Pci какая химическая связь

Обновлено: 05.07.2024

Итак, в предыдущих двух частях мы, во-первых , разобрались с тем, что такое гибридизация, ну и, во-вторых , разобрались с тем, как атом углерода позволяет себе образовывать кратные двойные связи, а так же ввели понятие о сигма - и пи -связях, к чему сегодня вернёмся.

Чтобы объяснить образование атомом углерода тройной связи нам придётся ввести понятие об sp -гибридизации атома углерода, то есть понятие о гибридизации, в которую будут вступать лишь одна s- и одна p- орбиталь внешнего энергетического уровня возбуждённого состояния атома углерода (об этом было здесь ).

Электронная конфигурация sp-гибридного состояния атома углерода Электронная конфигурация sp-гибридного состояния атома углерода

При этом в ходе гибридизации, то есть, в ходе выравнивания электронных орбиталей по энергии, меняется так же и форма электронного облака гибридных орбаталей

Выравнивание формы электронного облака участвующих в гибридизации орбиталей Выравнивание формы электронного облака участвующих в гибридизации орбиталей

Получившиеся в результате гибридизации 2sp - электронных орбитали располагаются в пространстве линейно, то есть под углом 180 градусов.

Тогда как две p- орбитали, оставшиеся негибридизованными, сохраняют исходную гантелеобразную форму электронного облака и располагаются в пространстве перпендикулярно друг к другу, то есть, под углом 90 градусов.

В качестве итога мы получаем электронное представление об sp- гибридном атоме углерода.

Взгляд на электронную составляющую sp-гибридизации атома углерода Взгляд на электронную составляющую sp-гибридизации атома углерода

Если в красках, то так.

Серый - sp-гибридные эл. орбитали, жёлтый и синий - негибридизованные p-орбитали. Серый - sp-гибридные эл. орбитали, жёлтый и синий - негибридизованные p-орбитали.

В каком случае мы сталкиваемся с sp -гибридным атомом углерода?

В случае, если атом углерода образует тройную кратную связь !

Рассмотрим молекулу ацетилена.

В составе молекулы ацетилена между атомами углерода имеется тройная связь , при этом данные связи имеют разное происхождение и разные свойства. Так одна связь образована за счёт перекрывания гибридных sp- электронных орбиталей, причём это перекрывание реализуется на прямой, соединяющей центры атомов, то есть это сигма -связь, а две других связи образованы за счёт перекрывания двух негибридизованных p- электронных орбиталей и данное перекрывание осуществляется вне прямой, на которой лежат атомы углерода, то есть это пи -связи. В результате чего получается своеобразная электронная трубка из взаимноперпендикулярных пи -связей, окружающих атомы углерода.

Связи углерод - водород (С- H) так же являются сигма-связями Связи углерод - водород (С- H) так же являются сигма-связями

Сигма - и пи - связи значительно отличаются друг от друга по свойствам, что в дальнейшем будет очень сильно влиять на характеристики веществ, их содержащих, поэтому попробуем коротко разобраться в их отличии.

Как стоит воспринимать сигма -связь? Это как две руки, которыми атомы держатся друг за друга. Эта связь, во-первых, прочная, во-вторых, слабополяризуемая, то есть малоподвижная (мы ещё будем говорить об этом), в-третьих, по оси сигма -связи легко происходит вращение атомов.

Пи -связь - это как электронные ушки, уходящие в сторону от атомов, однако так же позволяющие им быть связанными. Как итог: пи - связь, во-первых, значительно менее прочная, чем сигма - , во-вторых, она очень подвижна (поляризуема), в-третьих, вращение одного атома углерода, связанного пи -связью с другим атомом, затруднено, так как это вращение не может протекать без её разрыва.

Всё, описанное мной выше по отношению к данным типам связи ещё сыграет свою роль!

Химическая связь - связь между атомами в молекуле или молекулярном соединении, возникающая в результате переноса электронов с одного атома на другой, либо обобществления электронов для обоих атомов.

