Liên kết cộng hóa trị được chia thành mấy loại? Liên kết hóa học cộng hóa trị

Liên kết hóa học- Tương tác tĩnh điện giữa electron và hạt nhân dẫn đến sự hình thành các phân tử.

Liên kết hóa học được hình thành bởi các electron hóa trị. Đối với các nguyên tố s và p, các electron hóa trị là các electron của lớp ngoài, đối với các nguyên tố d - các electron s của lớp ngoài và các electron d của lớp trước ngoài. Khi một liên kết hóa học được hình thành, các nguyên tử sẽ hoàn thiện lớp vỏ electron bên ngoài của chúng thành lớp vỏ khí hiếm tương ứng.

Độ dài liên kết- khoảng cách trung bình giữa hạt nhân của hai nguyên tử liên kết hóa học.

Năng lượng liên kết hóa học- lượng năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết và ném các mảnh phân tử đi một khoảng cách vô cùng lớn.

Góc liên kết- góc giữa các đường nối các nguyên tử liên kết hóa học.

Các loại liên kết hóa học chính sau đây được biết đến: cộng hóa trị (cực và không phân cực), ion, kim loại và hydro.

cộng hóa trị gọi là liên kết hóa học được hình thành do sự hình thành của một cặp electron chung.

Nếu một liên kết được hình thành bởi một cặp electron dùng chung, thuộc về cả hai nguyên tử liên kết thì nó được gọi là liên kết cộng hóa trị không phân cực. Liên kết này tồn tại, ví dụ, trong các phân tử H 2, N 2, O 2, F 2, Cl 2, Br 2, I 2. Một liên kết cộng hóa trị không phân cực xảy ra giữa các nguyên tử giống hệt nhau và đám mây điện tử kết nối chúng được phân bố đều giữa chúng.

Trong các phân tử giữa hai nguyên tử, một số liên kết cộng hóa trị khác nhau có thể được hình thành (ví dụ, một trong các phân tử halogen F 2, Cl 2, Br 2, I 2, ba trong phân tử nitơ N 2).

Liên kết cộng hóa trị có cực xảy ra giữa các nguyên tử có độ âm điện khác nhau. Cặp electron tạo thành nó được dịch chuyển về phía nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, nhưng vẫn liên kết với cả hai hạt nhân. Ví dụ về các hợp chất có liên kết cộng hóa trị phân cực: HBr, HI, H 2 S, N 2 O, v.v.

ion gọi là trường hợp giới hạn của liên kết cực, trong đó cặp electron được chuyển hoàn toàn từ nguyên tử này sang nguyên tử khác và các hạt liên kết biến thành ion.

Nói đúng ra, chỉ những hợp chất có độ chênh lệch độ âm điện lớn hơn 3 mới có thể được phân loại là hợp chất có liên kết ion, nhưng rất ít hợp chất như vậy được biết đến. Chúng bao gồm florua của kim loại kiềm và kiềm thổ. Người ta thường tin rằng liên kết ion xảy ra giữa các nguyên tử của các nguyên tố có độ chênh lệch độ âm điện lớn hơn 1,7 theo thang Pauling. Ví dụ về các hợp chất có liên kết ion: NaCl, KBr, Na 2 O. Thang Pauling sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong bài học tiếp theo.

Kim loại gọi là liên kết hóa học giữa các ion dương trong tinh thể kim loại, xảy ra do lực hút của các electron chuyển động tự do khắp tinh thể kim loại.

Các nguyên tử kim loại biến đổi thành cation, tạo thành mạng tinh thể kim loại. Chúng được giữ trong mạng này bởi các electron chung cho toàn bộ kim loại (khí điện tử).

Nhiệm vụ đào tạo

1. Mỗi chất có công thức tạo thành bởi liên kết cộng hóa trị không phân cực

1) O 2, H 2, N 2
2) Al, O 3, H 2 SO 4
3) Na, H2, NaBr
4) H 2 O, O 3, Li 2 SO 4

2. Mỗi chất có công thức được hình thành bởi liên kết cộng hóa trị có cực

1) O 2, H 2 SO 4, N 2
2) H 2 SO 4, H 2 O, HNO 3
3) NaBr, H 3 PO 4, HCl
4) H 2 O, O 3, Li 2 SO 4

3. Mỗi chất có công thức cấu tạo chỉ bằng liên kết ion

1) CaO, H 2 SO 4, N 2
2) BaSO 4, BaCl 2, BaNO 3
3) NaBr, K 3 PO 4, HCl
4) RbCl, Na 2 S, LiF

4. Liên kết kim loại là điển hình cho các phần tử danh sách

1) Ba, Rb, Se
2) Cr, Ba, Si
3) Na, P, Mg
4) Rb, Na, Cs

5. Các hợp chất chỉ có liên kết ion và chỉ có liên kết cộng hóa trị là

1) HCl và Na 2 S
2) Cr và Al(OH) 3
3) NaBr và P 2 O 5
4) P 2 O 5 và CO 2

6. Liên kết ion hình thành giữa các nguyên tố

1) clo và brom
2) brom và lưu huỳnh
3) Xesi và brom
4) phốt pho và oxy

7. Liên kết cộng hóa trị có cực được hình thành giữa các nguyên tố

1) oxy và kali
2) lưu huỳnh và flo
3) brom và canxi
4) rubidi và clo

8. Trong các hợp chất hydro dễ bay hơi của các nguyên tố nhóm VA giai đoạn 3, liên kết hóa học

1) cực cộng hóa trị
2) cộng hóa trị không phân cực
3) ion
4) kim loại

9. Trong các oxit cao hơn của các nguyên tố thuộc chu kỳ 3, loại liên kết hóa học thay đổi khi số nguyên tử của nguyên tố đó tăng lên

1) từ liên kết ion đến liên kết cộng hóa trị có cực
2) từ kim loại đến cộng hóa trị không phân cực
3) từ liên kết cộng hóa trị có cực đến liên kết ion
4) từ liên kết cộng hóa trị có cực đến liên kết kim loại

