Четыре решётки — четыре набора свойств
Выбирай структуру. Модель выделит частицы в узлах и взаимодействия, которые объясняют свойства вещества.
Учебная схема: размеры, цвета и расстояния условны. Переключатели показывают объяснённые примеры, оценка здесь не выставляется.
Почему атомы связываются
Химическая связь возникает благодаря взаимодействию положительных ядер и отрицательных электронов. Притяжение конкурирует с отталкиванием ядер друг от друга и электронов друг от друга. Устойчивое расположение возможно, когда общая энергия системы понижается.
- Далеко
Взаимодействие слабое.
- На подходящем расстоянии
Энергия минимальна, связь устойчива.
- Слишком близко
Сильно возрастает отталкивание.
Слишком большое расстояние делает взаимодействие слабым, слишком малое резко усиливает отталкивание. Между ними существует область энергетического минимума. Она соответствует устойчивой связи и определённому межъядерному расстоянию.
Химическая связь связана с понижением энергии системы. Устойчивое расстояние определяется балансом притяжения и отталкивания.
Общая пара между атомами
Ковалентная связь образуется общей электронной парой. В H₂ каждый атом H вносит один электрон, а общая пара притягивается к обоим ядрам. Она принадлежит молекуле и учитывается в окружении каждого атома.
Два способа возникновения общей пары
КОВАЛЕНТНАЯ СВЯЗЬ
Способ образования не делает одну из четырёх связей в NH₄⁺ навсегда особой: в идеальном ионе они равноценны.
Общую пару изображают двумя точками или одной чертой: H:H и H—H. Черта не является материальной палочкой между шариками. Это условное обозначение электронного взаимодействия. Если общая пара смещена к более электроотрицательному атому, связь полярная; одинаковые атомы образуют неполярную связь. В HCl электронная плотность смещена к Cl, поэтому у него частичный отрицательный заряд δ−.
Подробности: понятия и примеры
| Понятие | Пояснение |
|---|---|
| Два атома H | У каждого по одному электрону. |
| Сближение | Возникает общая область электронной плотности. |
| Молекула H₂ | Одна общая пара связывает два ядра. |
Ковалентную связь образует общая электронная пара. Черта между символами обозначает эту пару условно.
Алмаз, графит и их структуры
Образцы и схемы строения двух простых веществ углерода: алмаза и графита. Состав одинаков, пространственные связи различны.
Itub; составная иллюстрация из работ, указанных на странице файла · Wikimedia Commons · CC BY-SA 3.0. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Строение кристалла поваренной соли
Кристаллическая структура NaCl: формула задаёт соотношение частиц, а не отдельную молекулу в кристалле.
Walkerma · Wikimedia Commons · Public domain. Без изменений.
Не удалось загрузить изображение. Открыть источник
Что называют ионной связью
Ионная связь — электростатическое притяжение противоположно заряженных ионов. Передача электрона помогает объяснить их образование, но сама связь — последующее взаимодействие зарядов.
- Образование ионов
Появляются Na⁺ и Cl⁻.
- Притяжение
Противоположные заряды взаимодействуют.
- Решётка
Ионы образуют протяжённую структуру.
В кристалле NaCl каждый ион взаимодействует со многими соседями. Поэтому рисунок одной пары Na⁺—Cl⁻ не означает, что весь кристалл состоит из отдельных молекул. Это фрагмент общей структуры.
Ионная связь обусловлена притяжением противоположных зарядов. Кристалл включает множество взаимодействующих ионов.
Металл: общие подвижные электроны
В металлической структуре положительные атомные остовы связаны общими делокализованными электронами. Электроны не принадлежат одной фиксированной паре соседей и могут перемещаться по кристаллу. Это модель металлической связи.
- Атомные остовы
Образуют упорядоченную структуру.
- Общие электроны
Распределены по всему металлу.
- Связь
Электростатическое взаимодействие удерживает структуру.
Изображение «электронного газа» условно: внутри металла не находится обычный газ из молекул. Модель подчёркивает коллективное движение электронов и их роль в удержании структуры. В NH₃ атом N имеет неподелённую пару, а H⁺ может принять её для образования NH₄⁺. Это донорно-акцепторный способ образования ковалентной связи: оба электрона исходно предоставлены одним участником. После образования идеального тетраэдрического NH₄⁺ все четыре связи N—H равноценны; нельзя считать одну из них навсегда особой по прочности только из-за способа возникновения.
Металлическая связь включает делокализованные электроны. Они принадлежат всей структуре, а не одной выбранной паре атомов.
Шесть выводов
Тест по параграфу10 вопросов · 4 варианта · один правильный · 0,5 балла за ответ · максимум 5
Учебный источник и иллюстрации
Основа: предоставленный учебник «Химия, 11 класс», § 13. Материал переработан и дополнен разъяснениями; источник: 11 класс. Химия — § 13. Природа и типы химической связи.pdf. Указаны условия реакций, единицы величин и границы применимости моделей. Числовые примеры решены по шагам.
Иллюстрации загружаются непосредственно с Wikimedia Commons; авторы и лицензии указаны под изображениями. Схемы и обучающие модели созданы для этого конспекта.
OpenStax: Chemistry 2e