Les données sur l'énergie d'ionisation (EI), PEI et la composition des molécules stables - leurs valeurs réelles et leurs comparaisons - des atomes libres et des atomes liés dans des molécules nous permettent de comprendre comment les atomes forment des molécules grâce au mécanisme de liaison covalente.

UNE LIAISON COVALENTE - (du latin «co» ensemble et «vales» ayant force) (liaison homéopolaire), liaison chimique entre deux atomes, résultant du partage d'électrons appartenant à ces atomes. Les atomes des molécules de gaz simples sont reliés par une liaison covalente. Une liaison dans laquelle il y a une paire d'électrons commune est appelée simple; il existe également des doubles et des triples liaisons.

Regardons quelques exemples pour voir comment nous pouvons utiliser nos règles pour déterminer le nombre de liaisons chimiques covalentes qu'un atome peut former si nous connaissons le nombre d'électrons dans la coquille externe d'un atome donné et la charge de son noyau. La charge du noyau et le nombre d'électrons dans la coque externe sont déterminés expérimentalement et sont inclus dans le tableau des éléments.

Calcul du nombre possible de liaisons covalentes

Par exemple, comptons le nombre de liaisons covalentes que le sodium peut former ( N / A),aluminium (Al),phosphore (P),et le chlore ( Cl). Sodium ( N / A) et aluminium ( Al)ont, respectivement, 1 et 3 électrons sur la coque externe, et, selon la première règle (pour le mécanisme de formation d'une liaison covalente, un électron est utilisé sur la coque externe), ils peuvent former: du sodium (N / A) - 1 et aluminium ( Al) - 3 liaisons covalentes. Après la formation de liaisons, le nombre d'électrons sur les enveloppes extérieures de sodium ( N / A) et aluminium ( Al) est égal à 2 et 6, respectivement; c'est-à-dire inférieur au nombre maximum (8) pour ces atomes. Phosphore ( P) et le chlore ( Cl) ont respectivement 5 et 7 électrons sur la coque externe et, selon la deuxième des régularités précitées, ils pourraient former 5 et 7 liaisons covalentes. Conformément à la quatrième loi, la formation d'une liaison covalente, le nombre d'électrons sur la coque externe de ces atomes augmente de 1. Selon la sixième loi, lorsqu'une liaison covalente est formée, le nombre d'électrons sur la coque externe des atomes liés ne peuvent pas être plus de 8. Autrement dit, le phosphore ( P) ne peut former que 3 liaisons (8-5 \u003d 3), tandis que le chlore ( Cl) ne peut en former qu'un (8-7 \u003d 1).

Exemple: basé sur l'analyse, nous avons constaté qu'une certaine substance est constituée d'atomes de sodium (N / A) et le chlore ( Cl)... Connaissant les lois régissant la formation des liaisons covalentes, on peut dire que le sodium ( N / A) ne peut former qu'une seule liaison covalente. Ainsi, nous pouvons supposer que chaque atome de sodium ( N / A)est associé à un atome de chlore ( Cl)par une liaison covalente dans cette substance, et que cette substance est composée de molécules atomiques NaCl... La formule de structure de cette molécule est: Na - Cl. Ici, un tiret (-) signifie une liaison covalente. La formule électronique de cette molécule peut être représentée comme suit:
. .
Na: Cl:
. .
Conformément à la formule électronique, sur la coque externe de l'atome de sodium ( N / A) dans NaCl il y a 2 électrons, et sur la coque externe de l'atome de chlore ( Cl) il y a 8 électrons. Dans cette formule, les électrons (points) entre les atomes de sodium ( N / A) et chlore (Cl) sont des électrons de liaison. Depuis PEI dans le chlore ( Cl) est de 13 eV, tandis que le sodium (N / A) c'est 5,14 eV, la paire d'électrons de liaison est beaucoup plus proche de l'atome Clque l'atome N / A... Si les énergies d'ionisation des atomes formant la molécule diffèrent grandement, alors la liaison formée sera polaire une liaison covalente.