10. Độ dài liên kết hóa học E–H tăng ở một số chất

1) HI – PH 3 – HCl
2) PH 3 – HCl – H 2 S
3) HI – HCl – H 2 S
4) HCl – H 2 S – PH 3

11. Độ dài liên kết hóa học E-H giảm ở một số chất

1) NH 3 – H 2 O – HF
2) PH 3 – HCl – H 2 S
3) HF – H 2 O – HCl
4) HCl – H 2 S – HBr

12. Số electron tham gia hình thành liên kết hóa học trong phân tử hydro clorua là

1) 4
2) 2
3) 6
4) 8

13. Số electron tham gia hình thành liên kết hóa học trong phân tử P 2 O 5 là

1) 4
2) 20
3) 6
4) 12

14. Trong photpho (V) clorua liên kết hóa học là

1) ion
2) cực cộng hóa trị
3) cộng hóa trị không phân cực
4) kim loại

15. Liên kết hóa học phân cực nhất trong phân tử

1) hydro florua
2) hydro clorua
3) nước
4) hydro sunfua

16. Liên kết hóa học ít phân cực nhất trong phân tử

1) hydro clorua
2) hydro bromua
3) nước
4) hydro sunfua

17. Do có một cặp electron chung nên liên kết được hình thành trong một chất

1) Mg
2) H2
3) NaCl
4) CaCl2

18. Liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tố có số hiệu nguyên tử

1) 3 và 9
2) 11 và 35
3) 16 và 17
4) 20 và 9

19. Liên kết ion được hình thành giữa các nguyên tố có số hiệu nguyên tử

1) 13 và 9
2) 18 và 8
3) 6 và 8
4) 7 và 17

20. Trong danh sách các chất có công thức là hợp chất chỉ có liên kết ion thì đây là

1) NaF, CaF2
2) NaNO3, N2
3) O 2, SO 3
4) Ca(NO 3) 2, AlCl 3

Sự định nghĩa

Liên kết cộng hóa trị là liên kết hóa học được hình thành bởi các nguyên tử chia sẻ các electron hóa trị của chúng. Điều kiện tiên quyết để hình thành liên kết cộng hóa trị là sự chồng chéo của các quỹ đạo nguyên tử (AO) trong đó có các electron hóa trị. Trong trường hợp đơn giản nhất, sự chồng chéo của hai AO dẫn đến sự hình thành hai quỹ đạo phân tử (MO): MO liên kết và MO phản liên kết (phản liên kết). Các electron dùng chung nằm trên MO liên kết năng lượng thấp hơn:

Truyền thông giáo dục

Liên kết cộng hóa trị (liên kết nguyên tử, liên kết nội môi) - liên kết giữa hai nguyên tử do sự chia sẻ electron của hai electron - một từ mỗi nguyên tử:

A. + B. -> A: B

Vì lý do này, mối quan hệ nội môi có tính định hướng. Cặp electron thực hiện liên kết đồng thời thuộc về cả hai nguyên tử liên kết, ví dụ:

	..		..				..
:	Cl	:	Cl	:	H	:	ồ	:	H
	..		..				..

Các loại liên kết cộng hóa trị

Có ba loại liên kết hóa học cộng hóa trị, khác nhau về cơ chế hình thành:

1. Liên kết cộng hóa trị đơn giản. Để hình thành, mỗi nguyên tử cung cấp một electron chưa ghép cặp. Khi một liên kết cộng hóa trị đơn giản được hình thành, điện tích chính thức của các nguyên tử không thay đổi. Nếu các nguyên tử tạo thành liên kết cộng hóa trị đơn giản giống nhau thì điện tích thực của các nguyên tử trong phân tử cũng bằng nhau, vì các nguyên tử tạo thành liên kết đều sở hữu một cặp electron dùng chung, liên kết như vậy được gọi là cộng hóa trị không phân cực. trái phiếu. Nếu các nguyên tử khác nhau thì mức độ sở hữu của một cặp electron dùng chung được xác định bởi sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tử, một nguyên tử có độ âm điện cao hơn sẽ có cặp electron liên kết ở mức độ lớn hơn, và do đó nó đúng điện tích có dấu âm, nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn sẽ có cùng điện tích nhưng mang dấu dương.

Liên kết Sigma (σ)-, pi (π) là mô tả gần đúng về các loại liên kết cộng hóa trị trong phân tử của các hợp chất hữu cơ; liên kết σ được đặc trưng bởi thực tế là mật độ của đám mây điện tử là lớn nhất dọc theo trục kết nối; hạt nhân của nguyên tử. Khi liên kết π được hình thành, cái gọi là sự chồng chéo ngang của các đám mây điện tử xảy ra và mật độ của đám mây điện tử đạt cực đại ở “phía trên” và “bên dưới” mặt phẳng liên kết σ. Ví dụ, lấy ethylene, axetylen và benzen.

Trong phân tử ethylene C 2 H 4 có một liên kết đôi CH 2 = CH 2, công thức điện tử của nó: H:C::C:H. Hạt nhân của tất cả các nguyên tử ethylene đều nằm trong cùng một mặt phẳng. Ba đám mây electron của mỗi nguyên tử carbon tạo thành ba liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác trong cùng một mặt phẳng (với góc giữa chúng xấp xỉ 120°). Đám mây electron hóa trị thứ tư của nguyên tử carbon nằm ở phía trên và phía dưới mặt phẳng phân tử. Các đám mây điện tử như vậy của cả hai nguyên tử cacbon, chồng lên nhau một phần bên trên và bên dưới mặt phẳng phân tử, tạo thành liên kết thứ hai giữa các nguyên tử cacbon. Liên kết cộng hóa trị thứ nhất, mạnh hơn giữa các nguyên tử cacbon được gọi là liên kết σ; liên kết cộng hóa trị thứ hai yếu hơn được gọi là liên kết π.

Trong phân tử axetylen tuyến tính

N-S≡S-N (N: S::: S: N)

có các liên kết σ giữa các nguyên tử cacbon và hydro, một liên kết σ giữa hai nguyên tử cacbon và hai liên kết π giữa cùng một nguyên tử cacbon. Hai liên kết π nằm phía trên phạm vi hoạt động của liên kết σ trong hai mặt phẳng vuông góc với nhau.

Tất cả sáu nguyên tử cacbon của phân tử benzen vòng C 6 H 6 đều nằm trong cùng một mặt phẳng. Có các liên kết σ giữa các nguyên tử cacbon trong mặt phẳng của vòng; Mỗi nguyên tử carbon có cùng liên kết với các nguyên tử hydro. Các nguyên tử carbon dành ba electron để tạo ra các liên kết này. Các đám mây electron hóa trị thứ tư của các nguyên tử carbon, có hình dạng như số 8, nằm vuông góc với mặt phẳng của phân tử benzen. Mỗi đám mây như vậy chồng lên nhau một cách đồng đều với các đám mây điện tử của các nguyên tử cacbon lân cận. Trong phân tử benzen, không phải ba liên kết π riêng biệt được hình thành mà là một hệ thống electron π gồm sáu electron, chung cho tất cả các nguyên tử cacbon. Liên kết giữa các nguyên tử cacbon trong phân tử benzen hoàn toàn giống nhau.

Liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự chia sẻ các electron (để tạo thành các cặp electron chung), xảy ra trong quá trình chồng chéo của các đám mây electron. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị liên quan đến các đám mây điện tử của hai nguyên tử. Có hai loại liên kết cộng hóa trị chính:

Liên kết cộng hóa trị không phân cực được hình thành giữa các nguyên tử phi kim của cùng một nguyên tố hóa học. Các chất đơn giản, ví dụ O 2, có mối liên hệ như vậy; N2; C 12.
Liên kết cộng hóa trị có cực được hình thành giữa các nguyên tử của các phi kim khác nhau.

Xem thêm

Văn học

“Từ điển bách khoa hóa học”, M., “Bách khoa toàn thư Liên Xô”, 1983, tr.264.

Hóa hữu cơ

Danh sách các hợp chất hữu cơ

Hóa học cấu trúc
Liên kết hóa học:	Thơm \| Liên kết cộng hóa trị\| Liên kết ion \| Kết nối kim loại \| Liên kết hydro \| Trái phiếu nhà tài trợ-chấp nhận \| chất hỗ biến
Hiển thị cấu trúc:	Nhóm chức năng \| Công thức cấu tạo \| Công thức hóa học \| Phối tử
Thuộc tính điện tử:	Độ âm điện \| Ái lực điện tử \| Năng lượng ion hóa \| Lưỡng cực \| quy tắc bát tử
Hóa học lập thể:	Nguyên tử bất đối xứng \| Đồng phân \| Cấu hình \| Chirality \| hình dạng

Quỹ Wikimedia.

