Вещества с металлической связью: схема механизма образования, отличие от других видов связи, примеры

Видеоурок 1: Ионная, ковалентная и металлическая связи

Видеоурок 2: Типы химических связей

Лекция: Ковалентная химическая связь, её разновидности и механизмы образования. Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь

Образование химической связи

Атомы химических элементов практически всегда образуют соединения. Исключением являются благородные газы, принадлежащие главной подгруппе VIII группы Периодической таблицы. Почему они инертны? Их низкая активность объясняется заполненностью орбиталей внешнего энергетического уровня. Им просто не нужно отдавать свои или принимать чужие электроны. 

Значит, соединения атомов различных элементов возможны только при наличии свободных орбиталей, с содержащимися в них валентными электронами на внешнем слое атома. Поведение химического элемента в реакциях зависит от валентных электронов, чем их меньше, тем активнее элемент отдаёт их и, наоборот, чем больше валентных электронов, тем неохотнее элемент разлучается с ними.

Запомните! Если элемент легко отдает свои электроны, то он проявляет восстановительные свойства, ну а если тяжело, то окислительные. Мы еще поговорим об этих свойствах химических элементов на одном из последующих уроков. А сейчас узнаем, что такое химическая связь и как она образуется.

Химическая связь – это взаимодействие, обеспечивающее связь между атомами, преобразуя их в сложные группы. 

В основе химических связей лежат определенные электростатические силы притяжения и отталкивания, обуславливающие взаимодействие положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов. Электрон, двигаясь между ядрами, притягивает их к себе, что приводит к понижению полной энергии. Это и есть необходимое условие для того, чтобы атомы начали связываться между собой.   

При образовании какой — либо химической связи, каждый отдельный атом выделяет энергию, необходимую для разъединения частиц на расстояние, при котором их взаимодействие стало бы невозможным. Эта энергия называется энергией связи. Валентные электроны имеют наименьшую энергию связи.

В процессе химической связи, отдельный атом стремится получить свою электронную конфигурацию близлежащих по таблице благородных газов. То есть атому необходимо приобрести на внешнем электронном слое 8 или 2 электрона и стать устойчивым и прочным.

Рассмотрим следующие типы связи:

• ковалентную,
• ионную,
• металлическую,
• водородную.

Ковалентная связь

Ковалентная связь – химическая связь, образованная перекрытием парой электронов, принадлежащих двум атомам.

Схематически этот процесс можно изобразить так: A· + ·В → А : В. В результате энергетический уровень заполняется.

На рисунке изображено как происходит перекрытие s- и р-орбиталей, а также уже смешанных орбиталей, которые называются гибридными:

Существуют два пути образования ковалентной связи. Перекрытием двух орбиталей атомов – соседей, имеющих по одному свободному электрону, либо перекрытием свободной орбитали атома с орбиталью другого атома, имеющего электронную пару. Второй путь называется донорно – акцепторным механизмом. 

Донор – это определенный атом, который предоставляет неподелённую электронную пару. 

Акцептор – это атом, который содержит в себе свободную орбиталь.

Способность атомов притягивать электроны у разных элементов различна. Она обусловлена электроотрицательностью, о которой вы подробно узнаете на следующем уроке.

Если электроотрицательность соединяющихся атомов не слишком различна возникает полярная ковалентная связь.

При одинаковой электроотрицательности, если соединяются атомы одного элемента – неметалла, образующаяся связь называется ковалентной неполярной. Ну, а если электроотрицательность различается сильно, то возникает ионная связь.

Рассмотрим пример соединения атомов водорода и фтора. Для начала вспомним их электронные конфигурации: Н — 1s1​

F — ​​​1s1​  2s2 ​​​​2p5​1. Расположение электронов по орбиталям выглядит так:Увидим на рисунке как s-электрон водорода перекроется с p-электроном фтора:2. После чего орбитали фтора будут выглядеть так:Если орбитали перекрываются вдоль линии связи, возникает σ-связь (сигма-связь):Дополнительное перекрытие орбиталей перпендикулярно линии связи приводит к возникновению π-связь (пи-связи):

Межъядерное расстояние – длина связи, уменьшается с образованием кратных связей (двойных или тройных), которые образуются сочетанием σ + π и тройных σ + π + π. А σ связь называется одинарной.

• В химии геометрическое изображение длины связи и валентных углов (между линиями связи атомов) называется гибридизацией – это уравнивание орбиталей по форме и энергии и образование одинаковых.
• Ионная связь

Гибридизация бывает следующих типов:

Ионной связью считается предельный случай ковалентной полярной связи. В ковалентной – полярной связи общая электронная пара всегда перемещается к одному из пары атомов. В ионной связи электронная пара полностью принадлежит одному из атомов.

Атом, который отдает электрон, впоследствии получает положительный заряд. После чего он становится катионом. Атом, который забирает электроны, приобретает отрицательный заряд, вследствие чего становится анионом.

Из этого следует, что ионная связь — такая связь, которая образуется за счет электростатического притяжения, которое происходит между катионами и анионами.

Металлическая связь

Данный тип связи образуется в металлах. У атомов всех металлических элементов на внешнем электронном слое содержатся электроны, которые имеют низкую энергию, связывающую с ядром атома. Энергетически выгодный процесс для металлов — потеря внешних электронов.

Из – за достаточно слабого взаимодействия с ядром, электроны, содержащиеся в металлах, достаточно подвижны. В каждом кристалле металла происходит данный процесс: Ме0 — ne− = Mеn+. В данной формуле Ме является нейтральным атомом металла.

Mеn+ – это катион этого же металла. 

