Головна » Котли

Види хімічного зв'язку визначення та приклади. Хімічний зв'язок

Наче компоненти конструктора, атоми з'єднуються між собою. І як би Ви не намагалися, але з одиничним блоком можна з'єднати, тільки один блок. Деталь на 4 осередки може втримати не більше чотирьох. Цей принцип зберігається й у хімії. За кількість вільних осередків відповідає валентність атомів елементів.

Результатом взаємодії атомів є одержання речовин. Види хімічного зв'язку атомів залежить від природи складових елементів.

Метали відрізняються малою кількістю електронів на зовнішньому рівні порівняно з неметалами нижчим значенням електронегативності. Тепер наше завдання пригадати, як відбувається зміна ЕО у таблиці Менделєєва або скористатися таблицею «Відносна електронегативність». Чим активніший неметал, тим вона вища і це говорить про те, що цей елемент, при утворенні зв'язку, забиратиме електрони.

Речовини налічуються мільйони. Це можуть бути прості речовини: метали залізо Fe, золото Au, ртуть Hg; неметали сірка S, фосфор Р, азот N 2 . Так і складні речовини: H 2 S, Ca 3 (PO 4) 2 , (C 6 H 10 O 5) n молекули білків і т.д. Комбінація елементів, що входять до складу речовин, визначає які типи зв'язків будуть існувати між ними .

Ковалентний зв'язок

Неметали з усіх елементів перебувають у меншості. Але маючи деякі особливості в будові та здатності мати змінну валентність, кількість сполук, побудованих цими елементами значне.

Щоб мати уявлення, яким атоми з'єднуються, почнемо з молекули водню Н 2 .

Давайте дамо волю фантазії, уявімо те, що не можна побачити. Припустимо, що ми взяли до рук дві однакові деталі, що мають такий вигляд:

Існує тільки комбінація їх з'єднання, і між ними буде одна загальна ланка. Перемістимося з нашої уяви до молекул. Уявімо, що перед нами два атоми водню і наше завдання їх з'єднати в молекулу. Покрутіть уявно деталі, щоб вони об'єдналися, необхідно їх поставити один на одного, зв'язавши їх у певному місці. Точки поряд означають, скільки електронів, що розташовуються на зовнішньому шарі.


Джерело

Атоми водню, як деталі, з'єдналися одним зв'язком, тому валентність в даному випадку кожного з них дорівнюватиме I. Але ступінь окислення дорівнюватиме 0, так як речовина утворена елементом з однаковим значенням електронегативності.

Розглянемо, як утворюється молекула найпоширенішого газу нашій планеті - азоту N 2 .

Азот, має 3 неспарені електрони. Це як взяти дві деталі виду та з'єднати їх.

Таким чином, азот тривалентний, а ступінь

окислення як і залишається дорівнює 0. За рахунок загальної електронної пари азот завершує зовнішній шар 2s 2 2p 6 .

Ковалентний зв'язок у молекулі, що складається з одного типу атомів, а саме неметалів, зветься неполярним.

Під час побудови молекули кількість електронів прагне до завершення. Розглянемо як утворюється молекула 2 . Кожному атому не вистачає 2 електронів і вони компенсують цю нестачу загальною електронною парою.


Також звертаємо увагу, що ступінь окислення 0, бо атоми рівноправні партнери та їх валентність дорівнює II.

Ковалентний хімічний зв'язок утворений різними неметалами називається полярним.

Візьмемо два неметалеві елементи Водень і Хлор. Зазначимо електронні формули зовнішнього шару.

Проаналізувавши значення, Е(Н)< Э(Cl), приходим к выводу, чтобы принять конфигурацию благородного газа, хлор будет притягивать на себя единственный электрон водорода.

Схема ковалентного зв'язку, утвореного різними елементами, записується у такому вигляді.

Настільки важливо відзначити, що в цій ситуації Cl та Н не будуть рівноправними партнерами, оскільки загальна щільність електронів зосереджена у Cl. Водень у нерівному бою, поступається 1 електрон хлору, у якого в наявності їх цілих 7. Водень набуває позитивного заряду, хлор - негативний. Валентності Н і Cl рівні I. На той час ступеня окислення будуть Н + Cl − .

Такий вид утворення з'єднань відбувається за обмінним механізмом. Це означає, щоб отримати завершену конфігурацію електронегативніші приймають електрони, менше - віддають, але при цьому існує загальна електронна пара.

Неметали утворюють не тільки бінарні сполуки, а можливо до складу входитимуть три і більше елементи. Наприклад, молекула вугільної кислоти H 2 3 складається з 3 елементів. Як вони між собою з'єднуватимуться. Електронегативність зростає у ряді ЕО (Н)<ЭО (С) <ЭО(O). Определим степени окисления каждого элемента. Н + 2 С +4 О −2 3 . Это означает, что кислород будет притягивать на себя электроны углерода и водорода. Схематически это можно записать в следующем виде.

Щоб побудувати структурну формулу, у центрі записуємо вуглець. У нього неспарені 4 електрони. Оскільки атомів кисню в кількості 3, кожен з них може прийняти 2 електрони. То шляхом не хитрих обчислень, бачимо, що 4 електрони прийде від С і по одному від кожного Н. перевіряємо наш розрахунок, враховуючи нейтральність молекули, вважаємо позитивні та негативні заряди.

Н 2 + С +4 Про 3 −2 (+1 ∙ 2) + (+4 ∙ 1) + (-2 ∙ 3) = 0

Існує ще один механізм ковалентного зв'язку під назвою донорно-акцепторний.

