Agar o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning elektr manfiyligi sezilarli darajada farq qilsa (elektronmanfiylik farqi 2 dan katta: DEO>2), keyin elektronlardan biri deyarli butunlay boshqa atomga o'tadi, hosil bo'lishi bilan ionlari. Bunday ulanish deyiladi ionli.

Kimyoviy bog'lanishning asosiy turlari - kovalent, ionli va metall ulanishlar. Keling, ularni batafsil ko'rib chiqaylik.

kovalent kimyoviy bog'lanish

kovalent bog'lanish – bu kimyoviy bog'lanishdir tomonidan shakllangan umumiy elektron juft hosil bo'lishi A:B . Bunday holda, ikkita atom bir-biriga yopishib olish atom orbitallari. Kovalent bog'lanish elektromanfiylikdagi kichik farqli atomlarning o'zaro ta'siri natijasida hosil bo'ladi (qoida tariqasida, ikkita metall bo'lmaganlar orasida) yoki bitta elementning atomlari.

Kovalent bog'lanishning asosiy xossalari

• orientatsiya,
• to'yinganlik,
• qutblanish,
• qutblanish qobiliyati.

Ushbu bog'lanish xususiyatlari moddalarning kimyoviy va fizik xususiyatlariga ta'sir qiladi.

Aloqa yo'nalishi moddalarning kimyoviy tuzilishi va shaklini tavsiflaydi. Ikki bog'lanish orasidagi burchaklar bog'lanish burchaklari deb ataladi. Masalan, suv molekulasida H-O-H bog'lanish burchagi 104,45 o ga teng, shuning uchun suv molekulasi qutbli, metan molekulasida H-C-H bog'lanish burchagi 108 o 28 '.

To'yinganlik atomlarning cheklangan miqdordagi kovalent kimyoviy bog'lanish qobiliyatidir. Atom hosil qilishi mumkin bo'lgan bog'lanishlar soni deyiladi.

Polarlik bog'lanishlar har xil elektr manfiyligi bo'lgan ikki atom o'rtasida elektron zichligi notekis taqsimlanishi tufayli paydo bo'ladi. Kovalent bog'lanishlar qutbli va qutbsizlarga bo'linadi.

Polarizatsiya qobiliyati ulanishlar mavjud bog'lanish elektronlarining tashqi elektr maydoni ta'sirida joy o'zgartirish qobiliyati(xususan, boshqa zarrachaning elektr maydoni). Polarizatsiya elektronning harakatchanligiga bog'liq. Elektron yadrodan qanchalik uzoqda bo'lsa, u shunchalik harakatchan bo'ladi va shunga mos ravishda molekula qutblanishi mumkin.

Kovalent qutbsiz kimyoviy bog'lanish

Kovalent bog'lanishning 2 turi mavjud - POLAR va NONPOLAR .

Misol . Vodorod molekulasining H 2 tuzilishini ko'rib chiqing. Har bir vodorod atomi tashqi energiya darajasida 1 ta juftlanmagan elektronni olib yuradi. Atomni ko'rsatish uchun biz Lyuis strukturasidan foydalanamiz - bu elektronlar nuqta bilan belgilangan atomning tashqi energiya darajasining tuzilishi diagrammasi. Lyuis nuqtasi strukturasi modellari ikkinchi davr elementlari bilan ishlashda yaxshi yordam beradi.

H. + . H=H:H

Shunday qilib, vodorod molekulasi bitta umumiy elektron juft va bitta H-H kimyoviy bog'iga ega. Bu elektron juft vodorod atomlarining hech biriga ko'chirilmaydi, chunki vodorod atomlarining elektromanfiyligi bir xil. Bunday ulanish deyiladi kovalent qutbsiz .

Kovalent qutbsiz (simmetrik) bog'lanish - bu teng elektronegativlikka ega bo'lgan atomlar tomonidan hosil qilingan kovalent bog'lanish (qoida tariqasida, bir xil metall bo'lmaganlar) va shuning uchun atomlar yadrolari o'rtasida elektron zichligi bir xil taqsimlangan.

Nopolyar bog'lanishlarning dipol momenti 0 ga teng.

Misollar: H 2 (H-H), O 2 (O=O), S 8 .

Kovalent qutbli kimyoviy bog'lanish

kovalent qutb aloqasi o'rtasida yuzaga keladigan kovalent bog'lanishdir turli elektr manfiyli atomlar (Qoida sifatida, turli xil metall bo'lmaganlar) va xarakterlanadi siljish umumiy elektron jufti ko'proq elektronegativ atomga (polyarizatsiya).

Elektron zichligi ko'proq elektronegativ atomga o'tadi - shuning uchun uning ustida qisman manfiy zaryad (d-) paydo bo'ladi va kamroq elektronegativ atomda (d+, delta +) qisman musbat zaryad paydo bo'ladi.

Atomlarning elektromanfiyligidagi farq qanchalik katta bo'lsa, shuncha yuqori bo'ladi qutblanish ulanishlar va boshqalar dipol moment . Qo'shni molekulalar va ishorasi qarama-qarshi bo'lgan zaryadlar o'rtasida qo'shimcha jozibador kuchlar harakat qiladi, bu esa kuchayib boradi. kuch ulanishlar.