Водородная связь

Если атом водорода в любом химическом веществе взаимосвязан с элементом, который имеет высокую электроотрицательность, например азот, кислород или фтор, для данного вещества характерна водородная связь. Атом водорода прочно взаимосвязан с атомом, имеющим электроотрицательный характер. Поэтому общая электронная пара будет смещена от водорода к электроотрицательному элементу.

На атоме водорода образуется положительный заряд, а на атоме электроотрицательного элемента — отрицательный. Благодаря наличию данных зарядов, становится возможным электростатическое притяжение, которое происходит между положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и электроотрицательным атомом другой. 

Водородной связью так же объясняется достаточно высокая температура плавления воды. Прочные водородные связи образуются в следующих веществах: фтороводород, аммиак, кислородсодержащие кислоты.

Предыдущий урок

Следующий урок

Источник: https://cknow.ru/knowbase/751-131-kovalentnaya-himicheskaya-svyaz-ee-raznovidnosti-i-mehanizmy-obrazovaniya-ionnaya-svyaz-metallicheskaya-svyaz-vodorodnaya-svyaz.html

Образование металлической связи — урок. Химия, 8–9 класс

Все металлы имеют сходные свойства: у них характерный металлический блеск, высокая ковкость, хорошая электропроводность и теплопроводность.

    

Алюминий                                           

• Золото
• Эти свойства металлов обусловлены наличием у них особого вида химической связи — металлической связи.
• Особенность атомов металлов — небольшое число электронов на внешнем уровне и сравнительно большие радиусы. Поэтому атомы металлов в отличие от атомов неметаллов легко отдают наружные электроны и превращаются в положительные ионы:
• Me−ne_→Men+.
• Оторвавшиеся от атомов электроны перемещаются от одного иона к другому. Соединяясь с ионами, электроны временно превращают их в атомы:
• Потом электроны снова отрываются и присоединяются к другим ионам и так далее.

Эти процессы происходят бесконечно, что можно выразить общей схемой:

Me−ne_⇄Men+.

Между электронами и положительными ионами возникает электростатическое взаимодействие. Отрицательные электроны удерживают слои положительных ионов.

Металлическая связь — это связь между положительными ионами и атомами металлов посредством обобществлённых электронов.

Кристалл металла можно представить как большое количество катионов, погружённых в «море» свободных электронов.

Благодаря свободным электронам металлы хорошо проводят тепло и электрический ток, имеют характерный блеск и ковкость.

Число внешних электронов у атомов металлов различается. Оно равно номеру группы Периодической системы, в которой находится металл. Так, у щелочных металлов  способен отрываться от атома один электрон, а у алюминия таких электронов три:

K−e_⇄K+;

Al−3e_⇄Al3+.

Металлическая связь характерна для чистых металлов и для смесей различных металлов — сплавов  (бронза, сталь, чугун, латунь и т. д.), если они находятся в твёрдом или жидком состоянии.

      

Сталь                                                

 Латунь

В парообразном состоянии атомы металлов связаны между собой ковалентной связью. Например, парами натрия заполнены лампы жёлтого цвета для уличных фонарей. Натрий в газообразном состоянии образует двухатомные молекулы. Молекулы натрия неустойчивы, так как при их образовании атомы не получают восьмиэлектронный внешний слой.

Источники:

Габриелян О. С. Химия. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений. М.: Дрофа, 2013. — 66 с.

Источник: https://www.yaklass.ru/p/himija/89-klass/stroenie-veshchestva-18844/-metallicheskaia-sviaz-49941/re-ced4f9fe-16a8-4bbb-a5f5-4e1f3feed137

Металлическая и водородная химические связи. Видеоурок. Химия 11 Класс

• Тема: Типы химической связи
• Урок: Металлическая и водородная химические связи
• Металлическая связьэто тип связи в металлах и их сплавах между атомами или ионами металлов и относительно свободными электронами (электронным газом) в кристаллической решетке.

Металлы – это  химические элементы с низкой электроотрицательностью, поэтому они легко отдают свои валентные электроны. Если рядом с элементом металлом находится неметалл, то электроны от атома металла переходят к неметаллу. Такой тип связи называется ионный (рис. 1).

Рис. 1. Образование ионной связи

В случае простых веществ металлов или их сплавов, ситуация меняется.

При образовании молекул электронные орбитали металлов не остаются неизменными. Они взаимодействуют между собой, образуя новую молекулярную орбиталь.

В зависимости от состава и строения соединения, молекулярные орбитали могут быть как близки к совокупности атомных орбиталей, так и значительно от них отличаться. При взаимодействии электронных орбиталей атомов металла образуются молекулярные орбитали.

Такие, что валентные электроны атома металла, могут свободно перемещаться по этим молекулярным орбиталям. Не происходит полное разделение, заряда, т. е. металл – это не совокупность катионов и плавающих вокруг электронов.

Но это и не совокупность атомов, которые иногда переходят в катионную форму и передают свой электрон другому катиону. Реальная ситуация – это совокупность двух этих крайних вариантов.

Рис. 2

Сущность образования металлической связи состоит в следующем: атомы металлов отдают наружные электроны, и некоторые из них превращаются в положительно заряженные ионы.

Оторвавшиеся от атомов электроны относительно свободно перемещаются между возникшими положительными ионами металлов. Между этими частицами возникает металлическая связь, т. е.

электроны как бы цементируют положительные ионы в металлической решетке (рис. 2).

1. Наличие металлической связи обуславливает физические свойства металлов:
2. · Высокая пластичность
3. · Тепло и электропроводность
4. · Металлический блеск

Пластичность – это способность материала легко деформироваться под действием механической нагрузки. Металлическая связь реализуется между всеми атомами металла одновременно, поэтому при механическом воздействии на металл не разрываются конкретные связи, а только меняется положение атома.