2010.

Sự hình thành các hợp chất hóa học là do sự xuất hiện các liên kết hóa học giữa các nguyên tử trong phân tử và tinh thể.

Liên kết hóa học là sự kết dính lẫn nhau giữa các nguyên tử trong phân tử và mạng tinh thể do tác dụng của lực hút điện giữa các nguyên tử.

LIÊN KẾT CỘNG HÓA TRỊ. Liên kết cộng hóa trị được hình thành do các cặp electron dùng chung xuất hiện trong lớp vỏ của các nguyên tử liên kết. Nó có thể được hình thành bởi các nguyên tử của cùng một nguyên tố và sau đó nó ví dụ, một liên kết cộng hóa trị như vậy tồn tại trong các phân tử của khí đơn nguyên tố H2, O2, N2, Cl2, v.v.

Liên kết cộng hóa trị có thể được hình thành bởi các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có tính chất hóa học tương tự nhau, và sau đó nó cực; ví dụ, liên kết cộng hóa trị như vậy tồn tại trong các phân tử H2O, NF3, CO2. Liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử của các nguyên tố,

Đặc tính định lượng của liên kết hóa học. Năng lượng của giao tiếp. Độ dài liên kết. Độ phân cực của liên kết hóa học. Góc liên kết. Điện tích hiệu dụng trên các nguyên tử trong phân tử. Momen lưỡng cực của liên kết hóa học. Momen lưỡng cực của phân tử đa nguyên tử. Các yếu tố quyết định độ lớn mômen lưỡng cực của phân tử đa nguyên tử.

Đặc điểm của liên kết cộng hóa trị . Các đặc tính định lượng quan trọng của liên kết cộng hóa trị là năng lượng liên kết, độ dài và mômen lưỡng cực của nó.

Năng lượng truyền thông- năng lượng được giải phóng trong quá trình hình thành nó, hoặc năng lượng cần thiết để tách hai nguyên tử liên kết. Năng lượng liên kết đặc trưng cho sức mạnh của nó.

Độ dài liên kết- khoảng cách giữa tâm của các nguyên tử liên kết. Chiều dài càng ngắn thì liên kết hóa học càng mạnh.

Momen lưỡng cực của khớp nối(m) là đại lượng vectơ đặc trưng cho cực tính của kết nối.

Độ dài của vectơ bằng tích của độ dài liên kết l và điện tích hiệu dụng q, mà các nguyên tử thu được khi mật độ electron dịch chuyển: | m | = lХ q. Vectơ mômen lưỡng cực hướng từ điện tích dương sang điện tích âm. Bằng cách cộng véc tơ mômen lưỡng cực của tất cả các liên kết, người ta thu được mômen lưỡng cực của phân tử.

Các đặc điểm của trái phiếu bị ảnh hưởng bởi tính đa dạng của chúng:

Năng lượng liên kết tăng nối tiếp;

Độ dài của kết nối tăng theo thứ tự ngược lại.

Năng lượng truyền thông(đối với một trạng thái nhất định của hệ) - hiệu giữa năng lượng của trạng thái trong đó các bộ phận cấu thành của hệ cách xa nhau vô cùng và ở trạng thái nghỉ tích cực và tổng năng lượng của trạng thái liên kết của hệ hệ thống: ,

Trong đó E là năng lượng liên kết của các thành phần trong hệ gồm N thành phần (hạt), Ei là tổng năng lượng của thành phần thứ i ở trạng thái không liên kết (một hạt ở xa vô hạn ở trạng thái nghỉ) và E là tổng năng lượng của một hạt liên kết hệ thống. Đối với một hệ gồm các hạt ở xa vô hạn đang đứng yên, năng lượng liên kết thường được coi bằng 0, nghĩa là khi trạng thái liên kết được hình thành thì năng lượng được giải phóng. Năng lượng liên kết bằng công tối thiểu phải tiêu tốn để phân hủy hệ thành các hạt cấu thành của nó.

Nó đặc trưng cho tính ổn định của hệ thống: năng lượng liên kết càng cao thì hệ thống càng ổn định. Đối với các electron hóa trị (electron của lớp vỏ electron bên ngoài) của các nguyên tử trung tính ở trạng thái cơ bản, năng lượng liên kết trùng với năng lượng ion hóa, đối với các ion âm - có ái lực với electron. Năng lượng liên kết hóa học của một phân tử hai nguyên tử tương ứng với năng lượng phân ly nhiệt của nó, vào khoảng hàng trăm kJ/mol. Năng lượng liên kết của các hadron trong hạt nhân nguyên tử được xác định chủ yếu bởi tương tác mạnh. Đối với hạt nhân nhẹ, nó là ~ 0,8 MeV mỗi nucleon.

Độ dài liên kết hóa học- khoảng cách giữa các hạt nhân của các nguyên tử liên kết hóa học. Độ dài của liên kết hóa học là một đại lượng vật lý quan trọng quyết định kích thước hình học của liên kết hóa học và phạm vi của nó trong không gian. Các phương pháp khác nhau được sử dụng để xác định độ dài của liên kết hóa học. Nhiễu xạ electron khí, quang phổ vi sóng, phổ Raman và phổ IR có độ phân giải cao được sử dụng để ước tính độ dài liên kết hóa học của các phân tử bị cô lập trong pha hơi (khí). Người ta tin rằng độ dài của liên kết hóa học là một đại lượng phụ được xác định bằng tổng bán kính cộng hóa trị của các nguyên tử tạo nên liên kết hóa học.

Tính phân cực của liên kết hóa học- đặc điểm của liên kết hóa học, thể hiện sự thay đổi về sự phân bố mật độ electron trong không gian xung quanh hạt nhân so với sự phân bố mật độ electron trong các nguyên tử trung hòa hình thành liên kết này. Có thể định lượng độ phân cực của liên kết trong phân tử. Khó khăn của việc đánh giá định lượng chính xác là độ phân cực của liên kết phụ thuộc vào một số yếu tố: kích thước nguyên tử và ion của các phân tử liên kết; từ số lượng và bản chất của các liên kết mà các nguyên tử liên kết đã có trước khi chúng tương tác; về loại cấu trúc và thậm chí cả đặc điểm của các khuyết tật trong mạng tinh thể của chúng. Những loại tính toán này được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau, nói chung, cho kết quả (giá trị) gần như giống nhau.

Ví dụ, đối với HCl, người ta đã xác định rằng mỗi nguyên tử trong phân tử này có điện tích bằng 0,17 điện tích của toàn bộ electron. Trên nguyên tử hydro +0,17 và trên nguyên tử clo -0,17. Cái gọi là điện tích hiệu dụng trên các nguyên tử thường được sử dụng làm thước đo định lượng về độ phân cực của liên kết. Điện tích hiệu dụng được định nghĩa là sự chênh lệch giữa điện tích của các electron nằm trong một vùng không gian nào đó gần hạt nhân và điện tích của hạt nhân. Tuy nhiên, thước đo này chỉ có ý nghĩa [tương đối] có điều kiện và gần đúng, vì không thể xác định rõ ràng một vùng trong phân tử chỉ liên quan đến một nguyên tử riêng lẻ và trong trường hợp có nhiều liên kết, liên quan đến một liên kết cụ thể.