Prenons un autre cas. Sur la base de l'analyse, nous avons constaté qu'une certaine substance est constituée d'atomes d'aluminium ( Al) et des atomes de chlore ( Cl)... Aluminium ( Al) il y a 3 électrons sur la coque extérieure; ainsi, il peut former 3 liaisons chimiques covalentes, tandis que chlore (Cl), comme dans le cas précédent, ne peut former qu'une seule liaison. Cette substance est présentée comme AlCl 3, et sa formule électronique peut être illustrée comme suit:

Graphique 3.1. Formule électroniqueAlCl 3

dont la formule de structure est:
Cl - Al - Cl
Cl

Cette formule électronique montre que AlCl 3 sur la coque externe des atomes de chlore ( Cl) il y a 8 électrons, tandis que sur la coque externe de l'atome d'aluminium ( Al) il y en a 6. Par le mécanisme de formation d'une liaison covalente, les deux électrons de liaison (un de chaque atome) pénètrent dans les enveloppes extérieures des atomes liés.

Liaisons covalentes multiples

Les atomes avec plus d'un électron sur la coque externe peuvent former non pas une, mais plusieurs liaisons covalentes les uns avec les autres. Ces connexions sont appelées multiples (plus souvent multiples) liens. Des exemples de telles liaisons sont des liaisons de molécules d'azote ( N= N) et oxygène ( O \u003d O).

La liaison formée lorsque des atomes simples se combinent est appelée liaison covalente homoatomique, esi les atomes sont différents, alors la liaison est appelée liaison covalente hétéroatomique [les préfixes grecs "homo" et "hetero" signifient respectivement la même chose et différents].

Imaginez à quoi ressemble une molécule avec des atomes appariés. La molécule la plus simple avec des atomes appariés est la molécule d'hydrogène.

Une liaison covalente formé par l'interaction de non-métaux. Les atomes non métalliques ont une électronégativité élevée et ont tendance à remplir la couche électronique externe au détriment des électrons étrangers. Deux de ces atomes peuvent entrer dans un état stable s'ils combinent leurs électrons .

Considérez l'apparition d'une liaison covalente dans facile substances.

1. Formation d'une molécule d'hydrogène.

Chaque atome hydrogène a un électron. Pour entrer dans un état stable, il lui faut un électron de plus.

Lorsque deux atomes se rapprochent, les nuages \u200b\u200bd'électrons se chevauchent. Une paire d'électrons commune est formée, qui lie les atomes d'hydrogène dans une molécule.

Dans l'espace entre deux noyaux, les électrons sont partagés plus souvent que dans d'autres endroits. Un espace avec augmentation de la densité électroniqueet une charge négative. Les noyaux chargés positivement y sont attirés et une molécule se forme.

Dans ce cas, chaque atome reçoit un niveau externe à deux électrons complété et passe dans un état stable.

Une liaison covalente due à la formation d'une paire d'électrons commune est appelée simple.

Les paires d'électrons communes (liaisons covalentes) sont formées en raison de électrons non appariés, situé aux niveaux d'énergie externes des atomes en interaction.

L'hydrogène a un électron non apparié. Pour les autres éléments, leur nombre est de 8 - numéro de groupe.

Non-métaux ViiEt les groupes (halogènes) ont un électron non apparié sur la couche externe.

En non-métaux VI ET il existe deux groupes (oxygène, soufre) de tels électrons.

En non-métaux VEt les groupes (azote, phosphore) - trois électrons non appariés.

2. Formation d'une molécule de fluor.

Atome fluor au niveau extérieur, il a sept électrons. Six d'entre eux forment des paires et le septième n'est pas apparié.

Lorsque les atomes se connectent, une paire d'électrons commune est formée, c'est-à-dire qu'une liaison covalente se produit. Chaque atome reçoit une couche externe complète de huit électrons. La liaison dans la molécule de fluor est également simple. Les mêmes liaisons simples existent dans les molécules chlore, brome et iode .

Si les atomes ont plusieurs électrons non appariés, alors deux ou trois paires communes sont formées.

3. Formation d'une molécule d'oxygène.

À l'atome oxygène au niveau extérieur, deux électrons non appariés.

Quand deux atomes interagissent oxygène deux paires d'électrons communes apparaissent. Chaque atome remplit son niveau extérieur avec jusqu'à huit électrons. La liaison dans la molécule d'oxygène est double.