Атомы металла, не связанные жесткими связями между собой, могут как бы скользить по слою электронного газа, как это происходит при скольжении одного стекла по другому с прослойкой воды между ними. Благодаря этому металлы можно легко деформировать или раскатывать в тонкую фольгу. Наиболее пластичные металлы – чистое золото, серебро и медь.

Все эти металлы встречаются в природе в самородном виде в той или иной степени чистоты. Рис. 3.

Рис. 3. Металлы, встречающиеся в природе в самородном виде

Из них, особенно из золота, изготавливаются различные украшения. Благодаря своей удивительной пластичности, золото применяется при отделке дворцов. Из него можно раскатать фольгу толщиной всего 3.10-3 мм. Она называется сусальное золото, наносится на гипсовые, лепные украшения или другие предметы.

Тепло- и электропроводность. Лучше всего электрический ток проводят медь, серебро, золото и алюминий. Но так как золото и серебро – дорогие металлы, то для изготовления кабелей используются более дешевые медь и алюминий.

Самыми плохими электрическими проводниками являются марганец, свинец, ртуть и вольфрам. У вольфрама электрическое сопротивление столь велико, что при прохождении электрического тока он начинает светиться.

Это свойство используется при изготовлении ламп накаливания.

Температура тела – это мера энергии составляющих его атомов или молекул. Электронный газ металла может довольно быстро передавать избыточную энергию с одного иона или атома к другому. Температура металла быстро выравнивается по всему объёму, даже если нагревание идет с одной стороны. Это наблюдается, например, если опустить металлическую ложку в чай.

Металлический блеск. Блеск – это способность тела отражать световые лучи. Высокой световой отражательной способностью обладают серебро, алюминий и палладий. Поэтому именно эти металлы наносят тонким слоем на поверхность стекла при изготовлении фар, прожекторов и зеркал.

Водородная связь

Рассмотрим температуры кипения и плавления водородных соединений халькогенов: кислорода, серы, селена и теллура. Рис. 4.

Рис. 4

Если мысленно экстраполировать прямые температур кипения и плавления водородных соединений серы, селена и теллура, то мы увидим, что температура плавления воды должна примерно составлять -1000С, а кипения – примерно -800С.

Происходит это потому, что между молекулами воды существует взаимодействие – водородная связь, которая объединяет молекулы воды в ассоциацию.

Для разрушения этих ассоциатов требуется дополнительная энергия.

Водородная связь образуется между сильно поляризованным, обладающим значительной долей положительного заряда атомом водорода и другим атомом с очень высокой электроотрицательностью: фтором, кислородом или азотом. Примеры веществ, способных образовывать водородную связь, приведены на рис. 5.

Рис. 5

Рассмотрим образование водородных связей между молекулами воды. Водородная связь изображается тремя точками. Возникновение водородной связи обусловлено уникальной особенностью атома водорода. Т. к.

атом водорода содержит только один электрон, то при оттягивании общей электронной пары другим атомом, оголяется ядро атома водорода, положительный заряд которого действует на электроотрицательные элементы в молекулах веществ.

Сравним свойства этилового спирта и диметилового эфира. Исходя из строения этих веществ, следует, что этиловый спирт может образовывать межмолекулярные водородные связи. Это обусловлено наличием гидроксогруппы. Диметиловый эфир межмолекулярных водородных связей образовывать не может.

Сопоставим их свойства в таблице 1.

Вещество	Т кип.	Т пл.	Растворимость в воде
Этиловый спирт	+78,150С	-114,150С	В любых пропорциях
Диметиловый эфир	-29,90С	-138,50С	Ограничена

Табл. 1

Т кип., Т пл, растворимость в воде выше у этилового спирта. Это общая закономерность для веществ, между молекулами которых образуется водородная связь. Эти вещества характеризуются более высокой Т кип.,Т пл, растворимостью в воде и более низкой летучестью.

Физические свойства соединений зависят также и от молекулярной массы вещества. Поэтому проводить сравнение физических свойств веществ с водородными связями, правомерно только для веществ с близкими молекулярными массами.

Энергия одной водородной связи примерно в 10 раз меньше энергии ковалентной связи.

Если в органических молекулах сложного состава имеется несколько функциональных групп, способных к образованию водородной связи, то в них могут образовываться внутримолекулярные водородные связи (белки, ДНК, аминокислоты, ортонитрофенол и др.). За счет водородной связи образуется вторичная структура белков, двойная спираль ДНК.

Ван-дер-Ваальсовая связь.

Вспомним благородные газы. Соединения гелия до сих пор не получены. Он не способен образовывать обычные химические связи.

· ориентационные силы. Это взаимодействие между двумя диполями (НСl)

· индукционное притяжение. Это притяжение диполя и неполярной молекулы.

· дисперсионное притяжение. Это взаимодействие между двумя неполярными молекулами (He). Возникает за счет неравномерности движения электронов вокруг ядра.

Подведение итога урока

На уроке рассмотрены три типа химической связи: металлическая, водородная и Ван-дер-Ваальсовая. Объяснялась зависимость физических и химических свойств от разных типов химических связей в веществе.

Список литературы

1. Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е изд. – М.: Просвещение, 2012.

2. Попель П.П. Химия: 8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений / П.П. Попель, Л.С.Кривля. – К.: ИЦ «Академия», 2008. – 240 с.: ил.

3. Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень.  2-е изд., стер. – М.: Дрофа, 2007. – 220 с.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Internerurok.ru (Источник).

2. Hemi.nsu.ru (Источник).

3. Chemport.ru (Источник).

4. Химик (Источник).

Домашнее задание

1. №№2, 4, 6 (с. 41) Рудзитис Г.Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – 14-е изд. – М.: Просвещение, 2012.

