Валентность химических элементов
Ковалентная полярная химическая связь
Из предыдущего урока вы узнали, что при взаимодействии двух атомов одного элемента-неметалла между ними образуется ковалентная химическая связь при помощи общих электронных пар.
Такую ковалентную связь называют неполярной, потому что общие электронные пары одинаково принадлежат обоим атомам и ни на одном из них нет избытка или недостатка отрицательного заряда, который несут электроны.
Ковалентная неполярная связь — это взаимодействие двух атомов элемента-неметалла, при котором их общая электронная пара равноудалена от атомных ядер и одинаково принадлежит обоим атомам.
Но что, если ковалентная связь образуется между атомами разных элементов-неметаллов? Тогда картина будет несколько иной, об этом вы узнаете на данном уроке.
Электроотрицательность
Для лучшего понимания новой темы, рассмотрим образование молекулы соляной кислоты $HCl$. Молекула хлороводорода образовывается из атомов водорода $H$ и хлора $Cl$.
I) Атом водорода $Н$ имеет на своем единственном электронном уровне один электрон, и до завершения электронного уровня ему не хватает еще одного электрона.
II) У атома хлора $Cl$ на внешнем электронном уровне — семь электронов. До завершения уровня ему также не хватает одного электрона.
III) Атомы водорода $Н$ и хлора $Cl$ объединяют свои непарные электроны и образуют одну общую электронную пару, то есть возникает ковалентная связь:
Структурная формула молекулы соляной кислоты $HCl$ выглядит следующим образом:
IV) Ковалентная связь образовывается между атомами разных элементов-неметаллов, поэтому общая электронная пара принадлежит взаимодействующим атомам в разной степени.
Чтобы точно определить, какому из атомов общая электронная пара принадлежит в большей степени, пользуются понятием «электроотрицательность».
Электроотрицательность (ЭО) — способность атомов химического элемента смещать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи.
Электроотрицательность характеризуется как мера неметалличности химических элементов. В следующем ряду химические элементы располагаются в порядке уменьшения ЭО:
Самым электроотрицательным элементом в Периодической таблице химических элементов Д. И. Менделеева является фтор $F$. На втором месте, т. е. с меньшей электроотрицательностью, стоит кислород $O$, на третьем — хлор $Cl$.
Величина электроотрицательности элемента зависит от его положения в таблице химических элементов Д. И. Менделеева.
В каждом периоде ЭО возрастает с увеличением порядкового номера элемента, а в каждой подгруппе — уменьшается.
Полярная химическая связь
Используя ряд электроотрицательности, можно определить, куда смещаются общие электронные пары. Они всегда будут смещены к атомам элемента с большей ЭО.
К примеру, в молекуле хлороводорода $HCl$ общая электронная пара смещена к атому хлора $Cl$, так как его электроотрицательность больше, чем у водорода $H$.
В результате на атомах образуются частичные заряды $H^{+0.18}Cl^{-0.18}$, а в молекуле возникают два полюса — положительный и отрицательный. Такую ковалентную связь называют полярной.
Ковалентная полярная связь — это взаимодействие двух атомов в молекуле вещества, при котором их общая электронная пара смещена к более электроотрицательному атому.
Смещение общих электронных пар в случае ковалентной полярной связи иногда обозначают стрелками, а частичный заряд — греческой буквой $δ $ («дельта»):
$H^{+δ} \to\ Сl^{-δ}$
В формулах соединений химический знак менее электроотрицательного элемента пишут первым.
ЗАДАНИЕ 1
У атомов водорода $Н$ и фосфора $Р$ почти одинаковые значения ЭО. Каков тип химической связи в молекуле фосфина $PH_3$?
Показать ответ
Скрыть ответ
По ряду электроотрицательности неметаллов видно, что значение ЭО атомов водорода $Н$ и фосфора $Р$ в молекуле фосфина $PH_3$ почти одинаковы. Поэтому в данной молекуле будет ковалентная неполярная химическая связь.