Góc liên kết- góc hình thành bởi các hướng của liên kết hóa học (cộng hóa trị) phát ra từ một nguyên tử. Kiến thức về góc liên kết là cần thiết để xác định hình dạng của phân tử. Góc liên kết phụ thuộc cả vào đặc điểm riêng của các nguyên tử gắn liền và vào sự lai hóa các quỹ đạo nguyên tử của nguyên tử trung tâm. Đối với các phân tử đơn giản, góc liên kết, giống như các thông số hình học khác của phân tử, có thể được tính bằng phương pháp hóa học lượng tử. Chúng được xác định bằng thực nghiệm từ các giá trị mô men quán tính của các phân tử thu được bằng cách phân tích quang phổ quay của chúng. Góc liên kết của các phân tử phức tạp được xác định bằng phương pháp phân tích cấu trúc nhiễu xạ.

SẠC HIỆU QUẢ CỦA MỘT NGUYÊN TỬ, đặc trưng cho sự khác biệt giữa số lượng electron thuộc về một nguyên tử nhất định trong một hóa chất. conn., và số lượng electron tự do. nguyên tử. Đối với những đánh giá của E. z. MỘT. họ sử dụng các mô hình trong đó các đại lượng được xác định bằng thực nghiệm được biểu diễn dưới dạng hàm của các điện tích điểm không phân cực định vị trên các nguyên tử; ví dụ, mômen lưỡng cực của một phân tử hai nguyên tử được coi là tích của E. z. MỘT. đến khoảng cách tương tác nguyên tử. Trong khuôn khổ những mô hình như vậy, E. z. MỘT. có thể được tính toán bằng cách sử dụng dữ liệu quang học. hoặc quang phổ tia X.

Momen lưỡng cực của phân tử.

Liên kết cộng hóa trị lý tưởng chỉ tồn tại trong các hạt gồm các nguyên tử giống hệt nhau (H2, N2, v.v.). Nếu một liên kết được hình thành giữa các nguyên tử khác nhau thì mật độ electron sẽ chuyển sang một trong các hạt nhân nguyên tử, nghĩa là xảy ra sự phân cực của liên kết. Độ phân cực của liên kết được đặc trưng bởi mômen lưỡng cực của nó.

Momen lưỡng cực của một phân tử bằng tổng vectơ các momen lưỡng cực của các liên kết hóa học của nó. Nếu các liên kết cực được sắp xếp đối xứng trong một phân tử thì các điện tích dương và âm sẽ triệt tiêu lẫn nhau và toàn bộ phân tử là không phân cực. Điều này xảy ra, ví dụ, với một phân tử carbon dioxide. Các phân tử đa nguyên tử có sự sắp xếp không đối xứng của các liên kết cực thường có cực. Điều này đặc biệt áp dụng cho phân tử nước.

Mômen lưỡng cực thu được của một phân tử có thể bị ảnh hưởng bởi cặp electron đơn độc. Do đó, các phân tử NH3 và NF3 có dạng hình tứ diện (có tính đến cặp electron đơn độc). Mức độ ion hóa của liên kết nitơ-hydro và nitơ-flo lần lượt là 15 và 19% và độ dài của chúng lần lượt là 101 và 137 pm. Dựa trên điều này, người ta có thể kết luận rằng NF3 có mômen lưỡng cực lớn hơn. Tuy nhiên, thí nghiệm cho thấy điều ngược lại. Để dự đoán chính xác hơn mômen lưỡng cực, cần tính đến hướng của mômen lưỡng cực cặp đơn độc (Hình 29).

Khái niệm lai hóa quỹ đạo nguyên tử và cấu trúc không gian của các phân tử và ion. Đặc điểm phân bố mật độ electron của các quỹ đạo lai. Các kiểu lai chính: sp, sp2, sp3, dsp2, sp3d, sp3d2. Lai hóa liên quan đến các cặp electron đơn độc.

Lai hóa các quỹ đạo nguyên tử.

Để giải thích cấu trúc của một số phân tử, phương pháp BC sử dụng mô hình lai hóa quỹ đạo nguyên tử (AO). Đối với một số nguyên tố (beryllium, boron, carbon), cả electron s và p đều tham gia vào quá trình hình thành liên kết cộng hóa trị. Những electron này nằm trên các AO khác nhau về hình dạng và năng lượng. Mặc dù vậy, các kết nối được hình thành với sự tham gia của họ hóa ra lại có giá trị ngang nhau và nằm đối xứng.

Ví dụ, trong các phân tử BeC12, BC13 và CC14, góc liên kết C1-E-C1 là 180, 120 và 109,28 o. Giá trị và năng lượng của độ dài liên kết E-C1 đối với mỗi phân tử này là như nhau. Nguyên lý lai hóa quỹ đạo là các AO ban đầu có hình dạng và năng lượng khác nhau, khi trộn lẫn sẽ tạo ra các quỹ đạo mới có cùng hình dạng và năng lượng. Kiểu lai hóa của nguyên tử trung tâm xác định hình dạng hình học của phân tử hoặc ion được tạo thành bởi nó.

Chúng ta hãy xem xét cấu trúc của phân tử từ quan điểm lai hóa các quỹ đạo nguyên tử.

Hình dạng không gian của phân tử.

Các công thức của Lewis nói lên rất nhiều điều về cấu trúc điện tử và tính ổn định của các phân tử, nhưng cho đến nay chúng chưa thể nói lên điều gì về cấu trúc không gian của chúng. Trong lý thuyết liên kết hóa học, có hai cách tiếp cận tốt để giải thích và dự đoán hình học phân tử. Họ đồng ý tốt với nhau. Cách tiếp cận đầu tiên được gọi là lý thuyết về lực đẩy cặp electron hóa trị (VEP). Mặc dù có cái tên “đáng sợ”, nhưng bản chất của phương pháp này rất đơn giản và rõ ràng: các liên kết hóa học và các cặp electron đơn độc trong phân tử có xu hướng nằm càng xa nhau càng tốt. Hãy để chúng tôi giải thích bằng các ví dụ cụ thể. Có hai liên kết Be-Cl trong phân tử BeCl2. Hình dạng của phân tử này phải sao cho cả hai liên kết này và các nguyên tử clo ở hai đầu của chúng đều nằm cách xa nhau nhất có thể:

Điều này chỉ có thể thực hiện được với dạng tuyến tính của phân tử, khi góc giữa các liên kết (góc ClBeCl) là 180°.

Một ví dụ khác: phân tử BF3 có 3 liên kết B-F. Chúng nằm càng xa nhau càng tốt và phân tử có hình tam giác phẳng, trong đó tất cả các góc giữa các liên kết (góc FBF) bằng 120 o:

Sự lai hóa các quỹ đạo nguyên tử.

Sự lai hóa không chỉ liên quan đến việc liên kết các electron mà còn cặp electron đơn độc . Ví dụ, một phân tử nước chứa hai liên kết hóa học cộng hóa trị giữa một nguyên tử oxy và hai nguyên tử hydro (Hình 21).

Ngoài hai cặp electron dùng chung với nguyên tử hydro, nguyên tử oxy còn có hai cặp electron lớp ngoài không tham gia hình thành liên kết ( cặp electron đơn độc). Tất cả bốn cặp electron đều chiếm những vùng cụ thể trong không gian xung quanh nguyên tử oxy. Vì các electron đẩy nhau nên các đám mây electron nằm càng xa nhau càng tốt. Trong trường hợp này, do sự lai tạo, hình dạng của các quỹ đạo nguyên tử thay đổi; chúng dài ra và hướng về các đỉnh của tứ diện. Do đó, phân tử nước có dạng góc cạnh và góc giữa liên kết oxy-hydro là 104,5 o.