La liaison covalente est réalisée en raison du partage d'électrons appartenant aux deux atomes participant à l'interaction. Les électronégativités des non-métaux sont suffisamment importantes, il n'y a donc pas de transfert d'électrons.

Les électrons dans les orbitales d'électrons qui se chevauchent sont généralement utilisés. Dans ce cas, une situation est créée dans laquelle les niveaux électroniques externes d'atomes sont remplis, c'est-à-dire qu'une coque externe à 8 ou 2 électrons est formée.

L'état dans lequel la couche électronique est complètement remplie est caractérisé par l'énergie la plus faible et, par conséquent, la stabilité maximale.

Il existe deux mécanismes de formation:

1. donneur-accepteur;
2. échange.

Dans le premier cas, l'un des atomes fournit sa propre paire d'électrons, et le second - une orbitale d'électrons libres.

Dans le second, un électron arrive à la paire commune de chaque participant à l'interaction.

Selon quel type sont - atomiques ou moléculaires, les composés ayant un type de liaison similaire peuvent varier considérablement en termes de caractéristiques physiques et chimiques.

Substances moléculaires le plus souvent des gaz, des liquides ou des solides à bas points de fusion et d'ébullition, non conducteurs et de faible résistance. Ceux-ci comprennent: l'hydrogène (H 2), l'oxygène (O 2), l'azote (N 2), le chlore (Cl 2), le brome (Br 2), le soufre rhombique (S 8), le phosphore blanc (P 4) et d'autres substances simples ; dioxyde de carbone (CO 2), dioxyde de soufre (SO 2), oxyde d'azote V (N 2 O 5), eau (H 2 O), chlorure d'hydrogène (HCl), fluorure d'hydrogène (HF), ammoniac (NH 3), méthane (CH 4), alcool éthylique (C 2 H 5 OH), polymères organiques et autres.

Substances atomiques existent sous forme de cristaux forts avec des points d'ébullition et de fusion élevés, insolubles dans l'eau et d'autres solvants, beaucoup ne conduisent pas de courant électrique. Un exemple est le diamant, qui a une résistance exceptionnelle. En effet, un diamant est un cristal composé d'atomes de carbone liés par des liaisons covalentes. Il n'y a pas de molécules individuelles dans un diamant. En outre, des substances telles que le graphite, le silicium (Si), le dioxyde de silicium (SiO 2), le carbure de silicium (SiC) et d'autres ont une structure atomique.

Les liaisons covalentes peuvent être non seulement simples (comme dans la molécule de chlore Cl2), mais aussi doubles, comme dans la molécule d'oxygène O2, ou triples, comme, par exemple, dans la molécule d'azote N2. Dans le même temps, les triples ont plus d'énergie et sont plus durables que les doubles et les simples.

La liaison covalente peut être formé à la fois entre deux atomes d'un élément (non polaire) et entre des atomes d'éléments chimiques différents (polaires).

Il n'est pas difficile d'indiquer la formule d'un composé à liaison polaire covalente si l'on compare les valeurs d'électronégativités qui composent les molécules d'atomes. Aucune différence d'électronégativité ne déterminera la non-polarité. S'il y a une différence, alors la molécule sera polaire.

Ne manquez pas: mécanisme d'éducation, exemples spécifiques.

Liaison chimique non polaire covalente

Caractéristique pour les substances simples non métalliques... Les électrons appartiennent également aux atomes et il n'y a pas de changement de densité électronique.

Un exemple est les molécules suivantes:

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

Les exceptions sont les gaz inertes... Leur niveau d'énergie externe est complètement rempli et la formation de molécules ne leur est pas énergétiquement favorable, et donc ils existent sous la forme d'atomes séparés.

De plus, un exemple de substances avec une liaison covalente non polaire serait, par exemple, PH3. Malgré le fait qu'une substance se compose de différents éléments, les valeurs des électronégativités des éléments ne diffèrent pas réellement, ce qui signifie que la paire d'électrons ne se déplacera pas.

Liaison chimique polaire covalente

Compte tenu de la liaison polaire covalente, il existe de nombreux exemples: HCl, H2O, H2S, NH3, CH4, CO2, SO3, CCl4, SiO2, CO.

formé entre des atomes de non-métaux avec une électronégativité différente. Dans ce cas, le noyau de l'élément avec une plus grande électronégativité attire les électrons communs plus près de lui.