Bog'lanish qutblari birikmalarning fizik va kimyoviy xossalariga ta'sir qiladi. Reaktsiya mexanizmlari va hatto qo'shni bog'larning reaktivligi bog'ning qutbliligiga bog'liq. Bog'lanishning polaritesi ko'pincha aniqlanadi molekulaning qutblanishi va shuning uchun qaynash va erish nuqtasi, qutbli erituvchilarda eruvchanlik kabi jismoniy xususiyatlarga bevosita ta'sir qiladi.

Misollar: HCl, CO 2, NH 3.

Kovalent bog'lanishning hosil bo'lish mexanizmlari

Kovalent kimyoviy bog'lanish 2 mexanizm orqali yuzaga kelishi mumkin:

1. almashinuv mexanizmi Kovalent kimyoviy bog'lanishning hosil bo'lishi har bir zarracha umumiy elektron juftini hosil qilish uchun bitta juftlashtirilmagan elektronni ta'minlaydi:

LEKIN . + . B = A: B

2. Kovalent bog'lanishning hosil bo'lishi shunday mexanizm bo'lib, unda zarralardan biri bo'linmagan elektron juftligini, ikkinchisi esa ushbu elektron jufti uchun bo'sh orbitalni ta'minlaydi:

LEKIN: + B = A: B

Bunday holda, atomlardan biri bo'linmagan elektron juftligini ta'minlaydi ( donor) va boshqa atom bu juftlik uchun bo'sh orbital beradi ( qabul qiluvchi). Bog'lanish hosil bo'lishi natijasida ikkala elektron energiyasi ham kamayadi, ya'ni. Bu atomlar uchun foydalidir.

Donor-akseptor mexanizmi orqali hosil bo'lgan kovalent bog'lanish, farq qilmaydi almashinuv mexanizmi orqali hosil bo'lgan boshqa kovalent bog'lanishlardan xossalari bilan. Donor-akseptor mexanizmi orqali kovalent bog'lanishning hosil bo'lishi tashqi energiya darajasida elektronlari ko'p bo'lgan (elektron donorlari) yoki aksincha, elektronlari juda kam bo'lgan (elektron qabul qiluvchilar) atomlar uchun xosdir. Atomlarning valentlik imkoniyatlari mos ravishda batafsilroq ko'rib chiqiladi.

Kovalent bog'lanish donor-akseptor mexanizmi orqali hosil bo'ladi:

- molekulada karbon monoksit CO(molekuladagi bog` uch karra, 2 ta bog` almashinuv mexanizmi, biri donor-akseptor mexanizmi orqali hosil bo`ladi): C?O;

- ichida ammoniy ioni NH 4+, ionlarda organik aminlar, masalan, metilamoniy ionida CH 3 -NH 2 +;

- ichida murakkab birikmalar, markaziy atom va ligandlar guruhlari o'rtasidagi kimyoviy bog'lanish, masalan, natriy tetragidroksoalyuminatda Na alyuminiy va gidroksid ionlari orasidagi bog'lanish;

- ichida azot kislotasi va uning tuzlari- nitratlar: HNO 3 , NaNO 3 , ba'zi boshqa azot birikmalarida;

- molekulada ozon O 3 .

Kovalent bog'lanishning asosiy xususiyatlari

Kovalent bog'lanish, qoida tariqasida, metall bo'lmagan atomlar o'rtasida hosil bo'ladi. Kovalent bog'lanishning asosiy xususiyatlari quyidagilardir uzunlik, energiya, ko'plik va yo'nalish.

Kimyoviy bog'lanishning ko'pligi

Kimyoviy bog'lanishning ko'pligi - bu birikmadagi ikkita atom orasidagi umumiy elektron juftlar soni. Bog'lanishning ko'pligini molekulani tashkil etuvchi atomlarning qiymatidan osongina aniqlash mumkin.

Masalan , vodorod molekulasida H 2 bog'lanish ko'pligi 1 ga teng, chunki har bir vodorod tashqi energiya darajasida faqat 1 ta juftlanmagan elektronga ega, shuning uchun bitta umumiy elektron juft hosil bo'ladi.

Kislorod molekulasida O 2, bog'lanish ko'paytmasi 2 ga teng, chunki har bir atom tashqi energiya sathida 2 ta juftlanmagan elektronga ega: O=O.

N 2 azot molekulasida bog'lanish ko'paytmasi 3 ga teng, chunki har bir atom orasida tashqi energiya sathida 3 ta juftlanmagan elektron mavjud va atomlar 3 ta umumiy elektron juft N?N hosil qiladi.

Kovalent bog'lanish uzunligi

Kimyoviy bog'lanish uzunligi bog hosil qiluvchi atomlar yadrolarining markazlari orasidagi masofa. U eksperimental fizik usullar bilan aniqlanadi. Bog'lanish uzunligini qo'shimchalar qoidasiga ko'ra taxminan hisoblash mumkin, unga ko'ra AB molekulasidagi bog'lanish uzunligi A 2 va B 2 molekulalaridagi bog'lanish uzunligi yig'indisining yarmiga teng:

Kimyoviy bog'lanish uzunligini taxminan taxmin qilish mumkin atomlar radiusi bo'ylab, rishta hosil qiluvchi yoki muloqotning ko'pligi bilan agar atomlarning radiuslari unchalik farq qilmasa.