Различают несколько типов химических связей: ковалентная, ионная, металлическая, водородная.

Ковалентная связь ( лат. со - совместно + valens - имеющий силу)

Ковалентная связь возникает между двумя атомами по обменному механизму (обобществление пары электронов) или донорно-акцепторному механизму (электронов донора и свободной орбитали акцептора).

Ковалентной связью соединены атомы в молекулах простых веществ (Cl₂, Br₂, O₂), органических веществ (C₂H₂), а также, в общем случае, между атомами неметалла и другого неметалла (NH₃, H₂O, HBr).

Если атомы, образующие ковалентную связь, имеют одинаковые значения электроотрицательности, то связь между ними называется ковалентной неполярной связью. В таких молекулах нет "полюса" - электронная плотность распределяется равномерно. Примеры: Cl₂, O₂, H₂, N₂, I₂.

Если атомы, образующие ковалентную связь, имеют разные значения электроотрицательности, то связь между ними называется ковалентной полярной. В таких молекулах имеется "полюс" - электронная плотность смещена к более электроотрицательному элементу. Примеры: HCl, HBr, HI, NH₃, H₂O.

Ковалентная связь может быть образована по обменному механизму - обобществлению электронной пары. В таком случае каждый атом "одинаково" вкладывается создание связи. Например, два атома азота, образующие молекулу N₂, отдают по 3 электрона с внешнего уровня для создания связи.

Существует донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи, при котором один атом выступает в качестве донора неподеленной электронной пары. Другой атом не тратит свои электроны, а только лишь предоставляет орбиталь (ячейку) для этой электронной пары.

NH₄ + - в ионе аммония
NH₄ + Cl, NH₄ + Br - внутри иона аммония во всех его солях
NO₃ - - в нитрат ионе
KNO₃, LiNO₃ - внутри нитрат иона во всех нитратах
O₃ - озон
H₃O + - ион гидроксония
CO - угарный газ
K[Al(OH)₄], Na₂[Zn(OH)₄] - во всех комплексных солях есть хотя бы одна ковалентная связь, возникшая по донорно-акцепторному механизму

Ионная связь

Ионная связь - один из видов химической связи, в основе которого лежит электростатическое взаимодействие между противоположно заряженными ионами.

В наиболее частом случае ионная связь образуется между типичным металлом и типичным неметаллом. Примеры:

Большой подсказкой служит таблица растворимости, ведь все соли имеют ионные связи: CaSO₄, Na₃PO₄. Даже ион аммония не исключение, между катионом аммония и различными анионами образуются ионные связи, например в соединениях: NH₄I, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄.

Часто в химии встречаются несколько связей внутри одной молекулы. Рассмотрим, например, фосфат аммония, обозначив тип каждой связи внутри этой молекулы.

Металлическая связь

Металлическая связь - вид химической связи удерживающая вместе атомы металла. Этот тип связи выделен отдельно, так как его отличием является наличие высокой концентрации в металлах электронов проводимости - "электронного газа". По природе металлическая связь близка к ковалентной.

"Облако" электронов в металлах способно приходить в движение под различным воздействием. Именно оно является причиной электропроводности металлов.

Водородная связь

Водородная связь - вид химической связи, образующийся между некоторыми молекулами, содержащими водород. Одна из наиболее частых ошибок считать, что в самом газе, водороде, имеются водородные связи - это вовсе не так.

Водородные связи возникают между атомом водорода и другим более электроотрицательным атомом (O, S, N, C).

H₂O
NH₃
HF
Органических спиртов: С₂H₅OH, C₃H₇OH
Органических кислот: CH₃COOH, C₂H₅COOH

Отчасти за счет водородных связей наблюдается то самое исключение, связанное с усилением кислотных свойств в ряду галогеноводородных кислот: HF → HCl → HBr → HI. Фтор является самым ЭО-ым элементов, сильно притягивает к себе атом водорода другой молекулы, что снижает способность кислоты отщеплять водород и снижает ее силу.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Химия

Химическая связь — это взаимодействие атомов, осуществляемое путем обмена электронами. Причина образования химических связей ― выигрыш в энергии системы связанных атомов по сравнению с изолированными атомами.