Щоб зрозуміти цей принцип, опишемо утворення молекули, що має не зовсім приємний різкий запах, що задушує, аміак NH 3 .

З 5 електронів, що у розпорядженні атома N, зв'язуються лише 3. Валентність атома N набуває значення III. При цьому ступінь окислення N −3 (відтягнувши на себе 3 електрони від кожного атома Н стає негативним), водень, навпаки зробивши «шляхетний вчинок», віддавши електрон, набуває позитивного заряду Н + . Два електрони не задіяні, вони виділені червоним кольором. Вони здатні оселитися у вільному осередку іона Н+. Це місце займуть електрони азоту, які позначені червоним кольором. Утворюється катіон амонію за донорно-акцепторним механізмом.



Незадіяні раніше «червоні» електрони N «заселяються» в порожній s-орбіталі, що належить катіону водню. Іон амонію має 3 зв'язки, які відбуваються за обмінним механізмом, а також один, за донорно-акцепторним. Саме тому NH 3 легко взаємодіє з кислотами та водою.

Іонний зв'язок

Іонний хімічний зв'язок є прикордонним ковалентним полярним. Відрізняються тим, що з речовин, у яких локалізується ковалентна зв'язок, характерно існування спільної електронної пари, тоді як іонної зв'язку властива повна віддача електронів. Наслідком віддачі є утворення заряджених частинок – іонів.

Визначити тип зв'язку допоможуть обчислення. Якщо різниця значень електронегативностей більше 1,7, то речовини характерна іонна зв'язок. Якщо значення менше 1,7, то властивий полярний зв'язок. Розглянемо дві речовини NaCl та СаС 2 . Обидва вони утворені металом (Na та Са) та неметаллом (Clі С). Однак у одному випадку зв'язок буде іонна, у другому - ковалентна полярна.

Постулат фізики свідчить, що протилежності притягуються. Тобто. позитивні іони притягують негативні та навпаки.

Припустимо, що необхідно отримати речовину з атомів калію та фтору. Кожен атом прагне отримати конфігурацію благородного газу. Досягти цього можна двома способами віддавши або прийнявши електрони, утворюючи при цьому іони з бажаною конфігурацією.

Тому калію набагато простіше віддати 1 електрон, ніж забрати у фтору 7. Приймаючи 1 електрон, F має завершений рівень.

Аналогічно калій, який легко віддав свій електрон, його катіон прийняв електронну формулу аргону.

Кальцій двовалентний метал, то для взаємодії необхідно два атоми фтору, оскільки він здатний прийняти лише один електрон. Схема утворення іонного зв'язку має вигляд.

Даний вид зв'язку локалізується у всіх солях, між металом та кислотним залишком. У наведеному вище прикладі для вугільної кислоти, кислотним залишком буде СО 3 2− , якщо замість водню поставити атоми натрію, то схема утворення зв'язку має вигляд.

Слід зазначити, що іонний зв'язок існуватиме між Naі О, а між С і О ковалентна полярна.

Металевий зв'язок

Метали існують у різних кольорах: чорні (залізо), червоні (мідь), жовті (золото), сірі (срібло), плавляться за різних температур. Однак їх поєднує наявність блиску, твердості, електропровідності.

Металевий зв'язок має риси подібності до ковалентної неполярної. Метали бідні електронами на зовнішньому рівні, тому при утворенні зв'язку вони не здатні притягувати на себе їх, для них властива віддача. Оскільки атомний радіус у металах великий, це дає можливість легко відірватися електронам, утворивши катіони.

Me 0 - ne = Me n+

Електрони постійно переміщаються від атома до іона і навпаки. Самі катіони можна порівняти з айсбергами, оточеними негативними частинками.

Схема металевого зв'язку


Водневий зв'язок

Елементи-неметали II періоду (N, O, F) мають високе значення електронегативності. Це впливає на здатність утворення водневого зв'язку між поляризованим Н + однієї молекули та аніоном N 3-, O-2, F-. Водневий зв'язок здатний поєднати дві різні молекули. Наприклад, якщо взяти дві молекули води, всі вони з'єднуються між собою рахунок атомів Н і Про.



Водневий хімічний зв'язок зображено пунктиром. З'єднуючись між собою молекули, грають і знаходять важливу роль живих організмах. З допомогою водневого зв'язку будується вторинна структура молекули ДНК.


Типи кристалічних ґрат

Щоб отримати речовину, а не просто набір молекул, необхідно частинки «запакувати» у своєрідний каркас – кристалічні грати.

Уявіть собі геометричну фігуру - куб, у вершинах будуть знаходитися частинки, умовно з'єднані між собою.

Існує пряма залежність між будовою атома та типом кристалічних ґрат.


Зверніть увагу, що сполуки з ковалентним неполярним зв'язком утворені частинками-молекулами, які запаковані в молекулярну кристалічну решітку. Найчастіше це будуть з'єднання за температурним режимом низькокиплячі та леткі. Це відомі вам речовини як кисень О2, хлор Cl2, бром Br2.

Ковалентний полярний хімічний зв'язок також характерний для молекулярних сполук. Сюди входять як органічні: сахароза, спирти, метан і неорганічні сполуки: кислоти, аміак, оксиди неметалів. Існування їх буває як у рідкому (Н2О), твердому (сірка) так і газоподібному вигляді (СО2).


