Ковалентная химическая связь

Как образуется ковалентная связь

Ковалентная химическая связь образуется между атомами с близкими или равными значениями электроотрицательностей.

Предположим, что хлор и водород стремятся отнять друг у друга электроны и принять структуру ближайшего благородного газа. Но ни один из них не отдаст электрон другому, т.к. значения их электроотрицательностей близки.

Каким же способом они все таки соединяются? Все просто – они поделятся электронами друг с другом, образуется общая электронная пара.

При взаимодействии атомов с равными значениями электроотрицательности образуется ковалентная неполярная связь.

В этом случае общая электронная пара будет находится на одинаковом расстоянии от обоих атомов и в равной степени принадлежать обоим атомам. Такая связь не имеет полярности , т.е электронная плотность распределяется симметрично. Ковалентная неполярная связь реализуется, например, в простых веществах-неметаллах: H2, О2, N2, Cl2 и др. Связи могут быть как одинарными, так и двойными, тройными.

Механизм образования ковалентной неполярной связи

ковалентная неполярная связь
ковалентная неполярная связь

При взаимодействии атомов, с различными значениями электроотрицательностей образуется ковалентная полярная связь

Если электроотрицательности атомов различаются, то при их соединении электронная плотность распределяется между атомами неравномерно. Электронная пара смещается в сторону атома, имеющего большее значение электроотрицательности. Образуется ковалентная полярная связь (HCl, H2O, CO), кратность которой также может быть различной.

Механизм образования ковалентной полярной связи

ковалентная полярная химическая связь
ковалентная полярная химическая связь

При образовании данного типа связи, более электроотрицательный атом приобретает частичный отрицательный заряд, а атом с меньшей электроотрицательностью – частичный положительный заряд (δ- и δ+). Образуется электрический диполь, в котором заряды, противоположные по знаку, расположены на неком расстоянии друг от друга. В качестве меры полярности связи используют дипольный момент:

где, δ — величина заряда, lрасстояние между центрами положительного и отрицательного зарядов.

Полярность соединения тем более выражена, чем больше дипольный момент. Молекулы будут иметь неполярный характер, если дипольный момент равен нулю.

Теперь рассмотрим отличительные черты ковалентной связи.

Характеристики ковалентной связи

  • В отличие от ионных соединений, молекулы ковалентных соединений удерживаются вместе за счет «межмолекулярных сил», которые намного слабее химических связей. В связи с этим, ковалентной связи характерна насыщаемость – образование ограниченного числа связей.
  • Известно, что атомные орбитали ориентированы в пространстве определенным образом, поэтому при образовании связи, перекрывание электронных облаков происходит в определенном направлении. Т.е. реализуется такое свойство ковалентной связи как направленность.
  • Для ковалентной связи характерна полярность, которая возникает из-за неравномерного распределения электронной плотности между двумя атомами с различной электроотрицательностью.
  • Электрическое поле частиц, образуемых ковалентную связь способно смещать электроны и характеризуется понятием поляризуемости связи. При удалении электрона от ядра, т.е. с увеличением длины связи ослабевает его притяжение к ядру и он становится более подвижен. Чем больше длина связи, тем более поляризуема связь.

Физические свойства соединений с ковалентной связью

В связи с вышеперечисленными особенностями, можно заключить, что:

  • Ковалентные соединения летучи
  • Имеют низкие температуры плавления и кипения.
  • Электрический ток не может проходить через эти соединения, следовательно, они плохие проводники и хорошие изоляторы.
  • При подводе тепла, многие соединения с ковалентной связью, загораются. В большей части это углеводороды, а также оксиды, сульфиды, галогениды неметаллов и переходных металлов.