Formation d'une liaison polaire covalente

Selon le mécanisme de formation, commun électrons de l'un des atomes ou des deux.

L'image montre clairement l'interaction dans la molécule d'acide chlorhydrique.

Une paire d'électrons appartient à la fois à un atome et au second, les deux, de sorte que les niveaux externes sont remplis. Mais le chlore le plus électronégatif attire une paire d'électrons un peu plus près de lui (alors qu'il reste courant). La différence d'électronégativité n'est pas assez grande pour qu'une paire d'électrons passe complètement à l'un des atomes. Le résultat est une charge partiellement négative pour le chlore et une charge positive partielle pour l'hydrogène. La molécule HCl est une molécule polaire.

Propriétés physiques et chimiques de la liaison

La connexion peut être caractérisée par les propriétés suivantes: directivité, polarité, polarisabilité et saturation.

Les atomes de la plupart des éléments n'existent pas séparément, car ils peuvent interagir les uns avec les autres. Cette interaction produit des particules plus complexes.

La nature d'une liaison chimique est l'action de forces électrostatiques, qui sont des forces d'interaction entre des charges électriques. Les électrons et les noyaux atomiques ont de telles charges.

Les électrons situés aux niveaux électroniques externes (électrons de valence) étant les plus éloignés du noyau interagissent les plus faibles avec lui, et sont donc capables de se détacher du noyau. Ils sont responsables de la liaison des atomes les uns aux autres.

Types d'interactions en chimie

Les types de liaisons chimiques peuvent être représentés dans le tableau suivant:

Caractéristique de liaison ionique

Interaction chimique qui se forme en raison de attraction ioniqueavoir des charges différentes est appelé ionique. Cela se produit si les atomes liés ont une différence significative d'électronégativité (c'est-à-dire la capacité d'attirer des électrons) et que la paire d'électrons passe à un élément plus électronégatif. Le résultat d'une telle transition d'électrons d'un atome à un autre est la formation de particules chargées - des ions. L'attraction naît entre eux.

Les indices d'électronégativité les plus bas ont métaux typiques, et les plus importants sont les non-métaux typiques. Les ions sont ainsi formés par des interactions entre des métaux typiques et des non-métaux typiques.

Les atomes métalliques deviennent des ions chargés positivement (cations), donnant des électrons à des niveaux électroniques externes, et les non-métaux prennent des électrons, se transformant ainsi en chargé négativement ions (anions).

Les atomes passent dans un état énergétique plus stable, complétant leurs configurations électroniques.

La liaison ionique est non directionnelle et non saturable, puisque l'interaction électrostatique se produit dans toutes les directions, respectivement, l'ion peut attirer des ions de signe opposé dans toutes les directions.

L'agencement des ions est tel qu'autour de chacun se trouve un certain nombre d'ions de charge opposée. Le concept de «molécule» pour les composés ioniques n'a pas de sens.

Exemples d'éducation

La formation d'une liaison dans le chlorure de sodium (nacl) est due au transfert d'un électron de l'atome de Na vers l'atome de Cl avec la formation des ions correspondants:

Na 0 - 1 e \u003d Na + (cation)

Cl 0 + 1 e \u003d Cl - (anion)

Dans le chlorure de sodium, il y a six anions chlore autour des cations sodium et six ions sodium autour de chaque ion chlore.

Lors de la formation de l'interaction entre les atomes du sulfure de baryum, les processus suivants se produisent:

Ba 0 - 2 e \u003d Ba 2+

S 0 + 2 e \u003d S 2-

Ba donne ses deux électrons au soufre, ce qui entraîne la formation d'anions soufre S 2- et de cations baryum Ba 2+.

Liaison chimique métallique

Le nombre d'électrons dans les niveaux d'énergie externes des métaux est faible; ils se détachent facilement du noyau. À la suite de cette séparation, des ions métalliques et des électrons libres se forment. Ces électrons sont appelés «gaz d'électrons». Les électrons se déplacent librement dans le volume du métal et se lient et se détachent constamment des atomes.

La structure de la substance métallique est la suivante: le réseau cristallin est l'épine dorsale de la substance et les électrons peuvent se déplacer librement entre ses nœuds.