У вузлах атомних кристалічних ґрат знаходяться окремі атоми, між якими існує ковалентний неполярний зв'язок. Атомні кристалічні грати властиві алмазу. На даний момент це найтвердіша речовина. Даний тип зв'язку характерний для речовини, що покриває значну частину нашої планети, -SiO 2 (пісок) і карборунд SiC, що має схожі властивості з алмазом.


Іонний зв'язок між атомами утворює кристалічну решітку, у вузлах якої будуть знаходитися катіони та аніони. Ця будова поєднує між собою цілий клас неорганічних сполук солей, що складаються з катіонів металів та аніонів кислотного залишку. Характерними рисами цих речовин будуть високі температури, при яких вони плавляться і киплять.


Металевий зв'язок має металеві кристалічні грати. У її будові можна провести паралель з іонними гратами. У вузлах будуть розміщуватись атоми та іони, а між ними електронний газ, що складається з мігруючих електронів від атома до електрона.


Узагальнюючи дані відомості, можемо зробити висновок, знаючи склад та будову, можемо прогнозувати властивості та навпаки.

На вивчення цієї теми відводжу 6 годин. Якщо попередніх етапах вивчення хімії учні знайомилися з різноманіттям речовин, і встановленням взаємозв'язку між будовою, складом і властивостями речовини, то щодо цієї теми в 11 класі вони дізнаються про нову можливість атомів утворювати хімічні зв'язку певної спрямованості у просторі. Уроки з цієї теми я планую так:

  1. Види хімічного зв'язку, типи кристалічних ґрат, властивості речовин (КОО за методикою «Взаємообмін знаннями») – 2 уроки.
  2. Властивості хімічного зв'язку (довжина та енергія).
  3. Властивості хімічного зв'язку (спрямованість та насичуваність).
  4. Урок-семінар «Систематизація знань про види хімічного зв'язку, типи кристалічних грат і властивості неорганічних та органічних речовин» - 2 уроки.

Мета уроків:Узагальнити, систематизувати знання на тему; створити на уроці атмосферу пошуку та співробітництва, дати кожному учневі можливість досягти успіху.

Освітні завдання:

  1. Проконтролювати ступінь засвоєння основних ЗУН на тему:
    • Сформулювати поняття хімічного зв'язку, видів хімічного зв'язку, властивостей хімічного зв'язку, типів кристалічних ґрат.
    • Ознайомитись з видами хімічного зв'язку.
    • Привернути увагу учнів до взаємозв'язку між будовою, складом та властивостями речовини.
  2. Продовжити формування загальнонавчальних умінь (здійснювати самоконтроль; співпрацювати; використовувати комп'ютер, ноутбук, інтерактивну дошку).
  3. Продовжити формування навичок самостійної роботи учнів із підручником, додатковою літературою, сайтами Інтернету.

Виховні завдання:

  1. Продовжити розвиток пізнавальних інтересів учнів;
  2. Виховувати культуру мови, працьовитість, посидючість;
  3. Продовжити формування відповідального, творчого ставлення до праці;

Розвиваючі завдання:

  1. Розвивати вміння використовувати хімічну термінологію
  2. Розвивати розумові операції (аналіз, синтез, встановлення причинно-наслідкових зв'язків, висування гіпотези, класифікація, проведення аналогій, узагальнення, уміння доводити, виділення головного);
  3. Розвивати інтереси, здібності особистості;
  4. Розвивати вміння проводити, спостерігати та описувати хімічний експеримент;
  5. Удосконалювати комунікативні вміння учнів у спільній діяльності (уміння вести діалог, вислуховувати опонента, аргументовано обґрунтовувати свою точку зору) та інформаційно – пізнавальну компетентність учнів.

Попередня підготовка:

  1. Постановка проблеми;
  2. прогнозування практичних результатів роботи;
  3. Організація самостійної (індивідуальної, парної, групової) діяльності учнів на уроці та у позаурочний час;
  4. Структурування змістовної частини дослідницької роботи (із зазначенням поетапних результатів та зазначенням ролей);
  5. Дослідницька робота у малих групах (обговорення, пошук джерел інформації);
  6. створення слайдової презентації;
  7. Захист дослідницької роботи на уроці – семінарі.

Обладнання:

  • Список: «Терміни та їх роз'яснення».
  • Таблиця №1 «Хімічний зв'язок. Будова речовини. - Висвічується на дошці і дається на кожен стіл.
  • На демонстраційному столі зразки різних речовин.
  • Комп'ютери, медіопроектори.

Уроки №1-2.Види хімічного зв'язку, типи кристалічних ґрат, властивості речовин (КОО за методикою «Взаємообмін знаннями»).
Хід уроку
У вступному слові обґрунтовується необхідність вивчення цієї теми, нагадується алгоритм роботи з методики «Взаємообмін знаннями» у системі КСВ, учні діляться на 4 групи, кожна група отримує своє завдання на картках, працює з електронними підручниками.

Картка 1.

Тема:Ковалентний неполярний зв'язок. Властивості речовин із ковалентним неполярним зв'язком. Молекулярні та атомні кристалічні грати.

  1. Ознаки ковалентного неполярного зв'язку:
    – ковалентний неполярний зв'язок утворюють атоми неметалів з однаковою електронегативністю.
    механізм утворення зв'язку:кожен атом неметалу віддає у спільне користування іншому атому свої зовнішні неспарені електрони: загальна електронна щільність однаково належить обом атомам.
  2. Приклади утворення неполярного ковалентного зв'язку: водень, фтор, кисень, азот.
  3. Властивості речовин із ковалентним неполярним зв'язком:
    • За звичайних умов речовини газоподібні (водень, кисень), рідкі (бром), тверді (йод, фосфор).
    • Більшість речовин сильнолеткі, тобто. мають дуже низькі температури плавлення та кипіння.
    • Розчини та розплави речовин електричного струму не проводять. Чому?