Bog'ni tashkil etuvchi atomlarning radiuslari ortishi bilan bog'lanish uzunligi ortadi.

Masalan

Atomlar orasidagi bog'lanishlarning ko'pligi ortishi bilan (atom radiuslari farq qilmaydi yoki bir oz farq qiladi), bog'lanish uzunligi kamayadi.

Masalan . Qatorda: C–C, C=C, C?C, bog'lanish uzunligi kamayadi.

Bog'lanish energiyasi

Kimyoviy bog'lanish kuchining o'lchovi bog'lanish energiyasidir. Bog'lanish energiyasi bog'ni uzish va bu bog'ni hosil qiluvchi atomlarni bir-biridan cheksiz masofaga olib tashlash uchun zarur bo'lgan energiya bilan belgilanadi.

Kovalent bog'lanish juda bardoshli. Uning energiyasi bir necha o'ndan bir necha yuzlab kJ/mol gacha. Bog'lanish energiyasi qanchalik katta bo'lsa, bog'lanish kuchi shunchalik katta bo'ladi va aksincha.

Kimyoviy bog'lanishning mustahkamligi bog'lanish uzunligiga, bog'lanish qutbliligiga va bog'lanishning ko'pligiga bog'liq. Kimyoviy bog'lanish qancha uzun bo'lsa, uning uzilishi shunchalik oson bo'ladi va bog'lanish energiyasi qancha kam bo'lsa, uning kuchi shunchalik kamayadi. Kimyoviy bog'lanish qanchalik qisqa bo'lsa, u kuchliroq va bog'lanish energiyasi shunchalik katta bo'ladi.

Masalan, HF, HCl, HBr birikmalari qatorida chapdan o'ngga kimyoviy bog'lanish kuchi kamayadi, chunki bog'lanish uzunligi ortadi.

Ion kimyoviy bog'lanish

Ion aloqasi ga asoslangan kimyoviy bog‘lanishdir ionlarning elektrostatik tortishishi.

ionlari atomlar tomonidan elektronlarni qabul qilish yoki berish jarayonida hosil bo'ladi. Masalan, barcha metallarning atomlari tashqi energiya darajasining elektronlarini zaif ushlab turadi. Shuning uchun metall atomlari xarakterlanadi tiklovchi xususiyatlar elektronlarni berish qobiliyati.

Misol. Natriy atomida 3-energiya darajasida 1 ta elektron mavjud. Uni osonlik bilan berib, natriy atomi olijanob neon gaz Ne ning elektron konfiguratsiyasi bilan ancha barqaror Na + ionini hosil qiladi. Natriy ionida 11 proton va faqat 10 elektron bor, shuning uchun ionning umumiy zaryadi -10+11 = +1:

+11Na) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 Na +) 2 ) 8

Misol. Xlor atomining tashqi energiya darajasida 7 ta elektron mavjud. Barqaror inert argon atomi Ar konfiguratsiyasini olish uchun xlor 1 ta elektronni biriktirishi kerak. Elektron biriktirilgandan so'ng, elektronlardan tashkil topgan barqaror xlor ioni hosil bo'ladi. Ionning umumiy zaryadi -1 ga teng:

+17Cl) 2 ) 8 ) 7 + 1e = +17 Cl — ) 2 ) 8 ) 8

Eslatma:

• Ionlarning xossalari atomlarning xossalaridan farq qiladi!
• Barqaror ionlar nafaqat hosil bo'lishi mumkin atomlar, Biroq shu bilan birga atomlar guruhlari. Masalan: ammoniy ioni NH 4+, sulfat ioni SO 4 2- va boshqalar Bunday ionlar hosil qilgan kimyoviy bog lar ham ionli hisoblanadi;
• Ion bog'lanishlar odatda o'rtasida hosil bo'ladi metallar va metall bo'lmaganlar(metall bo'lmaganlar guruhlari);

Olingan ionlar elektr tortishish tufayli tortiladi: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

Keling, vizual ravishda umumlashtiraylik kovalent va ion bog'lanish turlari o'rtasidagi farq:

metall aloqa nisbatan shakllangan munosabatdir erkin elektronlar orasida metall ionlari kristall panjara hosil qiladi.

Tashqi energiya darajasidagi metallarning atomlari odatda mavjud bir-uch elektron. Metall atomlarining radiuslari, qoida tariqasida, katta - shuning uchun metall atomlari, metall bo'lmaganlardan farqli o'laroq, tashqi elektronlarni juda oson beradi, ya'ni. kuchli qaytaruvchi moddalardir.