Les exemples comprennent:

Mg - 2e<-> Mg 2+

Cs - e<-> Cs +

Ca - 2e<-> Ca 2+

Fe - 3e<-> Fe 3+

Covalent: polaire et non polaire

Le type d'interaction chimique le plus courant est la liaison covalente. Les valeurs de l'électronégativité des éléments qui interagissent ne diffèrent pas fortement; à cet égard, seul un déplacement de la paire d'électrons commune vers un atome plus électronégatif se produit.

L'interaction covalente peut être formée par le mécanisme d'échange ou par le mécanisme donneur-accepteur.

Le mécanisme d'échange est réalisé si chacun des atomes a des électrons non appariés aux niveaux d'électrons externes et le chevauchement des orbitales atomiques conduit à l'apparition d'une paire d'électrons appartenant aux deux atomes. Lorsque l'un des atomes a une paire d'électrons au niveau électronique externe et que l'autre a une orbitale libre, alors lorsque les orbitales atomiques se chevauchent, la paire d'électrons est socialisée et interagit selon le mécanisme donneur-accepteur.

Les covalents sont divisés par multiplicité en:

• simple ou unique;
• double;
• tripler.

Les doubles assurent la socialisation de deux paires d'électrons à la fois et les triples - trois.

Selon la distribution de la densité électronique (polarité) entre les atomes liés, la liaison covalente est divisée en:

• non polaire;
• polaire.

Une liaison non polaire est formée d'atomes identiques et une liaison polaire est formée par une électronégativité différente.

L'interaction des atomes proches en électronégativité est appelée liaison non polaire. La paire d'électrons commune dans une telle molécule n'est attirée par aucun des atomes, mais appartient également aux deux.

L'interaction d'éléments différant en électronégativité conduit à la formation de liaisons polaires. Dans ce type d'interaction, les paires d'électrons communes sont attirées par un élément plus électronégatif, mais ne s'y transfèrent pas complètement (c'est-à-dire qu'aucun ion ne se forme). À la suite d'un tel changement de la densité électronique, des charges partielles apparaissent sur les atomes: sur le plus électronégatif - une charge négative, et sur le moins - positif.

Propriétés et caractéristiques de la covalence

Principales caractéristiques d'une liaison covalente:

• La longueur est déterminée par la distance entre les noyaux des atomes en interaction.
• La polarité est déterminée par le déplacement du nuage d'électrons vers l'un des atomes.
• La directionnalité est la propriété de former des liaisons orientées espace et, par conséquent, des molécules ayant certaines formes géométriques.
• La saturation est déterminée par la capacité à former un nombre limité de liaisons.
• La polarisabilité est déterminée par la capacité à changer de polarité lorsqu'elle est exposée à un champ électrique externe.
• L'énergie nécessaire pour rompre un lien, qui détermine sa force.

Un exemple d'interaction non polaire covalente peut être des molécules d'hydrogène (H2), de chlore (Cl2), d'oxygène (O2), d'azote (N2) et bien d'autres.

La molécule H + H → H-H a une seule liaison non polaire,

O: +: O → O \u003d O molécule a double non polaire,

Ṅ: + Ṅ: → La molécule N≡N a un triple non polaire.

Les molécules de gaz carbonique (CO2) et de monoxyde de carbone (CO), de sulfure d'hydrogène (H2S), d'acide chlorhydrique (HCL), d'eau (H2O), de méthane (CH4), d'oxyde de soufre (SO2) et bien d'autres peuvent être citées comme exemples de la liaison covalente des éléments chimiques. ...

Dans une molécule de CO2, la relation entre les atomes de carbone et d'oxygène est covalente et polaire, car l'hydrogène plus électronégatif attire la densité électronique. L'oxygène a deux électrons non appariés au niveau externe, et le carbone peut fournir quatre électrons de valence pour former des interactions. En conséquence, des doubles liaisons se forment et la molécule ressemble à ceci: O \u003d C \u003d O.

Afin de déterminer le type de liaison dans une molécule particulière, il suffit de considérer les atomes qui la composent. Substances simples les métaux forment des métaux, des métaux avec des non-métaux - ioniques, substances simples non-métaux - covalentes non polaires, et des molécules composées de différents non-métaux sont formées par une liaison polaire covalente.

