Типы химических связей

Существуют её виды:

• Ковалентная связь.

• Ионная связь.

• Металлическая связь.

• Водородная связь.

• Ван-дер-ваальсова (межмолекулярная) связь.

Ковалентная связь:

Рис. 1.1 Механизмы образования ковалентной связи

Характеристики связи

• Кратность связей — между 2-мя атомами возможна только 1 сигма-связь, но наряду с ней между теми же атомами могут быть пи- и дельта-связь, что приводит к образованию кратных связей. Кратность определяется числом общих электронных пар.

• Длина связи — межъядерное расстояние в молекуле, чем больше кратность, тем меньше ее длина.

• Прочность связи — это количество энергии необходимое для ее разрыва.

• Насыщаемость ковалентной связи проявляется в том, что одна атомная орбиталь может принимать участие в образовании только одной ковалентной связи. Это свойство определяет стехиометрию молекулярных соединений.

• Направленность ковалентной — связи в зависимости от того, какую форму и какое направление имеют электронные облака в пространстве при их взаимном перекрывании могут образовываться соединения с линейной и угловой формой молекул.

Классический пример неполярной ковалентной связи (разность электроотрицательностей равна нулю) наблюдается у гомоядерных молекул: H–H, F–F. Энергия двухэлектронной двухцентровой связи лежит в пределах 200–2000 кДж∙моль/1.

При образовании гетероатомной ковалентной связи электронная пара смещена к более электроотрицательному атому, что делает такую связь полярной. Ионность полярной связи в процентах вычисляется по эмпирическому соотношению 16(χA – χB) + 3,5(χA – χB)2, где χA и χB – электроотрицательности атомов А и В молекулы АВ.

Кроме поляризуемости ковалентная связь обладает свойством насыщаемости – способностью атома образовывать столько ковалентных связей, сколько у него имеется энергетически доступных атомных орбиталей.

Ионная связь:

Основой для выделения этой связи в отдельный тип служит то обстоятельство, что соединения с такой связью можно описывать в электростатическом приближении, считая ионную связь обусловленной притяжением положительных и отрицательных ионов.

Взаимодействие ионов противоположного знака не зависит от направления, а кулоновские силы не обладают свойством насыщенности. Поэтому каждый ион в ионном соединении притягивает такое число ионов противоположного знака, чтобы образовалась кристаллическая решетка ионного типа.

В ионном кристалле нет молекул. Каждый ион окружен определенным числом ионов другого знака (координационное число иона). Ионные пары могут существовать в газообразном состоянии в виде полярных молекул.

Металлическая связь:

Силы связи не локализованы и не направлены, а делокализированные электроны обусловливают высокую тепло- и электропроводность.

Водородная связь:

Водородные связи могут быть внутри и межмолекулярными. Внутримолекулярная водородная связь образуется, например, в ацетилацетоне и сопровождается замыканием цикла (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Ацетилацетон

Молекулы карбоновых кислот в неполярных растворителях димеризуются за счет двух межмолекулярных водородных связей (рис. 3.4).

Рис. 3.4 Димеризация карборновых к-т

Исключительно важную роль водородная связь играет в биологических макромолекулах, таких неорганических соединениях как H2O, H2F2, NH3. За счет водородных связей вода характеризуется столь высокими по сравнению с H2Э (Э = S, Se, Te) температурами плавления и кипения.

Ван-дер-ваальсова связь:

Энергия ван-дер-ваальсовой связи меньше водородной. Сила связи завит от массы молекул — чем масса больше, тем прочнее связь.