Elektronlarni berish orqali metall atomlari bo'ladi musbat zaryadlangan ionlar . Ajratilgan elektronlar nisbatan erkindir harakatlanmoqdalar musbat zaryadlangan metall ionlari orasida. Bu zarralar orasida aloqa mavjud, chunki umumiy elektronlar metall kationlarini qatlamlarda birga ushlab turadi , Shunday qilib, etarlicha kuchli yaratish metall kristall panjara . Bunday holda, elektronlar doimiy ravishda tasodifiy harakat qiladi, ya'ni. yangi neytral atomlar va yangi kationlar doimiy ravishda paydo bo'ladi.

Molekulyar o'zaro ta'sirlar

Alohida-alohida, moddadagi alohida molekulalar o'rtasidagi o'zaro ta'sirlarni ko'rib chiqishga arziydi - molekulalararo o'zaro ta'sirlar . Molekulyar o?zaro ta'sirlar neytral atomlar orasidagi o?zaro ta'sirning bir turi bo?lib, unda yangi kovalent bog?lanishlar paydo bo?lmaydi. Molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir kuchlarini 1869 yilda van der Vaals kashf etgan va uning nomi bilan atalgan. Van dar Vaals kuchlari. Van der Vaals kuchlari bo'linadi orientatsiya, induksiya va dispersiya . Molekulalararo o?zaro ta'sirlar energiyasi kimyoviy bog?lanish energiyasidan ancha kam.

Orientatsiya tortishish kuchlari qutbli molekulalar (dipol-dipol o'zaro ta'siri) o'rtasida paydo bo'ladi. Ushbu kuchlar qutbli molekulalar orasida paydo bo'ladi. Induktiv o'zaro ta'sirlar qutbli molekula va qutbsiz molekula o'rtasidagi o'zaro ta'sir. Qutbsiz molekula qutbning ta'siri tufayli qutblanadi, bu esa qo'shimcha elektrostatik tortishish hosil qiladi.

Molekulyar o'zaro ta'sirning maxsus turi vodorod bog'laridir. - bu molekulalar o'rtasida kuchli qutbli kovalent aloqalar mavjud bo'lgan molekulalararo (yoki intramolekulyar) kimyoviy bog'lanishlar - H-F, H-O yoki H-N. Agar molekulada bunday aloqalar mavjud bo'lsa, molekulalar o'rtasida bo'ladi qo'shimcha tortishish kuchlari .

Ta'lim mexanizmi Vodorod aloqasi qisman elektrostatik va qisman donor-akseptordir. Bunda kuchli elektron manfiy element atomi (F, O, N) elektron juft donor, bu atomlarga tutashgan vodorod atomlari esa akseptor vazifasini bajaradi. Vodorod aloqalari xarakterlidir orientatsiya kosmosda va to'yinganlik.

Vodorod aloqasini nuqtalar bilan belgilash mumkin: H ··· O. Vodorod bilan bog?langan atomning elektron manfiyligi qanchalik katta bo?lsa va uning o?lchami qanchalik kichik bo?lsa, vodorod bog?i shunchalik mustahkam bo?ladi. Bu birinchi navbatda birikmalarga xosdir vodorod bilan ftor , shuningdek vodorod bilan kislorod , Kamroq azot vodorod bilan .

Vodorod aloqalari quyidagi moddalar o'rtasida yuzaga keladi:

— vodorod ftorid HF(gaz, vodorod ftoridning suvdagi eritmasi - gidroftorik kislota), suv H 2 O (bug ', muz, suyuq suv):

— ammiak va organik aminlarning eritmasi- ammiak va suv molekulalari o'rtasida;

— O-H yoki N-H bog'langan organik birikmalar: spirtlar, karboksilik kislotalar, aminlar, aminokislotalar, fenollar, anilin va uning hosilalari, oqsillar, uglevodlar eritmalari - monosaxaridlar va disaxaridlar.

Vodorod aloqasi moddalarning fizik va kimyoviy xossalariga ta'sir qiladi. Shunday qilib, molekulalar orasidagi qo'shimcha tortishish moddalarning qaynatishini qiyinlashtiradi. Vodorod bog'lari bo'lgan moddalar qaynash nuqtasida g'ayritabiiy o'sishni ko'rsatadi.

Masalan Qoida tariqasida, molekulyar og'irlikning oshishi bilan moddalarning qaynash haroratining oshishi kuzatiladi. Biroq, bir qator moddalarda H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Te biz qaynash nuqtalarining chiziqli o'zgarishini kuzatmaymiz.

Ya'ni, at suvning qaynash nuqtasi anormal darajada yuqori - to'g'ri chiziq bizni ko'rsatganidek -61 o C dan kam emas, lekin juda ko'p, +100 o C. Bu anomaliya suv molekulalari orasidagi vodorod aloqalarining mavjudligi bilan izohlanadi. Shuning uchun normal sharoitda (0-20 o C) suv hisoblanadi suyuqlik faza holati bo'yicha.

Kovalent bog'lanish o'zaro ta'sirda ishtirok etuvchi ikkala atomga tegishli elektronlarning sotsializatsiyasi tufayli amalga oshiriladi. Metall bo'lmaganlarning elektromanfiyligi etarlicha katta bo'lib, elektron o'tkazilmaydi.