ЗАДАНИЕ 2
В следующих предложениях впишите пропущенные слова и выражения: «Ковалентная химическая связь образуется за счет … . По числу общих электронных пар она бывает … .По ЭО ковалентную связь делят на … и … «.
Показать ответ
Скрыть ответ
Ковалентная химическая связь образуется за счет общих электронных пар. По числу общих электронных пар она бывает одинарная и кратная (двойная, тройная). По ЭО ковалентную связь делят на полярную и неполярную.
Алгоритм записи схемы образования ковалентной полярной связи
Ковалентная полярная связь является разновидностью ковалентной связи, поэтому алгоритм рассуждений для ее схематического изображения такой же, как и для ковалентной неполярной связи.
Но добавляется еще один шаг — по ряду ЭО определить более электроотрицательный элемент и отразить полярность связи в структурной формуле стрелкой и обозначением частичных зарядов.
Рассмотрим алгоритм схематического изображения образования связи на примере фторида кислорода — $OF_2$.
I) Кислород — элемент VI группы главной подгруппы (VIA группы) Периодической системы Д. И. Менделеева. У его атомов по шесть электронов на внешнем электронном уровне. Число неспаренных электронов:
$8-6=2$
II) Фтор — элемент VII группы главной подгруппы (VIIA группы) Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева. У его атомов по семь электронов на внешнем электронном уровне. Неспаренным является один электрон.
III) Нужно записать знаки химических элементов с обозначением внешних электронов:
IV) Далее необходимо записать электронную и структурную формулы образовавшихся молекул:
V) По ряду электроотрицательности (ЭО) определим, что общие электронные пары будут смещены от кислорода $O$ к фтору $F$, как к более электроотрицательному элементу.
Связь будет ковалентной полярной:
$F^{-δ}\leftarrow\ O^{+δ} \rightarrow\ F^{-δ}$
Аналогично образуются молекулы воды $H_2O$ :
На самом деле молекула воды имеет не линейную, а угловую форму ($\angle\ HOH = 104^\circ\ 27’$). Строение молекулы воды можно изобразить различными способами:
ЗАДАНИЕ 3
Определите тип химической связи и запишите схему ее образования для веществ с формулами: а) $S_2$, $K_2O$ и $H_2S$; б) $N_2$, $LiF$ и $Cl_3N$.
Показать ответ
Скрыть ответ
а) У молекулы $S_2$ — ковалентная неполярная связь.
Сера имеет шесть электронов на внешнем энергетическом уровне. Связь двойная.
В молекуле $K_2O$ — ионная связь.
$K^0 — 1ē = K^+$ (катион)
$O^0 + 2ē = O^{2-}$ (анион)
$2K^0 + O^0 \to\ K_2^{+1}O^{-2} \to\ K_2O$
$H_2S$ — ковалентная полярная связь.
б) У молекулы $N_2$ — ковалентная неполярная связь.
Азот имеет пять электронов на внешнем энергетическом уровне. Связь тройная.
В молекуле $LiF$ — ионная связь.
$Li^0 — 1ē = Li^+$ (катион)
$F^0 + 1ē = F^-$ (анион)
$Li^0 + F^0 \to\ Li^{+}F^{-} \to\ LiF$
$Cl_3N$ — ковалентная полярная связь.
ЗАДАНИЕ 4
В какой из молекул — хлороводорода $HCl$ или фтороводорода $HF$ — ковалентная химическая связь более полярна?
Показать ответ
Скрыть ответ
В молекуле фтороводорода $HF$ связь более полярна, так как в ряду электроотрицательности фтор $F$ и водород $Н$ больше отдалены друг от друга, чем хлор $Cl$ и водород $Н$. Также фтор является самым электроотрицательным элементом.
5
5
1
5
Хотите оставить комментарий?
Войти