Hình dạng của các phân tử và ion thuộc loại AB2, AB3, AB4, AB5, AB6. d-AO liên quan đến sự hình thành liên kết σ trong các phân tử vuông phẳng, trong các phân tử bát diện và trong các phân tử được xây dựng dưới dạng lưỡng kim lượng giác. Ảnh hưởng của lực đẩy của các cặp electron đến cấu hình không gian của các phân tử (khái niệm về sự tham gia của các cặp electron đơn độc của KNEP).

Dạng phân tử và ion loại AB2, AB3, AB4, AB5, AB6. Mỗi kiểu lai AO tương ứng với một hình dạng hình học được xác định nghiêm ngặt, được xác nhận bằng thực nghiệm. Cơ sở của nó được tạo ra bởi các liên kết σ được hình thành bởi các quỹ đạo lai; các cặp electron π được định vị (trong trường hợp có nhiều liên kết) chuyển động trong trường tĩnh điện của chúng (Bảng 5.3). lai hóa sp. Kiểu lai hóa này xảy ra khi một nguyên tử hình thành hai liên kết do các electron nằm trong quỹ đạo s và p và có năng lượng tương tự nhau. Kiểu lai này là đặc trưng của phân tử loại AB2 (Hình 5.4). Ví dụ về các phân tử và ion như vậy được đưa ra trong bảng. 5.3 (Hình 5.4).

Bảng 5.3

Hình dạng hình học của phân tử

E - cặp electron đơn độc.

Cấu trúc của phân tử BeCl2. Một nguyên tử berili ở trạng thái bình thường có hai cặp electron s ở lớp ngoài. Kết quả của sự kích thích, một trong các electron s chuyển sang trạng thái p - hai electron chưa ghép cặp xuất hiện, khác nhau về hình dạng quỹ đạo và năng lượng. Khi liên kết hóa học được hình thành, chúng được chuyển thành hai quỹ đạo lai sp giống hệt nhau, hướng một góc 180 độ với nhau.

Be 2s2 Be 2s1 2p1 - trạng thái kích thích của nguyên tử

Cơm. 5.4. Sự sắp xếp không gian của các đám mây lai sp

Các loại tương tác giữa các phân tử chính. Chất ở trạng thái ngưng tụ. Các yếu tố quyết định năng lượng của tương tác giữa các phân tử. Liên kết hydro. Bản chất của liên kết hydro. Đặc tính định lượng của liên kết hydro. Liên kết hydro giữa và nội phân tử.

TƯƠNG TÁC LIÊN PHÂN TỬ- sự tương tác các phân tử với nhau mà không dẫn đến đứt gãy hoặc hình thành các chất hóa học mới. kết nối. M.v. xác định sự khác biệt giữa khí thực và khí lý tưởng, sự tồn tại của chất lỏng và mol. tinh thể. Từ M.v. phụ thuộc vào số nhiều cấu trúc, quang phổ, nhiệt động. và các vị thánh khác. Sự xuất hiện của khái niệm M. v. gắn liền với tên của Van der Waals, người vào năm 1873 đã đề xuất một mức trạng thái có tính đến magie của vật chất để giải thích các tính chất của chất khí và chất lỏng thực. Vì vậy, lực lượng của M. v. thường được gọi là van der Waals.

Cơ sở của M. thế kỷ. tạo thành tương tác lực Coulomb. giữa các electron và hạt nhân của một phân tử với các hạt nhân và electron của một phân tử khác. Trong các đặc tính được xác định bằng thực nghiệm của chất, sự tương tác trung bình được biểu hiện, phụ thuộc vào khoảng cách R giữa các phân tử, sự định hướng lẫn nhau, cấu trúc và tính chất vật lý của chúng. đặc tính (mô men lưỡng cực, độ phân cực, v.v.). Ở R lớn, vượt quá đáng kể kích thước tuyến tính của chính các phân tử, do đó vỏ electron của các phân tử không chồng lên nhau, lực của M.V. có thể được chia khá hợp lý thành ba loại - tĩnh điện, phân cực (cảm ứng) và phân tán. Lực tĩnh điện đôi khi được gọi là lực định hướng, nhưng điều này không chính xác, vì sự định hướng lẫn nhau của các phân tử cũng có thể được xác định bằng sự phân cực. lực nếu các phân tử có tính dị hướng.

Ở khoảng cách nhỏ giữa các phân tử (R ~ l), phân biệt giữa các loại phân tử riêng lẻ. chỉ có thể gần đúng, và ngoài ba loại được đặt tên, còn có hai loại nữa được phân biệt, liên quan đến sự chồng chéo của lớp vỏ điện tử - tương tác trao đổi và tương tác do sự truyền điện tích của điện tử. Bất chấp một quy ước nhất định, việc phân chia như vậy trong từng trường hợp cụ thể giúp giải thích bản chất của M. Century. và tính năng lượng của nó.

Cấu trúc của vật chất ở trạng thái ngưng tụ.

Tùy thuộc vào khoảng cách giữa các hạt tạo nên chất, cũng như tính chất và năng lượng tương tác giữa chúng, chất có thể ở một trong ba trạng thái kết tụ: rắn, lỏng và khí.

Ở nhiệt độ đủ thấp, chất này ở trạng thái rắn. Khoảng cách giữa các hạt của chất kết tinh theo thứ tự kích thước của các hạt. Thế năng trung bình của các hạt lớn hơn động năng trung bình của chúng. Chuyển động của các hạt tạo nên tinh thể rất hạn chế. Các lực tác dụng giữa các hạt giữ chúng ở vị trí cân bằng chặt chẽ. Điều này giải thích sự hiện diện của các vật thể tinh thể có hình dạng và thể tích riêng và khả năng chống cắt cao.

Khi nóng chảy, chất rắn biến thành chất lỏng. Về cấu trúc, chất lỏng khác với chất kết tinh ở chỗ không phải tất cả các hạt đều nằm ở khoảng cách giống nhau như trong tinh thể; Động năng trung bình của các hạt đối với các chất ở trạng thái lỏng xấp xỉ bằng thế năng trung bình của chúng.

Trạng thái rắn và lỏng thường được kết hợp dưới thuật ngữ chung là trạng thái ngưng tụ.

Các loại tương tác giữa các phân tử Liên kết hydro nội phân tử. Các liên kết trong quá trình hình thành không xảy ra sự tái cấu trúc lớp vỏ điện tử, được gọi là tương tác giữa các phân tử . Các loại tương tác phân tử chính bao gồm lực van der Waals, liên kết hydro và tương tác chất cho-chất nhận.

Khi các phân tử đến gần nhau sẽ xuất hiện lực hút làm xuất hiện trạng thái ngưng tụ của vật chất (lỏng, rắn có mạng tinh thể phân tử). Lực thúc đẩy lực hút của các phân tử được gọi là lực van der Waals.