Bir-birining ustiga chiqadigan elektron orbitallardagi elektronlar umumiydir. Bunday holda, atomlarning tashqi elektron sathlari to'ldirilgan, ya'ni 8 yoki 2 elektronli tashqi qobiq hosil bo'lgan vaziyat yuzaga keladi.

Elektron qobiq to'liq to'ldirilgan holat eng kam energiya va shunga mos ravishda maksimal barqarorlik bilan tavsiflanadi.

Ta'limning ikkita mexanizmi mavjud:

1. donor-akseptor;
2. almashish.

Birinchi holda, atomlardan biri o'z juft elektronlarini, ikkinchisi esa erkin elektron orbitalini ta'minlaydi.

Ikkinchisida, o'zaro ta'sirning har bir ishtirokchisidan bitta elektron umumiy juftlikka keladi.

Ularning turiga qarab- atomik yoki molekulyar, shunga o'xshash turdagi bog'lanishga ega bo'lgan birikmalar fizik-kimyoviy xususiyatlarda sezilarli darajada farq qilishi mumkin.

molekulyar moddalar ko'pincha gazlar, suyuqliklar yoki past erish va qaynash nuqtalari bo'lgan, elektr o'tkazmaydigan, past quvvatga ega qattiq moddalar. Bularga: vodorod (H 2), kislorod (O 2), azot (N 2), xlor (Cl 2), brom (Br 2), rombsimon oltingugurt (S 8), oq fosfor (P 4) va boshqa oddiy moddalar kiradi. ; karbonat angidrid (CO 2), oltingugurt dioksidi (SO 2), azot oksidi V (N 2 O 5), suv (H 2 O), vodorod xlorid (HCl), ftor vodorod (HF), ammiak (NH 3), metan (CH 4), etil spirti (C 2 H 5 OH), organik polimerlar va boshqalar.

Atom moddalar yuqori qaynash va erish nuqtalariga ega kuchli kristallar shaklida mavjud, suvda va boshqa erituvchilarda erimaydi, ko'pchiligi elektr tokini o'tkazmaydi. Bunga misol sifatida ajoyib kuchga ega olmosni keltirish mumkin. Buning sababi, olmos kovalent aloqalar bilan bog'langan uglerod atomlaridan tashkil topgan kristalldir. Olmosda alohida molekulalar mavjud emas. Grafit, kremniy (Si), kremniy dioksidi (SiO 2), kremniy karbid (SiC) va boshqalar kabi moddalar ham atom tuzilishiga ega.

Kovalent bog'lanishlar nafaqat bitta (Cl2 xlor molekulasida bo'lgani kabi), balki O2 kislorod molekulasidagi kabi ikki marta yoki, masalan, N2 azot molekulasida bo'lgani kabi, uch marta ham bo'lishi mumkin. Shu bilan birga, uchlik ko'proq energiyaga ega va ikki va bittadan ko'ra mustahkamroqdir.

Kovalent bog'lanish bo'lishi mumkin U bir xil elementning ikkita atomi (qutbsiz) va turli xil kimyoviy elementlarning atomlari (qutbli) o'rtasida hosil bo'ladi.

Agar atom molekulalarini tashkil etuvchi elektronegativlik qiymatlarini solishtiradigan bo'lsak, kovalent qutbli birikma formulasini ko'rsatish qiyin emas. Elektromanfiylikdagi farqning yo'qligi qutbsizlikni aniqlaydi. Agar farq bo'lsa, u holda molekula qutbli bo'ladi.

O'tkazib yubormang: Ta'lim mexanizmi, misollar.

Kovalent qutbsiz kimyoviy bog'lanish

Metall bo'lmagan oddiy moddalar uchun odatiy. Elektronlar atomlarga teng ravishda tegishli bo'lib, elektron zichligining siljishi yo'q.

Bunga quyidagi molekulalar misol bo'la oladi:

H2, O2, O3, N2, F2, Cl2.

Istisnolar inert gazlardir. Ularning tashqi energiya darajasi to'liq to'ldirilgan va molekulalarning shakllanishi ular uchun energetik jihatdan noqulaydir va shuning uchun ular alohida atomlar shaklida mavjud.

Shuningdek, qutbsiz kovalent bog'lanishga ega bo'lgan moddalarga misol bo'ladi, masalan, PH3. Modda turli elementlardan iborat bo'lishiga qaramay, elementlarning elektron manfiyligi qiymatlari aslida farq qilmaydi, ya'ni elektron juftining siljishi bo'lmaydi.

Kovalent qutbli kimyoviy bog'lanish

Kovalent qutbli bog'lanishni hisobga olsak, ko'plab misollar mavjud: HCl, H2O, H2S, NH3, CH4, CO2, SO3, CCl4, SiO2, CO.

Kovalent qutbli bog'lanishning hosil bo'lish sxemasi

Shakllanish mexanizmiga qarab, umumiy bo'lishi mumkin bir yoki ikkala atomning elektronlari.

Rasmda xlorid kislota molekulasidagi o'zaro ta'sir aniq ko'rsatilgan.

