Ковалентна връзка, нейните видове
Ковалентната връзка е химическа връзка, образувана от споделяне на електронни двойки.
Нека разгледаме механизма на образуване на ковалентна връзка, като използваме примера на водородна молекула H2. Водородните атоми имат електронна формула: 1H 1s1.
Когато два водородни атома се приближат един към друг, два електрона с антипаралелни спинове (електроните са обозначени със стрелки от различни посоки) взаимодействат с образуването на обща (споделена) електронна двойка.
Схемата за образуване на ковалентна връзка може да бъде представена чрез обозначаване на несдвоения електрон на външното ниво с една точка и общата електронна двойка с две точки. Обща електронна двойка, т.е. ковалентна връзка, често означавана с черта. Общата електронна двойка се образува в резултат на припокриващи се s-орбитали на водородни атоми, докато в областта на припокриващите се орбитали се създава повишена електронна плътност.
Помислете за образуването на ковалентна връзка в молекула хлор Cl2. Атомите на хлора имат електронна формула: 17Cl 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5.
Атомът на хлора има седем електрона във външното си енергийно ниво, с един несдвоен електрон в поднивата 3p. Когато два хлорни атома се съберат, 3p орбиталите с несдвоени електрони се припокриват и се образува обща електронна двойка. Всеки хлорен атом в молекулата Cl2 има три несподелени електронни двойки (които принадлежат на един и същ атом).
В молекулата на водорода H2, както и в молекулата на хлора Cl2, се образува проста (единична) връзка. Има молекули, в които между два атома се появяват две или три електронни двойки. Такива ковалентни връзки се наричат съответно двойни или тройни. Общото наименование на двойните и тройните връзки е множествени връзки.
Например, разгледайте образуването на ковалентна връзка вкислородна молекула О2. Кислородните атоми имат електронна формула: 8 O 1s2 2s2 2p4.
Кислородният атом има шест електрона във външното си енергийно ниво, с два несдвоени електрона в поднивата 2p. При образуването на химична връзка в молекулата на O2 участват два електрона от всеки кислороден атом. В този случай се образуват две общи електронни двойки (двойна връзка). Всеки кислороден атом в молекулата O2 съхранява две несподелени електронни двойки.
Когато се образува ковалентна връзка във водородна молекула, всеки от водородните атоми е стабилна двуелектронна конфигурация поради образуването на обща електронна двойка. В други случаи, когато се образува ковалентна връзка, например в молекулите на хлор и кислород, всеки от атомите е стабилна конфигурация, състояща се от осем електрона.
И в случая на трите разглеждани молекули (водород, хлор и кислород) се образува ковалентна връзка между атоми с еднаква електроотрицателност. Такова взаимодействие се наблюдава при образуването на прости неметални вещества, чиито молекули се състоят от два еднакви атома. В този случай общите електронни двойки са разположени симетрично между ядрата на атомите, те са свързани. В резултат на това се образуват молекули, в които центровете на положителните и отрицателните заряди съвпадат.
И така, ковалентна връзка, която се образува между атоми със същата електроотрицателност поради общи електронни двойки, се нарича ковалентна неполярна връзка. Трябва да се помни, че този тип химическа връзка се образува в прости неметални вещества. Като примери за вещества с ковалентен неполярен тип връзка може да се посочи флуор F2, бром Br2, йод I2, азот N2.
Ако взаимодействащите атоми имат различна електроотрицателност (атомите на различнихимични елементи), тогава общата електронна двойка ще се измести към атома с по-голяма електроотрицателност. В този случай върху атом с по-висока електроотрицателност се образува частичен отрицателен заряд, а върху атом с по-ниска електроотрицателност - частичен положителен заряд. Тези частични заряди са по-малки от единица по абсолютна стойност.
Например, когато се образува молекула хлороводород HCl, s-орбиталата на водородния атом и p-орбиталата на хлорния атом се припокриват. Споделената електронна двойка е разположена асиметрично по отношение на центровете на взаимодействащите атоми. Той преминава към по-електроотрицателния хлор.
Хлорният атом има частичен отрицателен заряд, а водородният атом има частичен положителен заряд. В този случай центровете на положителните и отрицателните заряди в молекулата не съвпадат. Такива молекули се наричат полярни или диполи. Диполът е система от два заряда, които са равни по големина, но противоположни по знак.
И така, ковалентна връзка, която се образува между атоми, чиято електроотрицателност се различава, но леко, се нарича ковалентна полярна връзка. Трябва да се помни, че този тип химична връзка се образува в сложни вещества, образувани от неметални атоми. Като примери за вещества с ковалентен полярен тип връзка може да се посочи флуороводород HF, вода H2O, амоняк NH3, метан CH4, въглероден (IV) оксид CO2.
За молекула с ковалентен тип химична връзка може да се напише електронна и структурна (графична) формула. Електронната формула се състои от символи на химични елементи, около които с точки са обозначени електроните на външното ниво, а между атомите - общи електронни двойки. Структурна (графична) формула е формула, в която всяка обща електронна двойкапоказано като тире. Както електронните, така и структурните формули показват реда на комуникация на атомите в молекулата, тяхната връзка.