Якщо молекулах простих речовин ковалентна неполярна зв'язок, між молекулами діють дуже слабкі міжмолекулярні сили. Це призводить до утворення сильнолетких речовин з молекулярними кристалічними гратами. У твердому вигляді у вузлах кристалічних ґрат речовини знаходяться неполярні молекули, електрони, що здійснюють ковалентний неполярний зв'язок, по кристалу не переміщаються. Така будова є причиною загальних властивостей: речовини з молекулярними кристалічними гратами електричного струму не проводять.
Розглянемо утворення хімічного зв'язку в алмазі (див. модель кристалічних ґрат алмазу). Діамант найтвердіша і тугоплавка речовина. Отже, у вузлах кристалічних ґрат алмазу знаходяться не молекули, а атоми вуглецю, пов'язані за допомогою ковалентного неполярного зв'язку. Кристали алмазу мають атомні кристалічні грати.
Кристали з атомними кристалічними ґратами утворюють також кремній, германій, бор.

ІІ. Розгляньте на малюнку чи моделях кристалічні решітки йоду та алмазу.
ІІІ. Ознайомтеся зі зразками речовин, що мають ковалентний неполярний зв'язок.

  1. Які елементи утворюють ковалентний неполярний зв'язок?
  2. Який механізм утворення ковалентного неполярного зв'язку?
  3. Які властивості мають речовини з молекулярними кристалічними гратами? Чому?
  4. Які властивості мають речовини з атомними кристалічними гратами? Чому?
  5. Складіть хімічні формули речовин: азоту, хлориду натрію, бромоводню, хлору, сірководню, фториду калію. У молекулах яких із цих речовин є ковалентний неполярний зв'язок? Зобразіть електронну та структурні формули молекул цих речовин.

Картка 2.

Тема:Ковалентний полярний зв'язок. Властивості речовин із ковалентним полярним зв'язком. Молекулярні та атомні кристалічні грати.

I. Вивчіть та поясніть партнеру:

  1. Ознаки ковалентного полярного зв'язку:
    характер хімічних елементів– ковалентний полярний зв'язок утворюють атоми неметалів з різною електронегативністю.
    механізм утворення зв'язку:кожен атом неметалла віддає у загальне користування іншому атому свої зовнішні неспарені електрони: загальна електронна пара зміщена до більш негативного атома.
  2. Приклади утворення ковалентного неполярного зв'язку: вода, аміак, хлороводень.
  3. Властивості речовин з ковалентним полярним зв'язком:
    • За звичайних умов речовини газоподібні, рідкі, тверді.
    • Більшість речовин мають відносно низькі температури плавлення та кипіння.
    • Чому?

Якщо молекулах простих речовин ковалентна полярна зв'язок, то молекули притягуються друг до друга своїми протилежно зарядженими полюсами, але з меншою силою, ніж іони. Це призводить до утворення молекулярних кристалічних ґрат, у вузлах яких знаходяться полярні молекули. Оскільки міжмолекулярні сили не великі (порівняно з силами між іонами), то речовини з молекулярними кристалічними гратами летючі, тобто. мають досить низькі температури плавлення та кипіння.

ІІ. Розгляньте на малюнку або моделях кристалічні ґрати твердої води, поясніть партнерові її будову.
ІІІ. Познайомтеся із зразками речовин, що мають ковалентний полярний зв'язок, передбачте їх фізичні властивості, звірте свої припущення з довідковим матеріалом.

Запитання та завдання для самоконтролю.

  1. Які елементи утворюють ковалентний полярний зв'язок?
  2. Який механізм утворення ковалентного полярного зв'язку?
  3. Які властивості мають речовини з ковалентними полярними зв'язками. Чому?
  4. Які речовини, зразки яких виставлені на столі, мають ковалентний полярний зв'язок?
  5. Карборунд (карбід кремнію SiC) - один з найтвердіших і термостійких мінералів. Його використовують як вогнетривкий та абразивний матеріал. Який вид хімічного зв'язку та тип кристалічних ґрат у цій речовині? Зобразіть схематично фрагмент кристалічних ґрат карборунду.

Картка 3.

Тема:Іонний зв'язок. Властивості речовин із іонним зв'язком. Іонні кристалічні грати.

I. Вивчіть та поясніть партнеру:

  1. Ознаки іонного зв'язку:
    характер хімічних елементів-іонну зв'язок утворюють атоми типових металів і атоми типових неметалів, різко відрізняються один від одного по електронегативності.
    механізм утворення зв'язку:атом металу віддає зовнішні електрони, перетворюючись на катіони; атоми неметалів приєднують електрони, перетворюючись на аніони. Іони, що утворилися, взаємодіють електростатично.
  2. Приклади утворення іонного зв'язку: натрій хлорид, фторид кальцію.
  3. Властивості речовин з іонним зв'язком:
    • За звичайних умов речовини тверді.
    • Більшість речовин мають високі температури плавлення та кипіння.
    • Розчини багатьох речовин проводять електричний струм. Чому?

Якщо іонний зв'язок, то у вузлах кристалічної решітки знаходяться протилежно заряджені іони, між якими у всіх напрямках діють значні електростатичні сили. Вони зумовлюють утворення твердих, нелетких речовин, що мають іонні кристалічні грати.