Chúng được đặc trưng bởi ba loại tương tác giữa các phân tử :

a) tương tác định hướng, biểu hiện giữa các phân tử phân cực có xu hướng chiếm một vị trí trong đó các lưỡng cực của chúng sẽ đối diện nhau với các cực đối diện, và vectơ mômen của các lưỡng cực này sẽ định hướng dọc theo cùng một đường thẳng (theo cách khác nó được gọi là tương tác lưỡng cực-lưỡng cực );

b) cảm ứng, xảy ra giữa các lưỡng cực cảm ứng, lý do hình thành cảm ứng là do sự phân cực lẫn nhau của các nguyên tử của hai phân tử tiếp cận;

c) phân tán, phát sinh do sự tương tác của các vi lưỡng cực được hình thành do sự dịch chuyển tức thời của điện tích dương và âm trong các phân tử trong quá trình chuyển động của electron và dao động của hạt nhân.

Lực phân tán tác dụng giữa bất kỳ hạt nào. Tương tác định hướng và cảm ứng không xảy ra đối với các hạt của nhiều chất, ví dụ: He, Ar, H2, N2, CH4. Đối với phân tử NH3, tương tác phân tán chiếm 50%, tương tác định hướng chiếm 44,6%, tương tác cảm ứng chiếm 5,4%. Năng lượng cực của lực hấp dẫn van der Waals được đặc trưng bởi các giá trị thấp. Vì vậy, đối với nước đá, nó là 11 kJ/mol, tức là Năng lượng liên kết cộng hóa trị 2,4% H-O (456 kJ/mol). Lực hấp dẫn của Vander Waals là những tương tác vật lý.

liên kết hydro là liên kết hóa lý giữa hydro của một phân tử và nguyên tố EO của phân tử khác. Sự hình thành liên kết hydro được giải thích là do trong các phân tử hoặc nhóm phân cực, nguyên tử hydro phân cực có những đặc tính độc đáo: không có lớp vỏ electron bên trong, sự dịch chuyển đáng kể của cặp electron sang nguyên tử có EO cao và kích thước rất nhỏ. Do đó, hydro có khả năng thâm nhập sâu vào lớp vỏ electron của nguyên tử phân cực âm lân cận. Như dữ liệu quang phổ cho thấy, sự tương tác giữa chất cho và chất nhận của nguyên tử EO với tư cách là chất cho và nguyên tử hydro với tư cách là chất nhận cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc hình thành liên kết hydro. Liên kết hydro có thể liên phân tử hoặc nội phân tử.

Liên kết hydro có thể xảy ra cả giữa các phân tử khác nhau và trong một phân tử nếu phân tử này chứa các nhóm có khả năng cho và nhận. Do đó, chính các liên kết hydro nội phân tử đóng vai trò chính trong việc hình thành chuỗi peptide, quyết định cấu trúc của protein. Một trong những ví dụ nổi tiếng nhất về ảnh hưởng của liên kết hydro nội phân tử lên cấu trúc là axit deoxyribonucleic (DNA). Phân tử DNA được gấp lại thành một chuỗi xoắn kép. Hai sợi của chuỗi xoắn kép này được liên kết với nhau bằng liên kết hydro. Liên kết hydro có tính chất trung gian giữa tương tác hóa trị và tương tác giữa các phân tử. Nó gắn liền với các tính chất độc đáo của nguyên tử hydro phân cực, kích thước nhỏ và không có lớp điện tử.

Liên kết hydro liên phân tử và nội phân tử.

Liên kết hydro được tìm thấy trong nhiều hợp chất hóa học. Theo quy luật, chúng phát sinh giữa các nguyên tử flo, nitơ và oxy (các nguyên tố có độ âm điện lớn nhất), ít thường xuyên hơn - với sự tham gia của các nguyên tử clo, lưu huỳnh và các phi kim loại khác. Liên kết hydro mạnh được hình thành trong các chất lỏng như nước, hydro florua, axit vô cơ chứa oxy, axit cacboxylic, phenol, rượu, amoniac và amin. Trong quá trình kết tinh, liên kết hydro trong các chất này thường được bảo toàn. Do đó, cấu trúc tinh thể của chúng có dạng chuỗi (metanol), lớp hai chiều phẳng (axit boric) hoặc mạng ba chiều không gian (băng).

Nếu liên kết hydro kết hợp các phần của một phân tử thì chúng ta nói đến nội phân tử liên kết hydro. Điều này đặc biệt đúng với nhiều hợp chất hữu cơ (Hình 42). Nếu liên kết hydro được hình thành giữa nguyên tử hydro của phân tử này với nguyên tử phi kim của phân tử khác (liên kết hydro liên phân tử), khi đó các phân tử tạo thành các cặp, chuỗi, vòng khá bền. Như vậy, axit formic tồn tại ở dạng dimer ở cả trạng thái lỏng và khí:

và khí hydro florua chứa các phân tử polymer chứa tối đa bốn hạt HF. Liên kết mạnh mẽ giữa các phân tử có thể được tìm thấy trong nước, amoniac lỏng và rượu. Tất cả carbohydrate, protein và axit nucleic đều chứa các nguyên tử oxy và nitơ cần thiết cho sự hình thành liên kết hydro. Ví dụ, người ta biết rằng glucose, fructose và sucrose hòa tan cao trong nước. Một vai trò quan trọng trong việc này được thực hiện bởi các liên kết hydro được hình thành trong dung dịch giữa các phân tử nước và nhiều nhóm carbohydrate OH.

Luật định kỳ. Công thức hiện đại của định luật tuần hoàn. Bảng tuần hoàn các nguyên tố hóa học là một minh họa sinh động của định luật tuần hoàn. Phiên bản hiện đại của Bảng tuần hoàn. Đặc điểm lấp đầy quỹ đạo nguyên tử bằng electron và sự hình thành các chu kỳ. s-, p-, d-, f- Các nguyên tố và sự sắp xếp của chúng trong bảng tuần hoàn. Nhóm, giai đoạn. Nhóm phụ chính và phụ. Ranh giới của hệ thống tuần hoàn.

Khám phá định luật tuần hoàn.

Định luật cơ bản của hóa học - Định luật tuần hoàn được phát hiện bởi D.I. Mendeleev vào năm 1869 vào thời điểm nguyên tử được coi là không thể phân chia và người ta không biết gì về cấu trúc bên trong của nó. Cơ sở của Luật định kỳ D.I. Mendeleev đưa ra khối lượng nguyên tử (trước đây là trọng lượng nguyên tử) và tính chất hóa học của các nguyên tố.

Sau khi sắp xếp 63 nguyên tố được biết đến vào thời điểm đó theo thứ tự khối lượng nguyên tử tăng dần, D.I. Mendeleev thu được một loạt các nguyên tố hóa học tự nhiên (tự nhiên), trong đó ông phát hiện ra tính chất lặp lại định kỳ của các tính chất hóa học.

Ví dụ, tính chất của kim loại lithium Li điển hình được lặp lại trong các nguyên tố natri Na và kali K, tính chất của flo phi kim điển hình F được lặp lại trong các nguyên tố clo Cl, brom Br, iốt I.

Một số yếu tố có D.I. Mendeleev đã không khám phá ra các chất tương tự hóa học (ví dụ nhôm Al và silicon Si), vì những chất tương tự như vậy vẫn chưa được biết đến vào thời điểm đó. Đối với họ, ông để lại những khoảng trống trong chuỗi tự nhiên và dựa trên sự lặp lại định kỳ, ông đã dự đoán các đặc tính hóa học của chúng. Sau khi phát hiện ra các nguyên tố tương ứng (chất tương tự của nhôm - gali Ga, chất tương tự của silicon - Gecmani Ge, v.v.), những dự đoán của D.I. Mendeleev đã hoàn toàn được xác nhận.