Bir juft elektron ikkala atomga ham, ikkinchisiga ham tegishli, shuning uchun tashqi sathlar to'ldiriladi. Ammo ko'proq elektronegativ xlor bir juft elektronni o'ziga bir oz yaqinroq tortadi (u umumiy bo'lib qoladi). Elektromanfiylikdagi farq bir juft elektronning atomlardan biriga to'liq o'tishi uchun etarlicha katta emas. Natijada xlor uchun qisman manfiy zaryad va vodorod uchun qisman musbat zaryad hosil bo'ladi. HCl molekulasi qutbli molekuladir.

Bog'lanishning fizik va kimyoviy xossalari

Muloqot quyidagi xususiyatlar bilan tavsiflanishi mumkin: yo'nalish, qutblanish, qutblanish va to'yinganlik.

Guruch. 2.1. Atomlardan molekulalarning hosil bo'lishi bilan birga keladi valent orbitallarning elektronlarini qayta taqsimlash va olib boradi energiya olish chunki molekulalarning energiyasi o'zaro ta'sir qilmaydigan atomlarning energiyasidan kamroq. Rasmda vodorod atomlari orasidagi qutbsiz kovalent kimyoviy bog'lanishning hosil bo'lish diagrammasi ko'rsatilgan.

§2 Kimyoviy bog'lanish

Oddiy sharoitlarda molekulyar holat atom holatiga qaraganda barqarorroqdir. (2.1-rasm). Atomlardan molekulalarning hosil bo'lishi valentlik orbitallarida elektronlarning qayta taqsimlanishi bilan birga keladi va energiyaning ortishiga olib keladi, chunki molekulalarning energiyasi o'zaro ta'sir qilmaydigan atomlarning energiyasidan kamroq.(3-ilova). Molekulalarda atomlarni ushlab turuvchi kuchlar umumlashtirilgan nom oldi kimyoviy bog'lanish.

Atomlar orasidagi kimyoviy bog'lanish valent elektronlar tomonidan amalga oshiriladi va elektr tabiatiga ega . Kimyoviy bog'lanishning to'rtta asosiy turi mavjud: kovalent,ionli,metall va vodorod.

1 kovalent bog'lanish

Elektron juftlari tomonidan amalga oshiriladigan kimyoviy bog'lanish atom yoki kovalent deb ataladi. . Kovalent bog'lanishga ega bo'lgan birikmalar atom yoki kovalent deb ataladi. .

Kovalent bog'lanish sodir bo'lganda, energiya chiqishi bilan birga o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning elektron bulutlarining bir-birining ustiga chiqishi sodir bo'ladi (2.1-rasm). Bunday holda, musbat zaryadlangan atom yadrolari orasida manfiy zaryad zichligi oshgan bulut paydo bo'ladi. Qarama-qarshi zaryadlar orasidagi Kulon tortishish kuchlarining ta'siri tufayli manfiy zaryad zichligining oshishi yadrolarning yaqinlashishiga yordam beradi.

Kovalent bog'lanish atomlarning tashqi qobig'idagi juftlanmagan elektronlar tomonidan hosil bo'ladi . Bunda qarama-qarshi spinli elektronlar hosil bo'ladi elektron juft(2.2-rasm), o'zaro ta'sir qiluvchi atomlar uchun umumiydir. Agar atomlar o'rtasida bitta kovalent bog'lanish (bitta umumiy elektron juftlik) paydo bo'lgan bo'lsa, u bitta, ikkita juft va boshqalar deb ataladi.

Energiya kimyoviy bog'lanishning mustahkamligi o'lchovidir. E bog'lanishni yo'q qilishga sarflangan sv (alohida atomlardan birikma hosil bo'lganda energiya olish). Odatda bu energiya 1 mol uchun o'lchanadi moddalar va mol uchun kilojoulda ifodalanadi (kJ ? mol -1). Yagona kovalent bog ning energiyasi 200–2000 kJ?mol–1 oralig‘ida.

Guruch. 2.2. Kovalent bog'lanish - bu almashinuv mexanizmi orqali elektron juftining sotsializatsiyasi tufayli yuzaga keladigan kimyoviy bog'lanishning eng umumiy turi. (a), o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning har biri bitta elektronni etkazib berganda yoki donor-akseptor mexanizmi orqali (b) elektron jufti bir atom (donor) tomonidan boshqa atomga (akseptor) taqsimlanganda.

Kovalent bog'lanish o'ziga xos xususiyatlarga ega to'yinganlik va diqqat . Kovalent bog'lanishning to'yinganligi deganda atomlarning qo'shnilari bilan ularning juftlanmagan valentlik elektronlari soni bilan belgilanadigan cheklangan miqdordagi bog'lanishlar hosil qilish qobiliyati tushuniladi. Kovalent bog'lanishning yo'nalishi atomlarni bir-biriga yaqin tutadigan kuchlarning atom yadrolarini bog'laydigan to'g'ri chiziq bo'ylab yo'naltirilganligini aks ettiradi. Bundan tashqari, kovalent bog'lanish qutbli yoki qutbsiz bo'lishi mumkin .