Une liaison covalente (liaison atomique, liaison homéopolaire) - une liaison chimique formée par le chevauchement (socialisation) de nuages \u200b\u200bd'électrons paire-valent. Les nuages \u200b\u200bélectroniques (électrons) qui assurent la communication sont appelés paire électronique commune.

Les propriétés caractéristiques d'une liaison covalente - directionnalité, saturation, polarité, polarisabilité - déterminent les propriétés chimiques et physiques des composés.

La directionnalité de la liaison est due à la structure moléculaire de la substance et à la forme géométrique de sa molécule. Les angles entre deux liaisons sont appelés angles de liaison.

La saturation est la capacité des atomes à former un nombre limité de liaisons covalentes. Le nombre de liaisons formées par un atome est limité par le nombre de ses orbitales atomiques externes.

La polarité de la liaison est due à la distribution inégale de la densité électronique due aux différences d'électronégativités des atomes. Selon cette caractéristique, les liaisons covalentes sont subdivisées en non polaires et polaires (non polaires - une molécule diatomique est constituée d'atomes identiques (H 2, Cl 2, N 2) et les nuages \u200b\u200bd'électrons de chaque atome sont répartis symétriquement par rapport à ceux-ci. atomes; polaire - une molécule diatomique se compose d'atomes de différents éléments chimiques, et le nuage d'électrons commun est déplacé vers l'un des atomes, formant ainsi une asymétrie dans la distribution de la charge électrique dans la molécule, donnant lieu au moment dipolaire de la molécule).

La polarisabilité d'une liaison s'exprime par le déplacement d'électrons de liaison sous l'influence d'un champ électrique externe, y compris une autre particule en réaction. La polarisabilité est déterminée par la mobilité électronique. La polarité et la polarisabilité des liaisons covalentes déterminent la réactivité des molécules par rapport aux réactifs polaires.

Formation en communication

Une liaison covalente est formée par une paire d'électrons divisés entre deux atomes, et ces électrons doivent occuper deux orbitales stables, une de chaque atome.

A + B → A: B

À la suite de la socialisation, les électrons forment un niveau d'énergie rempli. Une liaison est formée si leur énergie totale à ce niveau est inférieure à celle de l'état initial (et la différence d'énergie ne sera rien de plus que l'énergie de liaison).

Remplir les orbitales atomiques (sur les bords) et moléculaires (au centre) de la molécule H2 avec des électrons. L'axe vertical correspond au niveau d'énergie, les électrons sont indiqués par des flèches représentant leurs spins.

Selon la théorie des orbitales moléculaires, le chevauchement de deux orbitales atomiques conduit dans le cas le plus simple à la formation de deux orbitales moléculaires (MO): liaison MO et anti-liant (relâchement) MO... Les électrons partagés sont situés au niveau du MO de liaison qui est plus faible en énergie.

Types de liaisons covalentes

Il existe trois types de liaisons chimiques covalentes, différant par le mécanisme de formation:

1. Liaison covalente simple... Pour sa formation, chacun des atomes fournit un électron non apparié. Lorsqu'une simple liaison covalente est formée, les charges formelles des atomes restent inchangées.

· Si les atomes qui forment une simple liaison covalente sont les mêmes, alors les vraies charges des atomes de la molécule sont également les mêmes, puisque les atomes qui forment la liaison possèdent également la paire d'électrons partagée. Cette connexion s'appelle liaison covalente non polaire... Les substances simples ont une telle liaison, par exemple: O 2, N 2, Cl 2. Mais non seulement les non-métaux du même type peuvent former une liaison non polaire covalente. Les éléments non métalliques, dont l'électronégativité est d'égale importance, peuvent également former une liaison non polaire covalente, par exemple, dans la molécule PH 3, la liaison est non polaire covalente, puisque l'OE de l'hydrogène est égal au OE de phosphore.

· Si les atomes sont différents, alors le degré de propriété de la paire d'électrons partagée est déterminé par la différence des électronégativités des atomes. L'atome d'électronégativité supérieure attire plus fortement une paire d'électrons de liaison et sa vraie charge devient négative. Un atome avec une électronégativité inférieure acquiert, respectivement, la même charge positive. Si une connexion est formée entre deux non-métaux différents, une telle connexion est appelée liaison polaire covalente.