ІІ. Розгляньте на малюнку та моделях кристалічну решітку хлориду натрію, поясніть партнерові її будову. Чим зумовлена ​​її міцність?
ІІІ. Ознайомтеся зі зразками речовин, що мають іонний зв'язок, знайдіть у довіднику температури плавлення цих речовин та обговоріть їх значення з партнерами.

Запитання та завдання для самоконтролю.

  1. Які елементи утворюють іонний зв'язок?
  2. Який механізм утворення іонного зв'язку?
  3. Які властивості мають речовини з іонним зв'язком? Чому?
  4. Які речовини, зразки яких виставлені на столі, мають іонний зв'язок? Який їхній агрегатний стан?
  5. З'єднання NaCl, AlP, MgS кристалізуються в кристалічні решітки з майже однаковими відстанями між катіонами та аніонами. Яка з цих сполук має найвищу температуру плавлення? Чому?

Картка 4.

Тема:Металевий зв'язок. Властивості речовин із металевим зв'язком. Металеві кристалічні грати.

I. Вивчіть та поясніть партнеру:

  1. Ознаки металевого зв'язку:
    характер хімічних елементів– металевий зв'язок утворюють атоми металів. механізм утворення зв'язку:атом металу віддає зовнішні електрони, перетворюючись на катіони; іони металів не в змозі пов'язати електрони через величезну швидкість їх руху. Тому електрони, що рухаються у металі, є спільними для всіх іонів металів. Металевий зв'язок, отже, здійснюється з допомогою металів і загальних їм електронів, т. е. з допомогою електростатичних сил.
  2. Властивості речовин із металевим зв'язком:
    • висока, електрична провідність зменшується з підвищенням температури металу.
    • висока теплопровідність;
    • пластичність, ковкість;
    • характерний «металевий» блиск;
    • широкі межі зміни густини, міцності, твердості, температури плавлення.
    • Чому?

Кристалічна решітка, у вузлах якої знаходяться позитивно заряджені іони металу, що зв'язуються щодо вільними електронами, що рухаються по всьому об'єму кристала, називається металевою.

Для металів характерні кристалічні ґрати із щільною упаковкою іонів у вузлах. Міцність металевого зв'язку та щільність упаковки зумовлюють міцність, твердість відносно високі температури плавлення.
Те, що метали добре проводять електричний струм, пояснюється присутністю вільних електронів. З підвищенням температури посилюються коливання іонів, що знаходяться у вузлах кристалічної решітки металу, що ускладнює спрямований рух електронів і тим самим призводить до зменшення електричної провідності металу.

Теплопровідність металів обумовлюється як високою рухливістю вільних електронів, і коливальним рухом іонів.
Кристали з металевим зв'язком пластичні; у цьому випадку при деформації кристала можливе усунення іонів без порушення зв'язку.
«Блукаючі» електрони в металі – причина «металевого блиску».

ІІ. Розгляньте на малюнку та моделях кристалічні грати металів. Поясніть партнерові взаємозв'язок між будовою кристалів та фізичними властивостями металів.
ІІІ. Познайомтеся із зразками металів та сплавів. Розкажіть партнеру про застосування деяких із них у побуті.

Запитання та завдання для самоконтролю.

  1. Що таке металевий зв'язок? Для яких речовин вона є характерною?
  2. Що таке металеві кристалічні грати?
  3. Які фізичні властивості мають метали і сплави?
  4. Поясніть на основі уявлень про сутність металевого зв'язку такі фізичні властивості металів, як:
    а) висока, електрична провідність зменшується з підвищенням температури металу.
    б) висока теплопровідність;
    в) пластичність, ковкість;
    г) характерний "металевий" блиск;

Після того, як учні відпрацювали зміст усіх карток, заслуховується повідомлення та проводиться фронтальна бесіда.

Запитання для фронтальної бесіди:

      1. Що таке хімічний зв'язок? Яка її природа?
      2. За якими ознаками характеризуються різні види хімічного зв'язку?
      3. Користуючись підручником (схема 3 стор. 23), назвіть ознаки всіх видів хімічного зв'язку.
      4. Користуючись підручником (схема 4 стор. 34), назвіть частинки, що знаходяться у вузлах кристалічних грат.
      5. Яку кристалічну решітку має речовина, яка має наступні властивості: дуже тверда, тугоплавка, нерозчинна у воді, але яка проводить електричний струм у розплавленому вигляді? До якого класу може належати ця речовина?
      6. Чому пластинки з кремнію при сильному ударі розлітаються на шматки, а з олова чи свинцю лише деформуються?. У якому разі відбувається руйнація хімічного зв'язку?

Наприкінці уроку пояснюється домашнє завдання:

  1. Повторити за підручником 10 класу поняття водневого зв'язку.
  2. Підготувати презентації щодо видів хімічного зв'язку до уроку семінару.

На 3 і 4 уроках учні знайомляться з властивостями хімічного зв'язку: довжиною, енергією, спрямованістю, насичуваністю, узагальнюють знання водневого зв'язку.

Урок №5-6. Урок-семінар
План уроку-семінару.