Qachon qutbsiz Kovalent bog'lanishda umumiy juft elektrondan hosil bo'lgan elektron buluti fazoda ikkala atomning yadrolariga nisbatan simmetrik tarzda taqsimlanadi. Oddiy moddalar atomlari o'rtasida, masalan, ikki atomli molekulalarni hosil qiluvchi gazlarning bir xil atomlari (O 2, H 2, N 2, Cl 2 va boshqalar) o'rtasida qutbsiz kovalent bog'lanish hosil bo'ladi.

Qachon qutbli kovalent bog'lanish elektron bulutli bog'lanish atomlardan biriga siljiydi. Atomlar o'rtasida qutbli kovalent bog'lanishning hosil bo'lishi murakkab moddalarga xosdir. Uchuvchi noorganik birikmalarning molekulalari misol bo'la oladi: HCl, H 2 O, NH 3 va boshqalar.

Kovalent bog'lanish hosil bo'lganda umumiy elektron bulutining atomlardan biriga siljish darajasi (bog'lanishning qutblanish darajasi ) asosan atom yadrolarining zaryadi va o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning radiusi bilan aniqlanadi .

Atom yadrosining zaryadi qanchalik katta bo'lsa, u elektronlar bulutini shunchalik kuchliroq tortadi. Shu bilan birga, atom radiusi qanchalik katta bo'lsa, tashqi elektronlar atom yadrosi yaqinida shunchalik zaifroq bo'ladi. Bu ikki omilning k?m?latif ta'siri turli atomlarning kovalent bog'lanishlar bulutini o'zlariga "tortish" qobiliyatida namoyon bo'ladi.

Molekuladagi atomning elektronlarni o'ziga jalb qilish qobiliyatiga elektronegativlik deyiladi. . Shunday qilib, elektronegativlik atomning kovalent bog'lanishni qutblanish qobiliyatini tavsiflaydi: Atomning elektromanfiyligi qanchalik katta bo'lsa, kovalent bog'lanishning elektron buluti shunchalik ko'p unga qarab siljiydi. .

Elektromanfiylikni aniqlashning bir qancha usullari taklif qilingan. Shu bilan birga, elektromanfiylikni aniqlagan amerikalik kimyogar Robert S. Mulliken tomonidan taklif qilingan usul. ? atom energiyasi yig'indisining yarmiga teng E e elektron va energiya yaqinligi E i atomning ionlanishi:

. (2.1)

Ionizatsiya energiyasi atomdan elektronni «yirtib tashlash» va uni cheksiz masofaga olib tashlash uchun sarflanishi kerak bo'lgan energiya deyiladi. Ionlanish energiyasi atomlarning fotoionlanishi yoki atomlarni elektr maydonida tezlashtirilgan elektronlar bilan bombardimon qilish orqali aniqlanadi. Fotonlar yoki elektronlar energiyasining atomlarning ionlanishi uchun etarli bo'lgan eng kichik qiymati ularning ionlanish energiyasi deb ataladi. E i. Odatda bu energiya elektron voltlarda (eV) ifodalanadi: 1 eV = 1,6?10 -19 J.

Atomlar tashqi elektronlarini berishga eng tayyor. metallar, ular tashqi qobiqda oz sonli juftlashtirilmagan elektronlarni (1, 2 yoki 3) o'z ichiga oladi. Bu atomlar eng past ionlanish energiyasiga ega. Shunday qilib, ionlanish energiyasining qiymati elementning katta yoki kichik "metallligi" o'lchovi bo'lib xizmat qilishi mumkin: ionlanish energiyasi qanchalik past bo'lsa, shunchalik kuchliroq ifodalanishi kerak. metallxususiyatlari element.

D.I.Mendeleyev elementlar davriy sistemasining xuddi shu kichik guruhida elementning tartib raqami ortishi bilan uning ionlanish energiyasi kamayadi (2.1-jadval), bu atom radiusining ortishi bilan bog‘liq (1.2-jadval) va , natijada, tashqi elektronlarning yadro bilan bog'lanishining zaiflashishi bilan. Xuddi shu davr elementlari uchun ionlanish energiyasi seriya raqami ortishi bilan ortadi. Bu atom radiusining pasayishi va yadro zaryadining ortishi bilan bog'liq.

Energiya E e elektron erkin atomga biriktirilganda ajralib chiqadigan , deyiladi elektronga yaqinlik(eVda ham ifodalangan). Zaryadlangan elektron ba'zi neytral atomlarga biriktirilganda energiyaning chiqishi (yutilish o'rniga) tashqi qobiqlari to'ldirilgan atomlarning tabiatda eng barqaror ekanligi bilan izohlanadi. Shuning uchun, bu qobiqlar "bir oz to'ldirilmagan" atomlar uchun (ya'ni, to'ldirishdan oldin 1, 2 yoki 3 elektron yo'qolgan) manfiy zaryadlangan ionlarga aylanib, elektronlarni o'zlariga biriktirish energiya jihatidan foydalidir. Bunday atomlarga, masalan, galogen atomlari (2.1-jadval) - D.I.Mendeleyev davriy sistemasining ettinchi guruh (asosiy kichik guruh) elementlari kiradi. Metall atomlarining elektronga yaqinligi odatda nolga teng yoki manfiy, ya'ni. ular uchun qo'shimcha elektronlarni biriktirish energetik jihatdan noqulaydir, ularni atomlar ichida ushlab turish uchun qo'shimcha energiya talab qilinadi. Metall bo'lmagan atomlarning elektronga yaqinligi har doim ijobiy bo'ladi va qanchalik katta bo'lsa, nometall davriy tizimda asil (inert) gazga qanchalik yaqin bo'lsa. Bu o'sishni ko'rsatadi metall bo'lmagan xususiyatlar davr oxiriga yaqinlashayotganimizda.

