предыдущий параграф

следующий параграф

Молекулы состоят из атомов, соединенных между собой.
Но как соединенных - сцепленных, склеенных, скованных одной цепью? И кто тот слесарь, столяр или кузнец, который соединяет воедино атомы?
Вы уже знаете, что в древности считалось в порядке вещей, что атомы соединяются крючками. Отсюда недалеко и до пуговиц с петельками.
Если отбросить шутки, придется признать, что вопрос на самом деле непростой: ведь оболочка каждого из соединяемых в молекулу атомов состоит из электронов, заряженных одинаково по знаку, поэтому при попытке сблизить электронные облака неизбежно будет возникать сильное отталкивание.
Но атомы все-таки соединяются! Причем - с помощью тех самых электронов, которые, казалось бы, только противодействуют соединению.

Вот как это происходит...
Вспомним, что электроны в атоме мы обозначали по-разному - стрелкой, направленной вверх, и стрелкой, направленной вниз:

Оказывается, эти два электрона могут объединяться в электронную пару: ↑  ↓

и располагаться между ядрами двух атомов. Оба положительно заряженных ядра атомов будут притягиваться к отрицательной электронной паре, - а значит, и друг к другу:

Остается всего ничего: понять, отчего это вдруг двум электронам вздумалось объединиться в пару?

У древнегреческих философов на этот вопрос был однозначный ответ. Они считали, что, событиями в мире атомов правят, как и у людей, два чувства - любовь и вражда.
Значит, взаимное отталкивание - это вражда, а соединение двух атомов - это дружба, любовь и, в конце концов, счастливый брак.

Наивные представления древности в наши дни приходится подкреплять какими-то вещественными, физическими объяснениями. Но не будем же мы предполагать, что два электрона - две стрелочки - ЦЕПЛЯЮТСЯ друг за друга своим оперением? Дело совсем в другом!

Каждый электрон, помимо электрического заряда, обладает магнитным моментом и ведет себя, как микроскопический магнит. Два электрона с разнонаправленными стрелками - это два таких микромагнита с противоположно ориентированными полюсами. Вот они и притягиваются друг к другу:

Так или иначе, пара электронов образуется. Но чтобы это произошло, надо, чтобы атомы сблизились между собой, а их электронные облака частично совместились. Химики называют эту ситуацию в атомном "хозяйстве" перекрыванием атомных орбиталей.

Возьмем тот же пример образования молекулы водорода из атомов. Две сферические (шарообразные) орбитали, два электронных облака перекрываются и входят одно в другое, вот так:

При этом образуется ковалентная связь.

Ковалентной называют такую химическую связь, которая образуется при помощи пары электронов.

Если перевести нашу картинку на язык квантовых ячеек, то это будет выглядеть так:

Химики говорят, что химическая связь в этом случае образовалась по обменному (иначе - по "равноценному") механизму".

Точно такая же молекула водорода может образоваться и по-другому, если взаимодействовать между собой будут катион водорода Н⁺ (у него нет ни одного электрона, а только пустая атомная орбиталь) и анион водорода Н⁻, у которого имеется пара электронов:

На энергетической диаграмме это выглядит так:

Но если один из туристов отправляется в путь с пустым рюкзаком, а второй, очень запасливый и предусмотрительный, заготовил еды на двоих, то вместе они тоже пообедают вполне сытно...
Применительно к образованию связи при взаимодействии катиона и аниона водорода - мы получим в этом случае уже другой - донорно-акцепторный механизм - образования ковалентной связи.

Донор - это тот, кто по доброте душевной что-либо отдает задаром, например, пару "электронных бутербродов".
А акцептор - тот, кто принимает подарок.

Задание 21. Ковалентная связь и механизм ее образования

предыдущий параграф

Читайте КОНСПЕКТ

следующий параграф