2. Почему для изготовления волосков ламп накаливания используют вольфрам?

3. Чем объясняется отсутствие водородной связи в молекулах альдегидов?

Источник: https://interneturok.ru/lesson/chemistry/11-klass/btipy-himicheskih-svyazejb/metallicheskaya-i-vodorodnaya-himicheskie-svyazi

Химическая связь: определение, типы, свойства

Содержание:

Что такое химическая связь

Типы химических связей

Ионная химическая связь

Водородная химическая связь

Химическая связь металлов

Как определить вид химической связи

Свойства химических связей

Химическая связь, видео

Химическая связь, ее типы, свойства, наряду с химическими реакциями является одним из краеугольных камней интересной науки под названием химия. В этой статье мы разберем все аспекты химических связей, их значение в науке, приведем примеры и многое другое.

Что такое химическая связь

Под химической связью в химии понимается взаимное сцепление атомов в молекуле и кристаллической решетке, в результате действия силы притяжения, существующей между атомами. Именно благодаря химическим связям происходит образование различных химических соединений, в этом заключается природа химической связи.

Типы химических связей

Механизм образования химической связи сильно зависит от ее типа или вида, в целом различаются такие основные виды химической связи:

• Ковалентная химическая связь (которая в свою очередь может быть полярной и неполярной)
• Ионная связь
• Водородная связь
• Химическая связь металлов

подобных людям.

Что касается ковалентной химической связи, то на нашем сайте ей посвящена отдельная статья, и более детально вы можете почитать по ссылке. Далее же мы разберем более детально все другие основные типы химических связей.

Ионная химическая связь

Образование ионной химической связи возникает при взаимном электрическом притяжении двух ионов, имеющих разные заряды. Ионы обычно при таких химических связях простые, состоящие из одного атома вещества.

Схема ионной химической связи.

Характерной особенностью ионного типа химичечкой связи является отсутствие у нее насыщенности, и как результат, к иону или даже целой группе ионов может присоединиться самое разное количество противоположно заряженных ионов. Примером ионной химической связи может служить соединение фторида цезия CsF, в котором уровень «ионости» составляет практически 97%.

Водородная химическая связь

Еще задолго до появления современной теории химических связей в ее современном виде учеными химиками было замечено, что соединения водорода с неметаллами обладают различными удивительными свойствами. Скажем, температура кипения воды и вместе со фтороводородом гораздо выше, чем это могло бы быть, вот вам готовый пример водородной химической связи.

На картинке схема образования водородной химической связи.

Природа и свойства водородной химической связи обусловлены способностью атома водорода H образовывать еще одну химическую связь, отсюда собственно и название этой связи. Причиной образования такой связи являются свойства электростатических сил.

Например, общее электронное облако в молекуле фтороводорода настолько смещено в сторону фтора, что пространство вокруг атома этого вещества насыщено отрицательным электрическим полем. Вокруг атома водорода, тем более лишенного своего единственного электрона, все с точностью до наоборот, его электронное поле значительно слабее и как следствие имеет положительный заряд.

А положительные и отрицательные заряды, как известно, притягиваются, таким нехитрым образом и возникает водородная связь.

Химическая связь металлов

Какая химическая связь характерна для металлов? У этих веществ есть свой собственный тип химической связи – атомы всех металлов расположены не абы как, а определенным образом, порядок их расположения называется кристаллической решеткой. Электроны различных атомов образуют общее электронное облако, при этом они слабо взаимодействуют друг с другом.

Так выглядит металлическая химическая связь.

В качестве примера металлической химической связи могут выступать любые металлы: натрий, железо, цинк и так далее.

Как определить вид химической связи

В зависимости от веществ, принимающих в ней участие, если метал и неметалл, то связь ионная, если два метала, то металлическая, если два неметалла то ковалентная.

Свойства химических связей

Чтобы провести сравнение разных химических реакций используются разные количественные характеристики, такие как:

• длина,
• энергия,
• полярность,
• порядок связей.

Разберем их подробнее.

Длина связи – равновесное расстояние между ядрами атомов, которые соединены химической связью. Обычно измеряется экспериментально.

Энергия химической связи определяет ее прочность. В данном случае под энергией подразумевается усилие, необходимое, для того, чтобы разорвать химическую связь и разъединить атомы.

Порядок химической связи (другими словами кратность химической связи) – это число электронных пар, вступающих в химическую связь. Порядок может быть, как целым, так и дробным, чем он выше, тем большее число электронов осуществляют химическую связь и тем труднее ее разорвать.

Химическая связь, видео

• И в завершение познавательное видео об разных видах химической связи.
• Эта статья доступна на английском языке – Chemical Bonding: Definition, Types, Properties.

Источник: https://www.poznavayka.org/himiya/himicheskaya-svyaz-opredelenie-tipyi-svoystva/

1.3.1. Ковалентная химическая связь, ее разновидности и механизмы образования. Характеристики ковалентной связи (полярность и энергия связи). Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь

Крайне редко химические вещества состоят из отдельных, не связанных между собой атомов химических элементов. Таким строением в обычных условиях обладает лишь небольшой ряд газов называемых благородными: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон.

Чаще же всего химические вещества состоят не из разрозненных атомов, а из их объединений в различные группировки. Такие объединения атомов могут насчитывать несколько единиц, сотен, тысяч или даже больше атомов.

Сила, которая удерживает эти атомы в составе таких группировок, называется химическая связь.

Другими словами, можно сказать, что химической связью называют взаимодействие, которое обеспечивает связь отдельных атомов в более сложные структуры (молекулы, ионы, радикалы, кристаллы и др.).

• Причиной образования химической связи является то, что энергия более сложных структур меньше суммарной энергии отдельных, образующих ее атомов.
• Так, в частности, если при взаимодействии атомов X и Y образуется молекула XY, это означает, что внутренняя энергия молекул этого вещества ниже, чем внутренняя энергия отдельных атомов, из которых оно образовалось:
• E(XY) < E(X) + E(Y)
• По этой причине при образовании химических связей между отдельными атомами выделятся энергия.
• Упрощенно можно считать, что в основе химических связей лежат электростатические силы, обусловленные взаимодействиями положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов.
• В образовании химических связей принимают участие электроны внешнего электронного слоя с наименьшей энергией связи с ядром, называемые валентными. Например, у бора таковыми являются электроны 2 энергетического уровня – 2 электрона на 2s-орбитали и 1 на 2p-орбитали:

При образовании химической связи каждый атом стремится получить электронную конфигурацию атомов благородных газов, т.е. чтобы в его внешнем электронном слое было 8 электронов (2 для элементов первого периода). Это явление получило название правила октета.

Достижение атомами электронной конфигурации благородного газа возможно, если изначально одиночные атомы сделают часть своих валентных электронов общими для других атомов. При этом образуются общие электронные пары.

В зависимости от степени обобществления электронов можно выделить ковалентную, ионную и металлическую связи.

Ковалентная связь

Ковалентная связь возникает чаще всего между атомами элементов неметаллов. Если атомы неметаллов, образующие ковалентную связь, относятся к разным химическим элементам, такую связь называют ковалентной полярной.

Причина такого названия кроется в том, что атомы разных элементов имеют и различную способность притягивать к себе общую электронную пару. Очевидно, что это приводит к смещению общей электронной пары в сторону одного из атомов, в результате чего на нем формируется частичный отрицательный заряд.

В свою очередь, на другом атоме формируется частичный положительный заряд. Например, в молекуле хлороводорода электронная пара смещена от  атома водорода к атому хлора:

Примеры веществ с ковалентной полярной связью:

СCl4, H2S, CO2, NH3, SiO2 и т.д.

Вышеописанный механизм образования ковалентной связи, когда оба атома предоставляют электроны для образования общих электронных пар, называется обменным.

Также существует и донорно-акцепторный механизм.

При образовании ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму общая электронная пара образуется за счет заполненной орбитали одного атома (с двумя электронами) и пустой орбитали другого атома.

Атом, предоставляющий неподеленную электронную пару, называют донором, а атом со свободной орбиталью – акцептором.

В качестве доноров электронных пар выступают атомы, имеющие спаренные электроны, например N, O, P, S.

Например, по донорно-акцепторному механизму происходит образование четвертой ковалентной связи N-H в катионе аммония NH4+:

Помимо полярности ковалентные связи также характеризуются энергией. Энергией связи называют минимальную энергию, необходимую для разрыва связи между атомами.

Энергия связи уменьшается с ростом радиусов связываемых атомов. Так, как мы знаем, атомные радиусы увеличиваются вниз по подгруппам, можно, например, сделать вывод о том, что прочность связи галоген-водород увеличивается в ряду:

Также энергия связи зависит от ее кратности – чем больше кратность связи, тем больше ее энергия. Под кратностью связи понимается количество общих электронных пар между двумя атомами.

Ионная связь

Ионную связь можно рассматривать как предельный случай ковалентной полярной связи.

Если в ковалентной-полярной связи общая электронная пара смещена частично к одному из пары атомов, то в ионной она практически полностью «отдана» одному из атомов.

Атом, отдавший электрон(ы), приобретает положительный заряд и становится катионом, а атом, забравший у него электроны, приобретает отрицательный заряд и становится анионом.

1. Таким образом, ионная связь — это связь, образованная за счет электростатического притяжения катионов к анионам.
2. Образование такого типа связи характерно при взаимодействии атомов типичных металлов и типичных неметаллов.
3. Например, фторид калия. Катион калия получается в результате отрыва от нейтрального атома одного электрона, а ион фтора образуется при присоединении к атому фтора одного электрона:

• Между получившимися ионами возникает сила электростатического притяжения, в результате чего образуется ионное соединение.
• При образовании химической связи электроны от атома натрия перешли к атому хлора и образовались противоположно заряженные ионы, которые имеют завершенный внешний энергетический уровень.
• Установлено, что электроны от атома металла не отрываются полностью, а лишь смещаются в сторону атома хлора, как в ковалентной связи.

Большинство бинарных соединений, которые содержат атомы металлов, являются ионными. Например, оксиды, галогениды, сульфиды, нитриды.

Ионная связь возникает также между простыми катионами и простыми анионами (F−, Cl−, S2-), а также между простыми катионами и сложными анионами (NO3−, SO42-, PO43-, OH−). Поэтому к ионным соединениям относят соли и основания (Na2SO4, Cu(NO3)2, (NH4)2SO4), Ca(OH)2, NaOH).

Металлическая связь

Данный тип связи образуется в металлах.

У атомов всех металлов на внешнем электронном слое присутствуют электроны, имеющие низкую энергию связи с ядром атома. Для большинства металлов, энергетически выгодным является процесс потери внешних электронов.

Ввиду такого слабого взаимодействия с ядром эти электроны в металлах весьма подвижны и в каждом кристалле металла непрерывно происходит следующий процесс:

М0 — ne− = Mn+ , где М0 – нейтральный атом металла, а Mn+ катион этого же металла. На рисунке ниже представлена иллюстрация происходящих процессов.

То есть по кристаллу металла «носятся» электроны, отсоединяясь от одного атома металла, образуя из него катион, присоединяясь к другому катиону, образуя нейтральный атом.

Такое явление получило название “электронный ветер”, а совокупность свободных электронов в кристалле атома неметалла назвали “электронный газ”.

Подобный тип взаимодействия между атомами металлов назвали металлической связью.

Водородная связь

Если атом водорода в каком-либо веществе связан с элементом с высокой электроотрицательностью (азотом, кислородом или фтором),   для такого вещества характерно такое явление, как водородная связь.

Поскольку атом водорода связан с электроотрицательным атомом, на атоме водорода образуется частичный положительный заряд, а на атоме электроотрицательного элемента — частичный отрицательный.

В связи с этим становится возможным электростатическое притяжения между частично положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и электроотрицательным атомом другой.

Например водородная связь наблюдается для молекул воды:

Источник: https://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/tipy-himicheskih-svjazej

Вещества с металлической связью: схема механизма образования, отличие от других видов связи, примеры

В одноатомном состоянии при обычных условиях находятся только благородные газы. Остальные же элементы не суще­ствуют в виде индивидуальном, так как имеют возможность взаимодействовать между собой или с другими атомами. При этом образуются более сложные части­цы.

…

• Вконтакте
• Facebook
• Twitter
• Google+
• Мой мир

Оглавление:

• Типы химического взаимодействия
• Металлическая химическая связь
• Отличия от других видов
• Схема связи и примеры
• Свойства металлов

Совокупность атомов может образовать следующие частицы:

• молекулы;
• молекулярные ионы;
• свободные радикалы.

Типы химического взаимодействия

Взаимодействие между атомами называют химической связью. Основой являются электростатические силы (силы взаимодействия электричес­ких зарядов), которые действуют между атомами, носителями этих сил являются ядро атома и электроны.

Это интересно: полярная и неполярная ковалентная связь — что это?

Электронам, находящимся на внешнем энергетическом уровне, отведена основная роль в образовании химических связей между атомами. Они наиболее удалены от ядра, а, следовательно, связаны с ним наименее прочно. Их называют валентными электронами.

Частицы взаимодействуют между собой различными способами, что приводит к образованию молекул (и веществ) разного строения. Различают следующие типы химической связи:

• ионная;
• ковалентная;
• водородная;
• вандерваальсова;
• металлическая.

Говоря о различных типах химического взаимодействия между атомами, стоит помнить о том, что все типы одинаково основаны на электростатическом взаимодействии частиц.

Это интересно: алканы — химические свойства предельных углеводородов.

Металлическая химическая связь

Как видно из положения металлов в таблице химических элементов, они, в большинстве своём, обладают небольшим числом валентных электронов. Электроны связаны со своими ядрами достаточно слабо и легко отрываются от них. В результате этого образуются положительно заряженные ионы металла и свобод­ные электроны.

1. Эти электроны, свободно перемещающиеся в кристаллической решётке, называют «электронным газом».
2. На рисунке схематично изображено строение вещества металла.
3. То есть в объёме металла атомы постоянно превращаются в ионы (их называют атом-ионами) и наоборот ионы постоянно принимают электроны из «электронного газа».

Это интересно: как расставлять коэффициенты в химических уравнениях?

• Механизм образования металлической связи можно записать в виде формулы:
• атом M0 — ne ↔ ион Mn+
• Таким образом, металлы представляют собой положительные ионы, которые расположены в кристаллической решётке в определённых положениях, и электроны, которые могут достаточно свободно перемещаться между атом-ионами.
• Кристаллическая решётка представляет «скелет», остов вещества, а электроны перемещаются между её узлами. Формы кристаллических решёток металлов могут быть различными, например:

• объёмно-центрическая кубическая решётка характерна для щелочных металлов;
• гранецентрическую кубическую решётку имеют, например, цинк, алюминий, медь, другие переходные элементы;
• гексагональная форма типична для щёлочноземельных элементов (исключением является барий);
• тетрагональная структура — у индия;
• ромбоэдрическая — у ртути.

Пример кристаллической решётки металла показан на картинке ниже.

Отличия от других видов

Отличается металлическая связь от ковалентной по прочности. Энергия металлических связей меньше, чем ковалентных в 3−4 раза и меньше энергии ионной связи.

В случае с металлической связью, нельзя говорить и о направленности, ковалентная связь строго направлена в пространстве.

Такая характеристика, как насыщаемость также не характерна для взаимодействия между атомами металлов. В то время как ковалентные связи являются насыщаемыми, то есть количество атомов, с которыми может произойти взаимодействие, строго ограничено количеством валентных электронов.

Схема связи и примеры

1. Процесс, происходящий в металле можно записать с помощью формулы:
2. К — е К +
3. Al — 3e Al3+
4. Na — e Na+
5. Zn — 2e Zn2+
6. Fe — 3e Fe3+
7. Если описывать более подробно, металлическую связь, как образуется этот тип связи, необходимо рассматривать строение внешних энергетических уровней элемента.

В качестве примера можно рассмотреть натрий. Имеющийся на внешнем уровне единственный валентный 3s электрон может свободно перемещаться по свободным орбиталям третьего энергетического уровня. При сближении атомов натрия, происходит перекрывание орбиталей.

Теперь уже все электроны могут перемещаться между атом-ионами в пределах всех пререкрывшихся орбиталей.

У цинка на 2 валентных электрона приходится целых 15 свободных орбиталей на четвёртом энергетическом уровне. При взаимодействии атомов эти свободные орбитали будут перекрываться, как бы обобществляя электроны, которые по ним перемещаются.

У атомов хрома валентных электронов 6 и все они будут участвовать в образовании электронного газа и связывать атом-ионы.

Свойства металлов

Особый вид взаимодействия, который характерен для атомов металлов, определяет ряд объединяющих их свойств и отличающих металлы от других веществ. Примерами таких свойств являются высокие температуры плавления, высокие температуры кипе­ния, ковкость, способность отражать свет, высокая электро­проводность и теплопроводность.