Barcha aytilganlardan ma'lum bo'ladiki, atomlarning elektron manfiyligi (2.1) har bir davr elementlari uchun chapdan o'ngga yo'nalishda ortadi va Mendeleyev davriy davrining bir xil guruhidagi elementlar uchun yuqoridan pastga yo'nalishda kamayadi. tizimi. Ammo shuni tushunish qiyin emaski, atomlar orasidagi kovalent bog'lanishning qutblanish darajasini tavsiflash uchun elektron manfiylikning mutlaq qiymati emas, balki bog'ni tashkil etuvchi atomlarning elektron manfiyligi nisbati muhim ahamiyatga ega. Shunung uchun amalda ular elektromanfiylikning nisbiy qiymatlaridan foydalanadilar(2.1-jadval), litiyning elektr manfiyligini birlik sifatida qabul qilgan holda.

Kovalent kimyoviy bog'lanishning qutbliligini tavsiflash uchun atomlarning nisbiy elektronegativligidagi farq ishlatiladi.. Odatda A va B atomlari orasidagi bog'lanish sof kovalent hisoblanadi, agar | ? A –? B|??0,5.

kovalent bog'lanish metall bo'lmaganlarning o'zaro ta'siridan hosil bo'ladi. Metall bo'lmaganlar atomlari yuqori elektronegativlikka ega va tashqi elektron qatlamini begona elektronlar hisobiga to'ldirishga intiladi. Ikkita shunday atom, agar ular elektronlarini birlashtirsa, barqaror holatga o'tishi mumkin .

Kovalent bog'lanishning paydo bo'lishini ko'rib chiqing oddiy moddalar.

1.Vodorod molekulasining hosil bo'lishi.

Har bir atom vodorod bitta elektronga ega. Barqaror holatga erishish uchun yana bitta elektron kerak.

Ikki atom bir-biriga yaqinlashganda, elektron bulutlar bir-birining ustiga chiqadi. Vodorod atomlarini molekulaga bog'laydigan umumiy elektron juftlik hosil bo'ladi.

Ikki yadro orasidagi bo'shliqda umumiy elektronlar boshqa joylarga qaraganda tez-tez uchraydi. bilan maydon hosil bo'ladi elektron zichligi ortdi va manfiy zaryad. Unga musbat zaryadlangan yadrolar tortilib, molekula hosil bo'ladi.

Bunday holda, har bir atom tugallangan ikki elektronli tashqi darajani oladi va barqaror holatga o'tadi.

Bitta umumiy elektron juft hosil bo'lishi natijasida hosil bo'lgan kovalent bog'lanish yagona deyiladi.

Birgalikda elektron juftlar (kovalent bog'lanishlar) tufayli hosil bo'ladi juftlanmagan elektronlar, o'zaro ta'sir qiluvchi atomlarning tashqi energiya darajalarida joylashgan.

Vodorodda bitta juftlashtirilmagan elektron mavjud. Boshqa elementlar uchun ularning soni 8 - guruh raqami.

metall bo'lmaganlar VII Guruhlar (galogenlar) esa tashqi qatlamda bitta juftlashtirilmagan elektronga ega.

Metall bo'lmaganlar VI LEKIN guruhlar (kislorod, oltingugurt) ikkita shunday elektron mavjud.

Metall bo'lmaganlar V Va guruhlar (azot, fosfor) - uchta juftlashtirilmagan elektron.

2.Ftor molekulasining hosil bo'lishi.

Atom ftor Uning tashqi sathida yetti elektron bor. Ulardan oltitasi juftlik hosil qiladi, ettinchisi esa juftlashtirilmaydi.

Atomlar birlashganda bitta umumiy elektron juft hosil bo'ladi, ya'ni bitta kovalent bog' paydo bo'ladi. Har bir atom tugallangan sakkiz elektronli tashqi qatlamni oladi. Ftor molekulasidagi bog'lanish ham yagonadir. Xuddi shu yagona bog'lanishlar molekulalarda mavjud xlor, brom va yod .

Agar atomlarda bir nechta juftlashtirilmagan elektronlar bo'lsa, u holda ikki yoki uchta umumiy juft hosil bo'ladi.

3.Kislorod molekulasining shakllanishi.

Atomda kislorod tashqi sathda ikkita juftlashtirilmagan elektron mavjud.

Ikki atom o'zaro ta'sir qilganda kislorod ikkita umumiy elektron juftlik mavjud. Har bir atom o'zining tashqi darajasini sakkiztagacha elektron bilan to'ldiradi. Kislorod molekulasidagi bog'lanish ikki barobar.