Типы химических связей

Выделяют 4 разновидности химической связи ― ковалентная, которая в свою очередь делится на полярную и неполярную, ионная, металлическая и водородная.

Полярность связи зависит от электроотрицательности элементов.

Ковалентная связь

Ковалентная неполярная связь

Образуется между одинаковыми неметаллами, то есть эти элементы имеют одинаковую ЭО.

Рассмотри образование ковалентной неполярной связи, на примере водорода:

Ковалентная полярная связь

Образуется между разными неметаллами, то есть между этими элементами есть небольшая разница в ЭО.

Рассмотрим образование ковалентной полярной связи, на примере сероводорода:

Ионная связь

Образуется между металлом и неметаллом, то есть между веществами большая разница ЭО. Один из элементов отдает свои электроны и он заряжается положительно. Элемент, который принимает электроны заряжается отрицательно.

Металлическая связь

Металлическая связь ― обобществление валентных электронов «электронный газ» осуществляется в простых веществах металлах и их сплавах (Na, Fe, Сг, Al и т. д.).

Водородная связь

Водородная связь ― связь между электроотрицательным атомом (F, O, N) и атомом водорода, который ковалентно связан с другим электроотрицательным атомом (F, O, N).

Водородные связи влияют на физические (температуру кипения, температуру плавления) и химические (кислотно-основные) свойства соединений.

Примеры решения задач по химии в ЕГЭ на типы химических связей

Задача 1. Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых присутствует ионная химическая связь.

Решение: Ионная химическая связь характерна для оксидов, гидроксидов и солей металлов (+соли аммония и гидроксид аммония). Соли —это вариант 1 и 3.

Задача 2. Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых присутствует ковалентная химическая связь.

Запишите в поле ответа номера выбранных соединений.
Решение: Ковалентная связь характерна для простых веществ-неметаллов и соединений типа неметалл-неметалл. Это простое вещество хлор и сульфид углерода. Таким образом ответ будет 1 и 2.

Задача 3. Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых присутствует ковалентная полярная химическая связь.

Решение: Ковалентная полярная связь образуется между двумя разными неметаллами. Ответ 34.

Задача 4. Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых присутствует водородная химическая связь.

Решение: Водородная химическая связь возникает между молекулами воды и одноатомных спиртов. Ответ 14.

Задача 5. Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых ковалентная связь образована по донорно-акцепторному механизму.

Карбид кальция
Сульфат аммония
Оксид фосфора (V)
Криптон
Угарный газ

Решение: Донорно-акцепторный механизм образования связи характерен для иона аммония и угарного газа в связи с наличием неподеленной электронной пары на азоте и углероде соответственно. Ответ: 25.

Задача 6. Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых присутствует ковалентная неполярная химическая связь.

Запишите в поле ответа номера выбранных соединений.
Решение: ковалентная неполярная связь образуется между одинаковыми атомами. Это фтор и кислород.

Ответ 35.

Задача 7. Из предложенного перечня выберите два вещества, с каждым из которых сера образует ионные связи.

Запишите в поле ответа номера выбранных соединений.
Решение: Ионные связи образуются между металлом и неметаллом. Сера-неметалл, значит, нужно выбрать металлы. Это натрий и кальций.

Ответ: 24.

Задача 8. Из предложенного перечня выберите два вещества, в молекулах которых имеются как полярные, так и неполярные ковалентные связи.

Решение: В молекуле под номером 1 есть 4 связи C-Cl, все они полярные, но в задании нужно найти молекулу как с полярными, так и с неполярными связями.

В молекуле бензола (под номером 2) содержится 2 вида связей: C-C неполярная и C-H полярная.

