Основные характеристики химической связи

1. Энергия связи– это энергия, необходимая для разрыва химической связи. Энергии разрыва и образовании связи равны по величине, но противоположны по знаку. Чем больше энергия химической связи, тем устойчивее молекула. Обычно энергию связи измеряют в кДж/моль. Например, на разрыв связи H–H затрачивается 432,1 кДж/моль энергии.

Для многоатомных соединений с однотипными связями за энергию связи принимается среднее ее значение, рассчитанное делением суммарной энергии данных связей на число связей. Так, на разрыв четырех связей в молекуле метана CH₄ – 1648 кДж/∙моль и в этом случае E (C–H) = 1648 : 4 = 412 кДж/моль.

2. Длина связи –это расстоянию между ядрами взаимодействующих атомов в соединении. Измеряется в нанометрах (10^–9 м). Иногда применяется Å (ангстрем = 10^–8см). Химическая связь тем прочнее, чем меньше ее длинна. Так, в ряду однотипных соединений HF – HCl – HBr – HI происходит увеличение длинны связи, вызванное увеличением размера атомов галогенов сверху вниз по подгруппе. Следовательно, в этом же ряду происходит и уменьшение прочности связи, уменьшение ее энергии.

3. Полярность связи – это распределение электрического заряда между атомами, образовавшими химическую связь.

Для определения полярности связи надо сравнить электоотрицательности атомов, участвовавших в образовании связи. Если электроотрицательности одинаковы, то связь будет неполярная, а в случае разных электроотрицательностей – полярной. Крайний случай полярной связи, когда общая электронная пара практически полностью смещена к более электроотрицательному элементу, приводит к ионной связи. Например, связи: Н–Н – неполярная, Н–Сl – полярная и Nа⁺–Сl^– – ионная.

Смещение электронной пары к более электроотрицательному атому приводит к образованию диполя.

Диполь – система из двух равных, но противоположных по знаку зарядов, находящихся по разным сторонам связи. Полярность связи является величиной векторной и направлена по оси диполя от отрицательного заряда к положительному.

Полярностьмолекулы – это векторная сумма дипольных моментов всех связей молекулы.

Она определяется не только разностями электроотрицательностей атомов, образовавших молекулу, но и геометрией молекулы.

Таким образом, следует различать полярности отдельных связей и полярность молекулы в целом. Например:

· молекула CO₂ неполярна, так как дипольные моменты полярных связей С=О компенсируют друг друга вследствие того, что молекула линейна;

· молекула воды Н₂О полярна, так как дипольные моменты полярных связей Н–О не компенсируют друг друга вследствие того, что молекула нелинейная.

«Ионная связь». Ионная связь — прочная химическая связь, возникающая в результате электростатистического притяжения катионов и анионов - образующаяся между атомами с большой разностью (>1,7 по шкале Полинга) электроотрицательностей, при которой общая электронная пара переходит преимущественно к атому с большей электроотрицательностью.

Ионная связь - это химическая связь, образованная за счет электростатического притяжения между катионами и анионами.

Пример образования ионной связи. Рассмотрим способ образования на примере "хлорида натрия" NaCl. Электронную конфигурацию атомов натрия и хлора можно представить:

¹¹Na: 1s²2s²2p⁶3s¹

¹⁷Cl: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Это атомы с незавершенными энергетическими уровнями. Очевидно, для их завершения, атому натрия легче отдать один электрон, чем присоединить семь, а атому хлора легче присоединить один электрон, чем отдать семь. При химическом взаимодействии атом натрия полностью отдает один электрон, а атом хлора принимает его.

Схематично это можно записать так:

Na – e → Na⁺ — ион натрия, устойчивая восьмиэлектронная оболочка (Na⁺: 1s²2s²2p⁶) за счет второго энергетического уровня.

Cl + e → Cl^- — ион хлора, устойчивая восьмиэлектронная оболочка (Cl-: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶).

Между ионами Na⁺ и Cl^- возникают силы электростатического притяжения, в результате чего образуется соединение.