ковалентная связь

Ковалентная связь - это химическая связь, образуется за счет общих электронных пар.

Рассмотрим механизм образования ковалентной связи на примере молекулы водорода . Атомы Водорода имеют электронную формулу:

При сближении двух атомов Водорода происходит взаимодействие двух электронов с антипаралельними спинами (электроны обозначаются стрелками, напрямленими в разные стороны) с формированием общей (разделенной) электронной пары.

Схему образования ковалентной связи можно также подать, обозначая неспаренный электрон внешнего уровня одной точкой, а общую электронную пару - двумя точками. Общую электронную пару, т.е. ковалентная связь, часто обозначают черточкой. Общая электронная пара образуется вследствие перекрытия -орбиталей атомов Водорода, при этом в области перекрывания орбиталей создается повышенная электронная плотность.

Рассмотрим образование ковалентной связи в молекуле хлора . Атомы Хлора имеют электронную формулу:

Атом Хлора имеет семь электронов на внешнем энергетическом уровне, причем на -подуровне находится один неспаренный электрон. При сближении двух атомов Хлора происходит перекрытие -орбиталей с неспареними электронами и образование общей электронной пары. У каждого атома Хлора в молекуле сохраняются три неподілені электронные пары (такие, принадлежащих одному атому).

В молекуле водорода , как и в молекуле хлора , образуется простой (одинарный) связь. Существуют молекулы, в которых между двумя атомами возникают две или три электронные пары. Такие ковалентные связи называют, соответственно, двойными или тройными. Общее название двойных и тройных связей - кратные связи.

Например, рассмотрим образование ковалентной связи в молекуле кислорода . Атомы Кислорода имеют электронную формулу:

Атом Кислорода имеет шесть электронов на внешнем энергетическом уровне, причем на -подуровне находится два неспаренных электрона. В образовании химической связи в молекуле берут участие по два электрона каждого атома Кислорода. В данном случае образуются две общие электронные пары (двойная связь). У каждого атома Кислорода в молекуле сохраняются две неподілені электронные пары.

При образовании ковалентной связи в молекуле водорода каждый из атомов Водорода приобретает устойчивой двохелектронної конфигурации за счет образования общей электронной пары. В других случаях при образовании ковалентной связи, например, в молекулах хлора и кислорода каждый из атомов приобретает устойчивой конфигурации, которая состоит из восьми электронов.

В случае всех трех рассматриваемых молекул (водорода, хлора и кислорода) ковалентная связь образовывался между атомами с одинаковой електронегативністю. Такое взаимодействие наблюдается при образовании простых веществ-неметаллов, молекулы которых состоят из двух одинаковых атомов. В этом случае общие электронные пары размещаются симметрично между ядрами атомов, которые соединяются. Вследствие этого образуются молекулы, в которых центры положительных и отрицательных зарядов совпадают.

Следовательно, ковалентная связь, которая образуется между атомами с одинаковой електронегативністю за счет общих электронных пар, называется ковалентной неполярным связью. Нужно запомнить, что такой тип химической связи образуется в простых веществах-неметалах. Примером веществ с ковалентной неполярным типом связи можно назвать фтор , бром , йод , азот .

Если атомы, что взаимодействуют, имеют разную электроотрицательности (атомы различных химических элементов), то общая электронная пара будет смещаться к атому с большей електронегативністю. При этом на атоме с большей електронегативністю формируется частичный отрицательный заряд (δ^-), а на атоме с меньшей електронегативністю - частичный положительный заряд (δ⁺). Эти частичные заряды по абсолютному значению меньше единицы.

Например, при образовании молекулы гидроген хлорида происходит перекрывание -орбитали атома Водорода и -орбитали атома Хлора. Общая электронная пара размещена несимметрично относительно центров атомов, которые взаимодействуют. Она смещается к более электроотрицательного Хлора. На атоме Хлора формируется частичный отрицательный заряд, а на атоме Водорода - частичный положительный заряд. В этом случае в молекуле центры положительных и отрицательных зарядов не совпадают. Такие молекулы называют полярными, или диполями. Диполь - это система из двух зарядов, которые являются одинаковыми по величине, но противоположными по знаку.

Следовательно, ковалентная связь, образующаяся между атомами, электроотрицательности которых отличаются, но незначительно, называют ковалентным полярным связью. Нужно запомнить, что такой тип химической связи образуется в сложных веществах, образованных атомами неметаллов. Как примеры веществ с ковалентной полярным типом связи можно назвать водород фторид , вода , аммиак , метан , карбон(IV) оксид .

Для молекулы с ковалентным типом химической связи можно записать электронную и структурная (графическая) формула. Электронная формула состоит из символов химических элементов, вокруг которых точками обозначены электроны внешнего уровня, а между атомами - общие электронные пары. Структурная (графическая) формула - это формула, в которой каждая общая электронная пара изображается черточкой. Как электронная, так и структурная формулы показывают порядок соединения атомов в молекуле, их взаимосвязь.