В молекуле HNO3 хоть и 3 кислорода, но между собой они не связаны, поэтому наблюдается 2 вида только полярных связей H-N, N-O.

В молекуле N2O4 2 типа связей: N-N неполярная и N-O полярная.

В молекуле углекислого газа оба кислорода связаны только с углеродом, образуя только полярные связи.
Ответ 24.

Задача 9. Из предложенного перечня выберите два вещества, в которых присутствует металлическая связь.

Решение: металлическая связь характерная для металлов и сплавов. Металлы здесь — железо и цинк. Ответ 35.

Задача 10. Из предложенного перечня выберите два вещества, с которыми соединения хлора имеют ковалентную полярную связь.

Запишите в поле ответа номера выбранных соединений.
Решение: Ковалентная полярная связь образуется в молекулах между атомами разных неметаллов, ионная — между атомами металлов и неметаллов. Поэтому ковалентную полярную связь имеет соединение хлора с водородом и фосфором. С остальными — связь ионная.
Ответ: 15.

Задача 11. Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых имеются только ионные связи.

Решение: Ковалентная не полярная связь образуется в молекулах между атомами одного элемента-неметалла. Ковалентная полярная связь образуется в молекулах между атомами разных неметаллов, ионная — между атомами металлов и неметаллов. Поэтому только ионные связи присутствуют в KI и BaCl2.
Ответ: 12.

Задача 12. Из предложенного перечня выберите два соединения, между молекулами которых образуются водородные связи.

Фтороводород
Бутанол
Хлорметан
Диметиловый эфир
Этилен

Решение: Межмолекулярная водородная связь образуется между атомом водорода, ковалентно связанным с атомом с высокой электроотрицательностью (F, O и N), одной молекулы и атомом элемента с высокой электроотрицательностью (F, O, N, Cl) другой молекулы.

Среди предложенных веществ водородная связь образуется между молекулами фторводорода и бутанола.
Ответ: 12.

Задача 13. Из предложенного перечня выберите два соединения, образованные как ковалентной, так и ионной связью.

Решение: В этиловом спирте связи ковалентные, в хлориде натрия — ионные, в бензоле — ковалентные. В нитрате аммония и сульфате кальция связи в ионе аммония и нитратном и сульфатном анионах ковалентные, а между ионом аммония и нитратным анионом, а также ионом кальция и сульфат анионом — ионная.
Ответ: 13

Задача 14. Из предложенного перечня выберите два соединения, где кислород образует ковалентную полярную связь.

Решение: Ковалентная полярная связь осуществляется между разными неметаллами.
Ответ: 13

Задача 15. Из предложенного перечня выберите два типа химических связей, которые реализуются в сульфате калия.

ковалентная неполярная
ковалентная полярная
ионная
металлическая
водородная

Типы связей в молекулах органических веществ. Гибридизация атомных орбиталей углерода. Радикал. Функциональная группа.

σ-Связь — это связь, в которой перекрывание орбиталей происходит вдоль оси, соединяющей ядра атомов.

σ-Связь может быть образована любыми типами орбиталей (s, p, d, гибридизованными).

σ-Связь — это основная связь в молекуле, которая преимущественно образуется между атомами.

Между двумя атомами возможна только одна σ-связь.

π-Связь — это связь, в которой перекрывание орбиталей происходит в плоскости, перпендикулярной оси, соединяющей ядра атомов, сверху и снизу от оси связи.

π-Связь образуется при перекрывании только р- (или d) орбиталей, перпендикулярных линии связи и параллельных друг другу.

π-Связь является дополнительной к σ-связи, она менее прочная и легче разрывается при химических реакциях.

Таким образом, число сигма-связей ( σ-связей) в молекуле метана равно четырем:

В молекуле этилена число сигма-связей равно пяти, а также есть одна пи-связь (между атомами углерода):

В молекуле ацетилена всего три сигма-связи и две пи-связи:

H–C≡C–H

Добавить комментарий Отменить ответ

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Читайте также: