Четыре типа связи
Тип связи определяется тем, кто с кем связан и насколько сильно атомы тянут электроны к себе — то есть разностью электроотрицательностей (ЭО).
| Тип связи | Между чем | Что происходит с электронами | Примеры |
|---|---|---|---|
| Ковалентная неполярная | одинаковые атомы неметалла | общая пара посередине | H2, N2, Cl2, O3, алмаз |
| Ковалентная полярная | разные неметаллы | общая пара смещена к более ЭО атому | HCl, H2O, NH3, CO2, SiO2 |
| Ионная | металл и неметалл (типичные) | электрон переходит, образуются ионы | NaCl, CaO, KF, NH4Cl |
| Металлическая | атомы металлов | «электронный газ» общих электронов | Na, Fe, Cu, латунь |
Проверь себя. Какой тип связи в фториде калия KF?
Ответ: ионная
Как образуется ковалентная связь
Обменный механизм: каждый атом даёт по одному неспаренному электрону в общую пару (H· + ·Cl → H:Cl).
Донорно-акцепторный механизм: один атом (донор) даёт готовую неподелённую пару, другой (акцептор) — свободную орбиталь. Классические примеры: ион аммония NH4+ (NH3 + H+), ион гидроксония H3O+, угарный газ CO (одна из трёх связей C≡O), комплексные ионы вроде [Al(OH)4]−.
σ- и π-связи. Одинарная связь — всегда одна σ-связь. Двойная — σ + π. Тройная — σ + 2π.
Пример. Сколько σ- и π-связей в молекуле CO2 (O=C=O)? Две двойные связи: 2 σ + 2 π.
В молекуле N2 (N≡N) — 1 σ и 2 π.
Водородная связь и межмолекулярные силы
Водородная связь возникает между атомом водорода, связанным с сильно электроотрицательным атомом (F, O, N), и неподелённой парой другого такого атома. Она в 10–20 раз слабее ковалентной, но заметно влияет на свойства.
- Есть между молекулами: H2O, HF, NH3, спиртов, карбоновых кислот, аминов (первичных и вторичных).
- Нет между молекулами: CH4, H2S, HCl (практически), алканов, альдегидов, простых и сложных эфиров.
Пример. H2O кипит при +100 °C, а более тяжёлый H2S — при −60 °C. Причина — водородные связи между молекулами воды. По той же причине этанол (+78 °C) кипит намного выше диметилового эфира (−24 °C), хотя состав у них одинаковый.
Кристаллические решётки
Тип решётки — это «мостик» от строения к физическим свойствам. Его спрашивают в ЕГЭ (задание 4) вместе с типом связи.
| Решётка | В узлах | Свойства | Примеры |
|---|---|---|---|
| Молекулярная | молекулы | легкоплавкие, летучие, мягкие | H2O (лёд), CO2 (сухой лёд), I2, P4 (белый фосфор), S8, сахар, большинство органических веществ |
| Атомная | атомы, связанные ковалентно | очень твёрдые, тугоплавкие, нерастворимы | алмаз, графит, Si, B, SiO2 (кварц), SiC, красный фосфор |
| Ионная | ионы | твёрдые, тугоплавкие, расплавы и растворы проводят ток | соли, щёлочи, оксиды активных металлов (NaCl, KOH, CaO) |
| Металлическая | атомы и катионы металла | блеск, пластичность, электро- и теплопроводность | металлы и сплавы |
Степень окисления и валентность
Степень окисления (СО) — условный заряд атома, если считать все связи ионными. Валентность — число связей, которые образует атом.
1) У простых веществ СО = 0.
2) Сумма СО в молекуле = 0, в ионе = заряду иона.
3) Постоянные: щелочные металлы +1, Mg, Ca, Ba, Zn +2, Al +3, F −1.
4) Водород обычно +1, но в гидридах металлов (NaH, CaH2) −1.
5) Кислород обычно −2, но в пероксидах (H2O2, Na2O2) −1, в OF2 +2.
Пример. СО марганца в KMnO4: (+1) + x + 4·(−2) = 0 → x = +7.
СО азота в (NH4)2SO4: в ионе NH4+ x + 4·(+1) = +1 → x = −3.
Проверь себя. Степень окисления хрома в K2Cr2O7?
Ответ: +6