  1. Вступне слово вчителя.
  2. Повідомлення учнів за видами зв'язку – учні використовують підготовлені презентації, демонстраційний матеріал. Додаток №1.
  3. Підбиття підсумків узагальнюється у вигляді таблиці (в електронному вигляді) у міру виступу груп.
  4. Діагностика за видами холестерину (15 хвилин).
Ознаки порівнянняВид хімічного зв'язку
іоннаковалентнаметалеваводнева
полярнанеполярна
1. Природа хімічних елементів
2. Спосіб утворення хімічного зв'язку
3. Механізм освіти зв'язку (схема)
4. Структурні елементи кристалічних ґрат
5. Тип кристалічних ґрат
6. Фізичні властивості речовин
7. Приклади речовин

Використовувана література:

  1. Габрієлян О.С. Хімія 11 клас. - М. Дрофа 2005.
  2. Лагунова Л.І. Викладання узагальнюючого курсу хімії у середній школі. - Твер, 1992р.
  3. Політова С.І. Загальна хімія. Опорні конспекти. 11 клас. - Твер, 2006р.
  4. http://festival.1september.ru
Презентація "Іонний зв'язок"; у автора статті можна отримати відео додаток на цю тему

Хімічний зв'язок, її типи, властивості, поряд з одним з наріжних каменів цікавої науки під назвою хімія. У цій статті ми розберемо всі аспекти хімічних зв'язків, їхнє значення в науці, наведемо приклади та багато іншого.

Що таке хімічний зв'язок

Під хімічним зв'язком у хімії розуміється взаємне зчеплення атомів у молекулі і , в результаті дії сили тяжіння, що існує між . Саме завдяки хімічним зв'язкам відбувається утворення різних хімічних сполук, у цьому полягає природа хімічного зв'язку.

Типи хімічних зв'язків

Механізм утворення хімічного зв'язку залежить від її типу чи виду, загалом розрізняються такі основні види хімічного зв'язку:

  • Ковалентний хімічний зв'язок (який у свою чергу може бути полярним та неполярним)
  • Іонний зв'язок
  • зв'язок
  • Хімічний зв'язок

    • подібних до людей.

Що стосується , то на нашому сайті їй присвячена окрема стаття, і детальніше ви можете почитати за посиланням. Далі ж ми розберемо детальніше всі інші основні типи хімічних зв'язків.

Іонний хімічний зв'язок

Утворення іонного хімічного зв'язку виникає при взаємному електричному тяжінні двох іонів, що мають різні заряди. Іони зазвичай за таких хімічних зв'язків прості, що з одного атома речовини.

Схема іонного хімічного зв'язку.

Характерною особливістю іонного типу хімічним зв'язком є ​​відсутність у неї насиченості, і як результат, до іона або навіть цілої групи іонів може приєднатися різна кількість протилежно заряджених іонів. Прикладом іонного хімічного зв'язку може бути з'єднання фториду цезію CsF, у якому рівень «іонності» становить майже 97%.

Водневий хімічний зв'язок

Ще задовго до появи сучасної теорії хімічних зв'язків у її сучасному вигляді вченими хіміками було помічено, що сполуки водню з неметалами мають різні дивовижні властивості. Скажімо, температура кипіння води і разом із фтороводнем набагато вища, ніж це могло б бути, ось вам готовий приклад водневого хімічного зв'язку.

На малюнку схема утворення водневого хімічного зв'язку.

Природа та властивості водневого хімічного зв'язку обумовлені здатністю атома водню H утворювати ще одну хімічну зв'язок, звідси власне назва цього зв'язку. Причиною такого зв'язку є властивості електростатичних сил. Наприклад, загальна електронна хмара в молекулі фтороводню настільки зміщена у бік фтору, що простір навколо атома цієї речовини насичений негативним електричним полем. Навколо атома водню, тим більше позбавленого єдиного електрона, все з точністю до навпаки, його електронне поле значно слабше і як наслідок має позитивний заряд. А позитивні та негативні заряди, як відомо, притягуються, у такий спосіб і виникає водневий зв'язок.

Хімічний зв'язок металів

Який хімічний зв'язок характерний для металів? У цих речовин є свій власний тип хімічного зв'язку – атоми всіх металів розташовані не аби як, а певним чином, порядок їх розташування називається кристалічною решіткою. Електрони різних атомів утворюють загальну електронну хмару, причому вони слабко взаємодіють друг з одним.

Такий вигляд має металевий хімічний зв'язок.

Як приклад металевого хімічного зв'язку можуть виступати будь-які метали: натрій, залізо, цинк тощо.

Як визначити вид хімічного зв'язку

Залежно від речовин, що беруть у ній участь, якщо метал і неметал, то зв'язок іонний, якщо два метали, то металеві, якщо два неметали то ковалентні.

Властивості хімічних зв'язків

Для порівняння різних хімічних реакцій використовуються різні кількісні характеристики, такі як:

  • довжина,
  • енергія,
  • полярність,
  • порядок зв'язків.

Розберемо їх докладніше.

Довжина зв'язку – рівноважна відстань між ядрами атомів, які з'єднані хімічним зв'язком. Зазвичай вимірюється експериментально.

Енергія хімічного зв'язку визначає її міцність. В даному випадку під енергією мається на увазі зусилля, необхідне для того, щоб розірвати хімічний зв'язок і роз'єднати атоми.

Полярність хімічного зв'язку показує, наскільки електронна щільність зміщена одного з атомів. Здатність атомів зміщувати себе електронну щільність чи кажучи простою мовою «тягнути ковдру він» у хімії називають электроотрицательностью.