Высокие температуры плавления и кипения объясняются тем, что катионы металла прочно связаны электронным газом.

При этом прослеживается закономерность, что прочность связи увеличивается с увеличением количества валентных электронов.

Например, рубидий и калий являются легкоплавкими веществами (температуры плавления 39 и 63 градуса Цельсия, соответственно), по сравнению с, например, хромом (1615 градусов Цельсия).

Равномерностью распределения валентных электронов по кристаллу объясняется, например, такое свойство металлов, как пластичность — смещение ионов и атомов в любых направле­ниях без разрушения взаимодействия между ними.

Свободное перемещение электронов по атомным орбиталям объясняет и электропроводность металлов. Электронный газ при наложении разности потенциалов переходит из хаотического движения к движению направленному.

В промышленности часто используют не чистые металлы, а их смеси, называемые сплавами. В сплаве свойства одного компонента обычно удачно дополняют свойства другого.

Источник: https://obrazovanie.guru/himiya/metallicheskaya-svyaz-mehanizm-obrazovaniya-i-primery.html

Типы химической связи

Темы кодификатора ЕГЭ: Ковалентная химическая связь, ее разновидности и механизмы образования. Характеристики ковалентной связи (полярность и энергия связи). Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь

Внутримолекулярные химические связи

Сначала рассмотрим связи, которые возникают между частицами внутри молекул. Такие связи называют внутримолекулярными.

Химическая связь между атомами химических элементов имеет электростатическую природу и образуется за счет взаимодействия внешних (валентных) электронов, в большей или меньшей степени удерживаемых положительно заряженными ядрами связываемых атомов.

Ключевое понятие здесь – ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ. Именно она определяет тип химической связи между атомами и свойства этой связи.

Электроотрицательность χ – это способность атома притягивать (удерживать) внешние (валентные) электроны. Электроотрицательность определяется степенью притяжения внешних электронов к ядру и зависит, преимущественно, от радиуса атома и заряда ядра.

Электроотрицательность сложно определить однозначно. Л.Полинг составил таблицу относительных электроотрицательностей (на основе энергий связей двухатомных молекул). Наиболее электроотрицательный элемент – фтор со значением 4.

Важно отметить, что в различных источниках можно встретить разные шкалы и таблицы значений электроотрицательности. Этого не стоит пугаться, поскольку при образовании химической связи играет роль разность электроотрицательностей атомов, а она примерно одинакова в любой системе.

Если один из атомов в химической связи  А:В сильнее притягивает электроны, то электронная пара смещается к нему. Чем больше разность электроотрицательностей атомов, тем сильнее смещается электронная пара.

Если значения электроотрицательностей взаимодействующих атомов равны или примерно равны: ЭО(А)≈ЭО(В), то общая электронная пара не смещается ни к одному из атомов: А : В. Такая связь называется ковалентной неполярной.

Если электроотрицательности взаимодействующих атомов отличаются, но не сильно (разница электроотрицательностей примерно от 0,4 до 2: 0,4

Источник: https://chemege.ru/chembonds/

1.ТИПЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ.ТИПЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ 2.КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ:КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ: а) механизм образования и разрыв связи; б) классификация; в) параметры. — презентация

1

2 1.ТИПЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ.ТИПЫ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ 2.

КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ:КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ: а) механизм образования и разрыв связи; б) классификация; в) параметры ковалентной связи; г) теория гибридизации; пространственное строение молекул; д) свойства ковалентной связи.

3. ИОННАЯ СВЯЗЬ. 4. МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ. 5. ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ. вопросы Презентацию выполнила Лихолетова Н.В. учитель химии ГОУ СОШ 186 С.-Петербург

3 Химическая связь – совокупность сил, обусловливающих взаимодействие атомов друг с другом в химическом соединении. Химическая связь Ионная связь Водородная связь Ковалентная связь Металлическая связь

5 НУЖНО ЗНАТЬ! 1. Образование химической связи всегда сопровождается выделением энергии. 2. В образовании химической связи участвуют электроны, находящиеся на внешнем электронном слое. Это валентные электроны. 3.

Валентными являются и спаренные электроны, если атом может переходить в возбуждённое состояние или образование связи происходит по донорно- акцепторному механизму. 4. Валентность – способность атома образовывать химические связи.

Численно она равна числу электронных пар, образующихся при взаимодействии атомов. ! ! ! !

6 ДОНОРНО- АКЦЕПТОРНЫЙ Общая связывающая электронная пара предоставляется одним из атомов (донором электронной пары), другой атом предоставляет вакантную атомную орбиталь (акцептор). + + Атом азота в молекуле аммиака, при образовании иона аммония, предоставляет неподелённую электронную пару для образования ещё одной ковалентной связи. А ион водорода – вакантную орбиталь. !

7 НУЖНО ЗНАТЬ! 1. При образовании химических связей уменьшается энергия системы, что увеличивает её устойчивость. 2.

Разрыв химической связи сопровождается поглощением того же количества энергии (теплоты), которое выделилось при образовании связи. 3.

Различают следующие механизмы разрыва ковалентной связи: а) гомолитический- симметричный разрыв связи, образуются свободные радикалы. радикалы б) гетеролитический – несимметричный разрыв связи, приводит к образованию ионов. + + ионы ! ! !

По способу перекрывания атомных орбиталей: а) сигма-связь – при её образовании область перекрывания атомных орбиталей находится на линии, соединяющей центры атомов б) пи-связь – при её образовании область перекрывания атомных орбиталей располагается на линии, перпендикулярной линии, соединяющей центры атомов

9 Схема перекрывания орбиталей при образовании: а) сигма связей ( — связь) x zz S-S связь zz P-P связь б) пи связей ( – связь) zz P-P связь x x zz y y x

10 3. По степени полярности (по разности в значении электроотрицательности): Неполярная ковалентная связь 1.Образуется между атомами одного элемента; 2.Нет разности в электроотрицательности; 3.