Liên kết cộng hóa trị là liên kết của các nguyên tử sử dụng các cặp electron chung (được chia sẻ giữa chúng). Trong từ “cộng hóa trị”, tiền tố “co-” có nghĩa là “sự tham gia chung”. Và “valens” dịch sang tiếng Nga có nghĩa là sức mạnh, khả năng. Trong trường hợp này, chúng tôi muốn nói đến khả năng liên kết của các nguyên tử với các nguyên tử khác.

Khi liên kết cộng hóa trị được hình thành, các nguyên tử kết hợp các electron của chúng như thể tạo thành một “con heo đất” chung - một quỹ đạo phân tử, được hình thành từ vỏ nguyên tử của từng nguyên tử. Lớp vỏ mới này chứa càng nhiều electron càng tốt và thay thế các nguyên tử bằng lớp vỏ nguyên tử chưa hoàn chỉnh của chính chúng.

Ý tưởng về cơ chế hình thành phân tử hydro đã được mở rộng sang các phân tử phức tạp hơn. Lý thuyết về liên kết hóa học được phát triển trên cơ sở này được gọi là phương pháp liên kết hóa trị (phương pháp VS). Phương pháp BC dựa trên các quy định sau:

1) Liên kết cộng hóa trị được hình thành bởi hai electron có spin ngược chiều nhau và cặp electron này thuộc về hai nguyên tử.

2) Liên kết cộng hóa trị càng mạnh thì các đám mây electron chồng lên nhau càng nhiều.

Sự kết hợp của liên kết hai electron hai tâm, phản ánh cấu trúc điện tử của phân tử, được gọi là sơ đồ hóa trị. Ví dụ về xây dựng mạch hóa trị:

Các lược đồ hóa trị thể hiện rõ ràng nhất các biểu diễn Lewis về sự hình thành liên kết hóa học bằng cách dùng chung electron với sự hình thành lớp vỏ electron của khí hiếm: hydro– của hai electron (vỏ Anh ta), Vì nitơ– gồm 8 electron (vỏ Ne).

29. Liên kết cộng hóa trị không phân cực và có cực.

Nếu một phân tử hai nguyên tử bao gồm các nguyên tử của một nguyên tố thì đám mây điện tử được phân bố trong không gian một cách đối xứng so với hạt nhân nguyên tử. Liên kết cộng hóa trị như vậy được gọi là không phân cực.

Nếu liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau thì đám mây điện tử chung sẽ dịch chuyển về phía một trong các nguyên tử. Trong trường hợp này, liên kết cộng hóa trị có cực.

Do sự hình thành liên kết cộng hóa trị có cực, nguyên tử có độ âm điện lớn hơn sẽ mang điện tích âm một phần và nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn sẽ mang điện tích dương một phần. Những điện tích này thường được gọi là điện tích hiệu dụng của các nguyên tử trong phân tử. Chúng có thể có giá trị phân số.

30. Các phương pháp biểu hiện liên kết cộng hóa trị. Có hai cách giáo dục chính * .

1) Một cặp electron tạo thành liên kết có thể được hình thành do sự tách cặp điện tử, có sẵn ở dạng không kích thích nguyên tử. Sự gia tăng số lượng liên kết cộng hóa trị được tạo ra đi kèm với việc giải phóng nhiều năng lượng hơn mức tiêu hao khi kích thích nguyên tử. Vì hóa trị của một nguyên tử phụ thuộc vào số lượng electron độc thân nên sự kích thích dẫn đến tăng hóa trị. Đối với các nguyên tử nitơ, oxy và flo, số electron độc thân không tăng, vì không có chỗ trống nào ở cấp độ thứ hai quỹ đạo *, và sự chuyển động của các electron lên mức lượng tử thứ ba đòi hỏi nhiều năng lượng hơn đáng kể so với năng lượng được giải phóng trong quá trình hình thành các liên kết bổ sung. Như vậy,Khi nguyên tử bị kích thích, các electron chuyển sang trạng thái tự do quỹ đạo.

chỉ có thể xảy ra trong một mức năng lượng

2) Liên kết cộng hóa trị có thể được hình thành do các electron ghép đôi có ở lớp electron bên ngoài của nguyên tử. Trong trường hợp này, nguyên tử thứ hai phải có quỹ đạo tự do ở lớp ngoài. Nguyên tử cung cấp cặp electron của nó để tạo thành liên kết cộng hóa trị * được gọi là chất cho và nguyên tử cung cấp quỹ đạo trống được gọi là chất nhận. Liên kết cộng hóa trị được hình thành theo cách này được gọi là liên kết cho-chấp.

Trong cation amoni, liên kết này hoàn toàn giống nhau về tính chất với ba liên kết cộng hóa trị còn lại được hình thành bằng phương pháp đầu tiên, do đó thuật ngữ “chất cho-chấp” không có nghĩa là bất kỳ loại liên kết đặc biệt nào mà chỉ là phương pháp hình thành nó. Các chất có cấu trúc phân tử được hình thành thông qua một loại liên kết đặc biệt. Liên kết cộng hóa trị trong phân tử, có cực hoặc không phân cực, còn được gọi là liên kết nguyên tử. Tên này xuất phát từ tiếng Latin “co” - “cùng nhau” và “vales” - “có lực lượng”. Trong phương pháp hình thành hợp chất này, một cặp electron được chia sẻ giữa hai nguyên tử.Liên kết cộng hóa trị có cực và không cực là gì? Nếu một hợp chất mới được hình thành theo cách này thì

xã hội hóa các cặp electron.

Thông thường, các chất như vậy có cấu trúc phân tử: H 2, O 3, HCl, HF, CH 4.

Ngoài ra còn có các chất phi phân tử trong đó các nguyên tử được kết nối theo cách này. Đây là những tinh thể được gọi là nguyên tử: kim cương, silicon dioxide, silicon cacbua. Trong đó, mỗi hạt được kết nối với bốn hạt khác, tạo thành một tinh thể rất mạnh. Các tinh thể có cấu trúc phân tử thường không bền lắm.
Tính chất của phương pháp tạo thành hợp chất này:
mức độ phân cực;
tính phân cực;
ghép nối.

Số bội là số cặp electron được chia sẻ. Có thể có từ một đến ba. Oxy không có đủ electron để lấp đầy vỏ của nó nên nó sẽ gấp đôi. Trong phân tử nitơ N2 nó gấp ba.

Tính phân cực - khả năng hình thành liên kết cộng hóa trị có cực và không phân cực. Hơn nữa, nó có thể ít nhiều có cực, gần với ion hơn hoặc ngược lại - đây là tính chất của mức độ phân cực.

Tính định hướng có nghĩa là các nguyên tử có xu hướng kết nối theo cách sao cho mật độ electron giữa chúng duy trì càng nhiều càng tốt. Sẽ rất hợp lý khi nói về tính định hướng khi các quỹ đạo p hoặc d được kết nối. Các quỹ đạo S có tính đối xứng hình cầu, vì vậy mọi hướng đều tương đương nhau. Trong quỹ đạo p, liên kết cộng hóa trị không phân cực hoặc có cực được định hướng dọc theo trục của chúng, sao cho hai phần “tám” chồng lên nhau ở các đỉnh. Đây là liên kết σ. Ngoài ra còn có các liên kết π kém bền hơn. Trong trường hợp quỹ đạo p, quỹ đạo “tám” được chồng lên nhau bởi các cạnh bên ngoài trục của phân tử. Trong trường hợp kép hoặc ba, các quỹ đạo p tạo thành một liên kết σ và phần còn lại sẽ thuộc loại π.