Хімічний зв'язок - це взаємодія атомів, що зумовлює стійкість хімічної частки чи кристала як цілого.
Природа хімічного зв'язку - це електростатичне тяжіння протилежно заряджених частинок (катіонів та аніонів, ядер атомів та електронних пар, катіонів металів та електронів).
За механізмом освіти розрізняють:
а) іонний зв'язок - зв'язок між катіоном металу та аніоном неметалу. Таким чином, іонний тип зв'язку виникає у речовинах, утворених атомами сильних металів та сильних неметалів. При цьому атоми металів віддають електрони із зовнішнього (іноді і з переднього) енергетичного рівня і перетворюються на позитивно заряджені іони (катіони), а атоми неметалів приймають електрони на зовнішній енергетичний рівень і перетворюються на негативно заряджені іони (аніони) (приклади речовин: оксиди металів K2O, CaO, MgO, основи KOH, Ca(OH)2, солі NaNO3, CaSO4).
б) ковалентний зв'язок - зв'язок між атомами неметалів. Ковалентна зв'язок виникає рахунок утворення загальних електронних пар з неспарених електронів зовнішнього енергетичного рівня кожного атома неметалла(рассчитывается за такою формулою 8 - № групи елемента). Число зв'язків у з'єднанні дорівнює числу загальних електронних пар. Якщо сполука утворена атомами одного хімічного елемента-неметали, зв'язок називається ковалентною неполярною (приклади: N2, Cl2, O2, H2). Ковалентний неполярний зв'язок існує у простих речовинах-неметаллах. Якщо з'єднання утворено атомами різних елементів-неметалів, зв'язок називається ковалентною полярною, т.к. у цьому випадку загальні електронні пари зміщуються у бік елемента з більшою електронегативністю і на елементах виникають частково позитивний та частково негативний заряди (приклади речовин: HCl, NO, CCl4, H2SO4). Ковалентний полярний зв'язок існує у складних речовинах, утворених атомами неметалів.
Валентність – здатність атомів хімічних елементів до утворення хімічних зв'язків. Чисельно валентність збігається з кількістю хімічних зв'язків, які атоми даного хімічного елемента утворюють атомами іншого хімічного елемента. Вища валентність збігається з номером групи елемента (виключення: кисень (II) та азот (IV)).
в) металевий зв'язок-зв'язок між атом-іонами металів та узагальненими електронами. Металевий зв'язок виникає внаслідок того, що атоми металу віддають усі електрони із зовнішнього енергетичного рівня на загальний міжатомний простір і перетворюються на позитивно заряджені іони (катіони). Узагальнені електрони вільно переміщаються в міжатомному просторі і пов'язують усі катіони в єдине ціле за рахунок електростатичного тяжіння. Металевий зв'язок спостерігається в простих речовинах-металах або металевих сплавах (приклади речовин: Al, Fe, Cu, бронза, латунь).

Відомо, що електронні оболонки, що містять вісім зовнішніх електронів, два з яких знаходяться на s-орбіталі, а шість - на р-орбіталях, мають підвищеною стійкістю.Вони відповідають інертним газам : неону, аргону, криптону, ксенону, радону (знайдіть їх у періодичній таблиці). Ще більш стійкий атом гелію, що містить всього два електрони. Атоми інших елементів прагнуть наблизити свою електронну конфігурацію до електронної конфігурації найближчого інертного газу. Це можна зробити двома шляхами - віддаючи або приєднуючи електрони зовнішнього рівня.

    Тому натрію, що має всього один неспарений електрон, вигідніше його віддати, тим самим атом отримує заряд (стає іоном) і набуває електронної конфігурації інертного газу неону.

    Тому хлору до конфігурації найближчого інертного газу немає всього одного електрона, тому він прагне придбати електрон.

Кожен елемент більшою чи меншою мірою має здатність притягувати електрони, яка чисельно характеризується значенням електронегативності. Відповідно, чим більша електронегативність елемента, тим сильніше він притягує електрони і тим сильніше виражені його окисні властивості.

Прагнення атомів набути стійкої електронної оболонки пояснює причину утворення молекул.

Визначення

Хімічний зв'язок- це взаємодія атомів, що зумовлює стійкість хімічної молекули чи кристала як цілого.

ТИПИ хімічного зв'язку

Розрізняють 4 основні типи хімічного зв'язку:

Розглянемо взаємодію двох атомів з однаковими значеннями електронегативності, наприклад, двох атомів хлору. Кожен із них має по сім валентних електронів. До електронної конфігурації найближчого інертного газу їм не вистачає по одному електрону.

Зближення двох атомів до певної відстані призводить до утворення загальної електронної пари, що одночасно належить обох атомів. Ця загальна пара і є хімічним зв'язком. Аналогічно відбувається у разі молекули водню. Водень має лише один неспарений електрон, і до конфігурації найближчого інертного газу (гелію) йому не вистачає ще одного електрона. Таким чином, два атоми водню при зближенні утворюють одну загальну електронну пару.

Визначення

Зв'язок між атомами неметалів, що виникає при взаємодії електронів з утворенням загальних електронних пар, називається ковалентний.

Якщо взаємодіючі атоми мають рівні значення електронегативності, загальна електронна пара однаково належить обом атомам, тобто знаходиться на рівній відстані від обох атомів. Такий ковалентний зв'язок називається неполярний.

Визначення

Ковалентний неполярний зв'язок- Хімічний зв'язок між атомами неметалів з рівними або близькими значеннями електронегативності. У цьому загальна електронна пара однаково належить обом атомам, зміщення електронної щільності немає.