2. Obligation donateur-accepteur... Pour former ce type de liaison covalente, les deux électrons sont fournis par l'un des atomes - donneur... Le deuxième des atomes participant à la formation d'une liaison est appelé accepteur... Dans la molécule résultante, la charge formelle du donneur augmente de un et la charge formelle de l'accepteur diminue de un.

3. Connexion semi-polaire... Elle peut être considérée comme une liaison donneur-accepteur polaire. Ce type de liaison covalente est formé entre un atome avec une seule paire d'électrons (azote, phosphore, soufre, halogènes, etc.) et un atome avec deux électrons non appariés (oxygène, soufre). La formation d'une liaison semi-polaire se produit en deux étapes:

1. Transfert d'un électron d'un atome avec une seule paire d'électrons vers un atome avec deux électrons non appariés. En conséquence, un atome avec une seule paire d'électrons se transforme en un radical cation (une particule chargée positivement avec un électron non apparié) et un atome avec deux électrons non appariés en un anion radical (une particule chargée négativement avec un électron non apparié).

2. Communityisation d'électrons non appariés (comme dans le cas d'une simple liaison covalente).

Lorsqu'une liaison semi-polaire est formée, un atome avec une seule paire d'électrons augmente sa charge formelle de un, et un atome avec deux électrons non appariés abaisse sa charge formelle de un.

σ-bond et π-bond

Sigma (σ) -, pi (π) -bonds - une description approximative des types de liaisons covalentes dans les molécules de divers composés, la liaison σ est caractérisée par le fait que la densité du nuage d'électrons est maximale le long de l'axe reliant les noyaux des atomes. Lorsqu'une liaison est formée, le soi-disant chevauchement latéral des nuages \u200b\u200bd'électrons se produit, et la densité du nuage d'électrons est maximale «au-dessus» et «en dessous» du plan de la liaison σ. Prenons comme exemples l'éthylène, l'acétylène et le benzène.

Dans la molécule d'éthylène C 2 H 4 il y a une double liaison CH 2 \u003d CH 2, sa formule électronique: H: C :: C: H. Les noyaux de tous les atomes d'éthylène sont situés dans le même plan. Trois nuages \u200b\u200bd'électrons de chaque atome de carbone forment trois liaisons covalentes avec d'autres atomes dans le même plan (avec des angles entre eux d'environ 120 °). Le nuage du quatrième électron de valence de l'atome de carbone est situé au-dessus et au-dessous du plan de la molécule. De tels nuages \u200b\u200bd'électrons des deux atomes de carbone, se chevauchant partiellement au-dessus et au-dessous du plan de la molécule, forment une deuxième liaison entre les atomes de carbone. La première liaison covalente plus forte entre les atomes de carbone est appelée liaison σ; la seconde liaison covalente moins forte est appelée liaison β.

Dans une molécule d'acétylène linéaire

N-S≡S-N (N: S ::: S: N)

il existe des liaisons σ entre les atomes de carbone et d'hydrogène, une liaison σ entre deux atomes de carbone et deux liaisons entre les mêmes atomes de carbone. Deux liaisons sont situées au-dessus de la sphère d'action de la liaison σ dans deux plans mutuellement perpendiculaires.

Les six atomes de carbone de la molécule de benzène cyclique C 6 H 6 se trouvent dans le même plan. Les liaisons Σ agissent entre les atomes de carbone dans le plan du cycle; les mêmes liaisons existent pour chaque atome de carbone avec des atomes d'hydrogène. Les atomes de carbone dépensent trois électrons pour créer ces liaisons. Les nuages \u200b\u200bdes quatrième électrons de valence des atomes de carbone, qui ont la forme de huit, sont situés perpendiculairement au plan de la molécule de benzène. Chacun de ces nuages \u200b\u200bchevauche de manière égale les nuages \u200b\u200bd'électrons des atomes de carbone voisins. Dans la molécule de benzène, non pas trois liaisons β séparées sont formées, mais un seul système électronique de six électrons, commun à tous les atomes de carbone. Les liaisons entre les atomes de carbone de la molécule de benzène sont exactement les mêmes.