Liên hợp là sự xen kẽ của số nguyên tố và bội số, làm cho phân tử ổn định hơn. Tính chất này là đặc trưng của các hợp chất hữu cơ phức tạp.

Các loại và phương pháp hình thành liên kết hóa học

Phân cực

Quan trọng! Làm thế nào để xác định các chất có liên kết cộng hóa trị không phân cực hay liên kết phân cực ở phía trước chúng ta? Điều này rất đơn giản: trường hợp đầu tiên luôn xảy ra giữa các nguyên tử giống hệt nhau và trường hợp thứ hai - giữa các nguyên tử khác nhau có độ âm điện không bằng nhau.

Ví dụ về liên kết cộng hóa trị không phân cực - chất đơn giản:

hydro H2;
nitơ N2;
oxy O2;
cloCl2.

Sơ đồ hình thành liên kết cộng hóa trị không phân cực cho thấy rằng bằng cách kết hợp một cặp electron, các nguyên tử có xu hướng bổ sung cho lớp vỏ ngoài 8 hoặc 2 electron. Ví dụ, flo thiếu một electron so với lớp vỏ tám electron. Sau khi hình thành cặp electron dùng chung, nó sẽ được lấp đầy. Công thức chung của một chất có liên kết cộng hóa trị không phân cực là phân tử hai nguyên tử.

Cực thường chỉ kết nối:

H2O;
CH4.

Nhưng vẫn có những trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn như AlCl 3. Nhôm có tính chất lưỡng tính, nghĩa là trong một số hợp chất, nó hoạt động giống như một kim loại, và trong một số hợp chất khác, nó hoạt động giống như một phi kim. Sự khác biệt về độ âm điện trong hợp chất này là nhỏ, do đó nhôm kết hợp với clo theo cách này chứ không phải theo loại ion.

Trong trường hợp này, phân tử được hình thành bởi các nguyên tố khác nhau, nhưng sự khác biệt về độ âm điện không lớn đến mức electron được chuyển hoàn toàn từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, như trong các chất có cấu trúc ion.

Các sơ đồ hình thành loại cấu trúc cộng hóa trị này cho thấy mật độ electron chuyển sang nguyên tử có độ âm điện lớn hơn, nghĩa là cặp electron dùng chung gần một trong số chúng hơn so với nguyên tử thứ hai. Các bộ phận của phân tử thu được điện tích, được biểu thị bằng chữ delta trong tiếng Hy Lạp. Ví dụ, trong hydro clorua, clo trở nên tích điện âm hơn và hydro tích điện dương hơn. Điện tích sẽ là một phần chứ không phải toàn bộ, giống như với các ion.

Quan trọng! Không nên nhầm lẫn độ phân cực của liên kết với độ phân cực của phân tử. Ví dụ, trong metan CH4, các nguyên tử được liên kết phân cực, nhưng bản thân phân tử lại không phân cực.

Video hữu ích: liên kết cộng hóa trị có cực và không phân cực

Cơ chế giáo dục

Sự hình thành các chất mới có thể xảy ra thông qua cơ chế trao đổi hoặc cơ chế nhận-cho. Trong trường hợp này, quỹ đạo nguyên tử được kết hợp. Một hoặc nhiều quỹ đạo phân tử xuất hiện. Chúng khác nhau ở chỗ chúng bao trùm cả hai nguyên tử. Giống như một electron nguyên tử, nó có thể có không quá hai electron và spin của chúng cũng phải theo các hướng khác nhau.

Làm thế nào để xác định cơ chế nào có liên quan? Điều này có thể được thực hiện bằng số lượng electron ở các quỹ đạo bên ngoài.

Trao đổi

Trong trường hợp này, một cặp electron trong quỹ đạo phân tử được hình thành từ hai electron chưa ghép cặp, mỗi electron thuộc về nguyên tử của chính nó. Mỗi người trong số họ cố gắng lấp đầy lớp vỏ electron bên ngoài của nó và làm cho nó có tám hoặc hai electron ổn định. Đây là cách các chất có cấu trúc không phân cực thường được hình thành.

Ví dụ, hãy xem xét axit clohydric HCl. Hydro có một electron ở cấp độ bên ngoài. Clo có bảy. Vẽ sơ đồ hình thành cấu trúc cộng hóa trị cho nó, chúng ta sẽ thấy mỗi chúng thiếu một electron để lấp đầy lớp vỏ ngoài. Bằng cách chia sẻ một cặp electron với nhau, chúng sẽ có thể hoàn thiện lớp vỏ bên ngoài. Nguyên tắc tương tự được sử dụng để tạo thành các phân tử hai nguyên tử của các chất đơn giản, ví dụ như hydro, oxy, clo, nitơ và các phi kim loại khác.

Cơ chế giáo dục

Nhà tài trợ-chấp nhận

Trong trường hợp thứ hai, cả hai electron là một cặp đơn độc và thuộc cùng một nguyên tử (chất cho). Cái còn lại (chấp nhận) có quỹ đạo trống.

Công thức của một chất có liên kết cộng hóa trị cực được hình thành theo cách này, ví dụ, ion amoni NH 4 +. Nó được hình thành từ một ion hydro, có quỹ đạo trống và NH3 amoniac, chứa một electron “phụ”. Cặp electron từ amoniac được xã hội hóa.

Lai tạo

Khi một cặp electron được chia sẻ giữa các quỹ đạo có hình dạng khác nhau, chẳng hạn như s và p, thì đám mây điện tử lai sp được hình thành. Các quỹ đạo như vậy chồng lên nhau nhiều hơn nên chúng liên kết chặt chẽ hơn.

Đây là cách các phân tử metan và amoniac được cấu trúc. Trong phân tử metan CH 4, ba liên kết được hình thành ở quỹ đạo p và một liên kết ở s. Thay vào đó, quỹ đạo lai với ba quỹ đạo p, tạo ra ba quỹ đạo lai sp3 có hình dạng giọt dài. Điều này xảy ra vì các electron 2s và 2p có năng lượng tương tự nhau, chúng tương tác với nhau khi kết hợp với một nguyên tử khác. Sau đó, một quỹ đạo lai có thể được hình thành. Phân tử thu được có hình dạng tứ diện, với hydro nằm ở các đỉnh của nó.

Các ví dụ khác về các chất có sự lai hóa:

axetylen;
benzen;
kim cương;
Nước.

Carbon có đặc tính lai hóa sp3 nên thường có trong các hợp chất hữu cơ.

Video hữu ích: liên kết cộng hóa trị có cực

Phần kết luận

Liên kết cộng hóa trị, phân cực hoặc không phân cực, là đặc trưng của các chất có cấu trúc phân tử. Các nguyên tử của một nguyên tố có liên kết không phân cực, trong khi các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau có liên kết phân cực, nhưng có độ âm điện hơi khác nhau. Thông thường các nguyên tố phi kim loại được kết nối theo cách này, nhưng vẫn có những trường hợp ngoại lệ, chẳng hạn như nhôm.