Ковалентна неполярна зв'язок має місце у простих речовинах-неметаллах: $\mathrm(О)_2, \mathrm(N)_2, \mathrm(Cl)_2, \mathrm(P)_4, \mathrm(O)_3$. При взаємодії атомів, що мають різні значення електронегативності, наприклад водню та хлору, загальна електронна пара виявляється зміщеною у бік атома з більшою електронегативністю, тобто у бік хлору. Атом хлору набуває часткового негативного заряду, а атом водню - часткового позитивного. Це приклад ковалентного полярного зв'язку.

Визначення

Зв'язок, утворений елементами-неметалами з різною електронегативністю, називається ковалентної полярної.При цьому відбувається зміщення електронної щільності у бік електронегативного елемента.

Молекула, в якій розділені центри позитивного та негативного зарядів, називається диполем. Полярний зв'язок має місце між атомами з різною, але не сильно відрізняється від'ємністю, наприклад, між різними неметалами. Прикладами сполук з полярними ковалентними зв'язками є з'єднання неметалів один з одним, а також різні іони, що містять атоми неметалів $(\mathrm(NO)_3-, \mathrm(CH)_3\mathrm(COO)-)$. Особливо багато ковалентних полярних сполук серед органічних речовин.

Якщо різниця електронегативностей елементів буде велика, відбудеться не просто зміщення електронної щільності, а повна передача електрона від одного атома до іншого. Розглянемо це з прикладу фториду натрію NaF. Як бачили раніше, атом натрію прагне віддати один електрон, а атом фтору готовий його прийняти. Це легко здійснюється за їх взаємодії, що супроводжується переходом електрона.

При цьому атом натрію повністю передає свій електрон атому фтору: натрій позбавляється електрона і стає позитивно зарядженим, а хлор набуває електрон і стає зарядженим негативно.

Визначення

Атоми та групи атомів, що несуть на собі заряд, називають іонами.

У молекулі, що утворилася - хлориді натрію $Na^+F^-$ - зв'язок здійснюється за рахунок електростатичного тяжіння різноіменно заряджених іонів. Такий зв'язок називають іонної. Вона реалізується між типовими металами і неметалами, тобто між атомами з значеннями електронегативності, що сильно розрізняються.

Визначення

Іонний зв'язокутворена за рахунок сил електростатистичного тяжіння між різноіменно зарядженими іонами – катіонами та аніонами.

Існує ще один тип зв'язку - металева, характерна для простих речовин – металів. Вона характеризується тяжінням частково іонізованих атомів металів і валентних електронів, що утворюють єдину електронну хмару («електронний газ»). Валентні електрони в металах є делокалізовані і належать одночасно всім атомам металу, вільно переміщаючись по всьому кристалу. Таким чином, зв'язок є багатоцентровим. У перехідних металах металевий зв'язок носить частково ковалентний характер, оскільки доповнений перекриванням частково заповнених електронами d-орбіталей переднього шару. Метали утворюють металеві кристалічні ґрати. Про неї докладно розповідається у темі «Металевий зв'язок та його характеристики».

міжмолекулярні взаємодії

Прикладом сильної міжмолекулярної взаємодії

є водорослізв'язок,що утворюється між атомом водню однієї молекули і атомом з високою електронегативністю ($ mathrm (F) $, $ mathrm (O) $, $ mathrm (Cl) $, $ mathrm (N) $). Прикладом водневого зв'язку є взаємодія молекул води. _2$, метанолу та води $\mathrm(CH)_3\mathrm(OH)…\mathrm(OH)_2$ , а також різних частин молекул білків, полісахаридів, нуклеїнових кислот.

Іншим прикладом міжмолекулярної взаємодії є ван-дер-ваальсові сили, які виникають при поляризації молекул та утворенні диполів Вони зумовлюють зв'язок між шарами атомів у шаруватих кристалах (таких як структура графіту).

Характеристики хімічного зв'язку

Хімічний зв'язок характеризується довжиною, енергією, спрямованістюі насичуваністю(Кожен атом здатний утворити обмежену кількість зв'язків). Кратність зв'язку дорівнює кількості загальних електронних пар. Форма молекул визначається типом електронних хмар, що у освіті зв'язку, і навіть фактом наявності чи відсутності неподілених електронних пар. Так, наприклад, молекула $\mathrm(CO)_2$ є лінійною (немає неподілених електронних пар), а $\mathrm(H)_2\mathrm(O)$ і $\mathrm(SO)_2$ – кутовими (є неподілені пари). У випадку, якщо взаємодіючі атоми мають значення електронегативностей, що сильно розрізняються, загальна електронна пара практично повністю зміщується в бік атомів з найбільшою електронегативністю. Іонний зв'язок, таким чином, можна розглядати як граничний випадок полярного ковалентного зв'язку, коли електрон практично повністю перейшов від одного атома до іншого. Насправді повного зміщення немає ніколи, тобто абсолютно іонних речовин немає. Наприклад, $\mathrm(NaCl)$ реальні заряди на атомах становлять +0,92 і –0,92, а чи не +1 і –1.

Іонний зв'язок реалізується в з'єднаннях типових металів з неметалами і кислотними залишками, а саме в оксидах металів ($\mathrm(CaO)$, $\mathrm(Al)_2\mathrm(O)_3$), лугах ($\mathrm(NaOH) )$, $\mathrm(Ca(OH))_2$) і солях ($\mathrm(NaCl)$, $\mathrm(K)_2\mathrm(S)$, $\mathrm(K)_2\mathrm( SO)_4$, $\mathrm(NH)_4\mathrm(Cl)$, $\mathrm(CH)_3\mathrm(NH)_3^+$, $\mathrm(Cl^–)$).

механізми утворення хімічного зв'язку