Химическая связь и строение молекул

Природа химической связи

По современным представлениям химическая связь между атомами имеет электростатическую природу. Под химической связью понимают электрические силы притяжения, удерживающие частицы друг около друга.

Частицы, которые принимают участие в образовании химических связей, могут быть атомами, молекулами или ионами.

Каждая химическая связь в структурных формулах представляется валентной чертой, например:
H−H (связь между двумя атомами водорода)
H₃N−H⁺ (связь между атомом азота молекулы аммиака и катионом водорода)
(K⁺)−(I⁻) (связь между катионом калия и иодид-ионом)

Каждая химическая связь в структурных формулах представляется валентной чертой, например:

H−H (связь между двумя атомами водорода)
H₃N−H⁺ (связь между атомом азота молекулы аммиака и катионом водорода)
(K⁺)−(I⁻) (связь между катионом калия и иодид-ионом)

Химическая связь образуется за счет притяжения ядер атомов к паре электронов (обозначаются точками ··), которую в электронных формулах сложных частиц (молекул, сложных ионов) изображают валентной чертой −, в отличие от собственных, неподеленных пар электронов каждого атома, например:

:::F−F:::

(F2);

H−Cl:::

(HCl);

.. H−N−H | H

(NH3)

Химическая связь называется ковалентной, если она образована путем обобществления пары электронов обоими атомами.

Атомы, вступающие в химическую связь, могут отвечать одинаковой или разной электроотрицательности (обозначение χ) элементов, то есть способности удерживать около себя электроны.

Неметаллы обладают высокой электроотрицательностью, металлы - низкой электроотрицательностью. В каждом периоде Периодической системы электроотрицательность элементов увеличивается при возрастании порядкового номера (слева направо), в каждой группе Периодической системы электроотрицательность уменьшается при возрастании порядкового номера (сверху вниз).

Элемент фтор F обладает наивысшей, а элемент цезий Cs - наинизшей электроотрицательностью среди элементов 1-6 периодов.

Если оба атома, между которыми имеется химическая связь, обладают одинаковой электроотрицательностью, то электронная пара, образующая связь, будет находиться на равном состоянии от их ядер. Это характерно, например, для молекулы F₂. Такую химическую связь называют неполярной, поскольку электронная плотность у каждого атома фтора одинакова и в электронной формуле молекулы может быть разделена между ними поровну:
:::F·¦·F::: → (:::F·)−(·F:::)

В этом случае отмечают, что степень окисления фтора в молекуле F₂ равна нулю, поскольку у свободного атома фтора и у каждого атома фтора в молекуле находится 7 электронов.

Общая электронная пара между двумя атомами не всегда находится в равноудаленном от них положении. Например, в молекулехлороводорода электронная плотность на атоме хлора (это элемент с более высокой электроотрицательностью) выше, чем у атома водорода:
H¦··Cl::: → (H)^+I − (::Cl::)^−I

В молекуле хлороводорода химическая связь - полярная. В этом случае степень окисления хлора равна −I, т.к. у свободного атома хлора 7 валентных электронов, а в молекуле HCl у хлора условно 8 электронов. Степень окисления водорода равна +I, и молекула в целом электронейтральна.