Exemples de substances avec une liaison covalente

Une simple liaison covalente relie des atomes dans des molécules de gaz simples (H 2, Cl 2, etc.) et des composés (H 2 O, NH 3, CH 4, CO 2, HCl, etc.). Composés à liaison donneur-accepteur -ammonium NH 4 +, anion tétrafluoroborate BF 4 -, etc. Composés à liaison semi-polaire - protoxyde d'azote N 2 O, O - -PCl 3 +.

Les cristaux à liaison covalente sont des diélectriques ou des semi-conducteurs. Des exemples typiques de cristaux atomiques (atomes dans lesquels sont connectés par des liaisons covalentes (atomiques) sont le diamant, le germanium et le silicium.

La seule substance connue avec un exemple de liaison covalente entre un métal et le carbone est la cyanocobalamine, connue sous le nom de vitamine B12.

Liaison ionique - une liaison chimique très forte formée entre des atomes avec une grande différence (\u003e 1,5 sur l'échelle de Pauling) d'électronégativités, dans laquelle la paire d'électrons totale est complètement transférée à un atome avec une plus grande électronégativité. C'est l'attraction des ions en tant que charge opposée corps. Un exemple est le composé CsF, dans lequel le "degré d'ionicité" est de 97%. Considérons la méthode de formation en utilisant l'exemple du chlorure de sodium NaCl. La configuration électronique des atomes de sodium et de chlore peut être représentée: 11 Na 1s2 2s2 2p 6 3s1; 17 Cl 1s2 2s2 2p6 Зs2 3р5. Ce sont des atomes avec des niveaux d'énergie incomplets. Évidemment, pour leur réalisation, il est plus facile pour un atome de sodium de donner un électron que d'en attacher sept, et il est plus facile pour un atome de chlore d'attacher un électron que d'en donner sept. Dans l'interaction chimique, l'atome de sodium donne complètement un électron et l'atome de chlore l'accepte. Il peut être schématiquement écrit comme suit: Na. - l е -\u003e Na + ion sodium, coque stable à huit électrons 1s2 2s2 2p6 due au deuxième niveau d'énergie. : Cl + 1e -\u003e .Cl - ion chlore, coquille stable à huit électrons. Des forces d'attraction électrostatique se produisent entre les ions Na + et Cl-, à la suite de quoi un composé est formé. La liaison ionique est un cas extrême de polarisation d'une liaison polaire covalente. Formé entre le métal typique et le non-métal. Dans ce cas, les électrons du métal sont complètement transférés vers le non-métal. Les ions se forment.

Si une liaison chimique est formée entre des atomes qui ont une très grande différence d'électronégativités (OE\u003e 1,7 selon Pauling), alors la paire d'électrons totale est complètement transférée à l'atome avec un OE supérieur. Cela entraîne la formation d'un composé d'ions de charge opposée:

Une attraction électrostatique se produit entre les ions formés, appelée liaison ionique. Au contraire, ce look est pratique. En fait, la liaison ionique pure entre les atomes n'est réalisée nulle part ou presque nulle part; généralement, en fait, la liaison est partiellement ionique et partiellement covalente. Dans le même temps, la liaison d'ions moléculaires complexes peut souvent être considérée comme purement ionique. Les différences les plus importantes entre les liaisons ioniques et les autres types de liaisons chimiques sont la non-directionnalité et l'insaturation. C'est pourquoi les cristaux formés en raison de la liaison ionique ont tendance à former un emballage différent le plus dense des ions correspondants.

Caractéristique ces composés présentent une bonne solubilité dans les solvants polaires (eau, acides, etc.). Cela est dû à la charge des parties de la molécule. Dans ce cas, les dipôles du solvant sont attirés vers les extrémités chargées de la molécule et, à la suite du mouvement brownien, «tirent» la molécule de substance à part et les entourent, les empêchant de se réunir. Le résultat est des ions entourés de dipôles de solvant.

Lors de la dissolution de tels composés, en règle générale, de l'énergie est libérée, car l'énergie totale des liaisons solvant-ion formées est supérieure à l'énergie de la liaison anion-cation. Les exceptions sont de nombreux sels d'acide nitrique (nitrates), qui absorbent la chaleur lorsqu'ils sont dissous (les solutions sont refroidies). Ce dernier fait est expliqué sur la base de lois considérées en chimie physique.