Общая электронная пара находится симметрично относительно атомов, образующих связь. Полярная ковалентная связь 1.Образуется между атомами разных элементов; 2.Разница в электроотрицательности составляет не более 1,7 (по шкале Полинга); 3.

Общая электронная пара смещена к наиболее электроотрицательному атому.

11 Параметры ковалентной связи. 1. Длина связи – межъядерное расстояние взаимодействующих атомов. Выражается в нм или ангстремах. 2.

Энергия связи – энергия, выделяющаяся при образовании связи или затрачиваемая при разрыве связи. Выражается в кДж/моль. 3. Валентный угол – угол между ядрами атомов, образующихся связей. Выражается в градусах. 4.

Полярность связи – определяется по разности значений электроотрицательности элементов, образующих соединение.

12 Видео – примеры. ГРАФИТ АЛМАЗ ЙОД ЗВУК

Молекула какого вещества может иметь данную электронную формулу? а) с полярной ковалентной связью б) с неполярной ковалентной связью в) с ионной связью г) с металлической связью 3.

Какое из перечисленных веществ имеет атомную кристаллическую решётку? а) графит б) белый фосфор в) серебро г) сульфид натрия

14 Ответы к слайду «Проверь себя !» 1. Химическая связь, образующаяся за счёт образования общих электронных пар – это ковалентная связь. 2.

Это молекула вещества с ковалентной неполярной связью, так как образована атомами одного химического элемента. 3. Графит имеет атомную кристаллическую решётку. Атомы располагаются слоями.

Внутри каждого слоя атомы углерода располагаются по форме шестиугольника.

15 СВОЙСТВА КОВАЛЕНТНОЙ СВЯЗИ. 1.Насыщаемость : — при образовании связи в области связывания могут находиться только два электрона; — невозможно использование одной и той же атомной орбитали дважды.

Вследствие насыщаемости ковалентной связи молекулы имеют определённый состав. Валентность – свойство атомов химического элемента образовывать определённое число ковалентных связей.

Валентность определяется: -числом неспаренных электронов; -числом неподелённых электронных пар; -числом вакантных орбиталей на валентном слое атома.

17 2. Направленность. Определяет расположение молекулы в пространстве. Химические связи, образованные за счёт электронов разных энергетических уровней равноценны и расположены симметрично. Для объяснения этого факта применяют представление о гибридизации.

18 В гибридизации участвуют близкие по энергии атомные орбитали, не занятые электронами (вакантные) или орбитали с неспаренными электронами и неподелёнными электронными парами.

19 Гибридизация не является реальным процессом. Введено для описания геометрии молекулы. Молекула метана:расположение тетраэдрическое, угол между осями электронных облаков – Атомы водорода — Гибридизованные электронные облака атома углерода —

20 Для изучения строения вещества используют структурные модели: 1.Шаростержневые модели (отражают ориентацию валентных связей в пространстве)

21 Для изучения строения вещества используют структурные модели: 2. Масштабные модели Стюарта-Бриглеба (объёмная)

22 Исследование пространственного расположения молекулы этилена (этена). Тип гибридизации: 1 атом углерода: – 2 = 6 6 : 2 = 3 1 Гибридизациярасположение треугольное, угол между осями 2 атом углерода аналогично, так как молекула симметрична. 2

23 Пространственная конфигурация молекулы этилена (этена). — связь

24 Модели молекулы этилена (этена). 1. Шаростержневая модель. П — электронное облако

26 ИОНЫ – заряженные частицы, образующиеся при отдаче или присоединении электронов атомами или группами химически связанных атомов. КАТИОНЫ – положительно заряженные ионы АНИОНЫ – отрицательно заряженные частицы ИОННАЯ СВЯЗЬ – образуется между ионами противоположного знака в результате их электростатического взаимодействия.

27 Механизм образования ионной связи: 1. Для приобретения устойчивой электронной конфигурации атому натрия требуется отдать 1е-. 2. Для приобретения устойчивой электронной конфигурации атому фтора требуется принять 1е-. 3. Атом Na отдаёт электрон атому F.

28 НУЖНО ЗНАТЬ! 1. Ковалентная связь образована атомами, ионная – ионами. 2. В случае ионной связи нет общих электронных пар. 3. Ионная связь не обладает насыщаемостью. 4. Координационное число – число ионов, разместившихся вокруг данного иона. 5. Ионная связь не обладает направленностью. СОЛИ БИНАРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ ЩЁЛОЧИ Ионная связь образуется в соединениях:

29 Катионы металла Атомы металла Электроны Электронный газ 1. Металл можно рассматривать как плотно упакованную структуру из катионов, связанных друг с другом коллективизированными электронами. 2.

Валентные электроны атомов металлов свободно перемещаются; они становятся общими для всех атомов, образующих металлический кристалл. 3.

Металлическая связь обуславливает высокую тепло- и электропроводность веществ, пластичность, металлический блеск.

30 -особый вид химической связи между молекулами Причина – специфическое строение атома водорода: +1 1е¯ — 1е¯ +1 0 е¯ Голое ядро Очень мал Потенциальный акцептор Условия для водородной связи: 1)Наличие сильнополярной связи δ+ H (очень ЭО элемент) Электростатическое взаимодействие 2)Наличие у очень ЭО элемента неподелённых е¯пар => донорно-акцепторное взаимодействие 1s1s 1s1s Аномалии физических свойств Трудно закипает t °кип. Легко замерзает t °кип. для воды HO…HO HH

Источник: http://www.myshared.ru/slide/508585/