Хімія. Повторне видання. 8 клас. Попель

§ 15. Ковалентний зв’язок

Матеріал параграфа допоможе вам:

  • зрозуміти, як сполучаються атоми один з одним;
  • з’ясувати, який зв’язок називають ковалентним;
  • розрізняти простий, подвійний і потрійний ковалентний зв’язок;
  • складати повні та скорочені електронні формули молекул.

Сполучатися можуть не лише протилежно заряджені йони, а й електронейтральні атоми — однакові чи різні. Завдяки цьому існують речовини молекулярної та атомної будови.

Зв’язок у молекулі Н2. Молекула водню складається із двох атомів Гідрогену, кожен з яких має один електрон (мал. 29, а). Електронна формула атома Гідрогену — 1s1, а її графічний варіант — 1s↑.

Для того щоб утворилася молекула Н2, двом атомам Гідрогену передусім необхідно зблизитися. Зі зменшенням відстані між ними посилюється притягання негативно зарядженого електрона одного атома до позитивно зарядженого ядра іншого атома. У певний момент орбіталі двох атомів сконтактують (мал. 29, б), а потім почнуть проникати одна в одну. Відштовхування між позитивно зарядженими ядрами атомів зростатиме. У якийсь момент сили притягання та відштовхування зрівняються, і атоми зупиняться (мал. 29, в). Через утворену ділянку перекривання орбіталей електрони постійно «мандруватимуть» від одного атома до іншого (мал. 29, в-д). Кожен атом Гідрогену отримуватиме додатковий електрон і вигідну двоелектронну оболонку (як в атома інертного елемента Гелію). У двох атомів виникає спільна електронна пара.

Мал. 29. Утворення молекули Н2: а — два окремі атоми Гідрогену; б — контакт атомів; в, г, д — молекула Н2із перекритими орбіталями і різним розміщенням електронів

Зв’язок між атомами, зумовлений утворенням спільних електронних пар, називають ковалентним1 зв’язком.

1 Слово походить від латинського префікса со (у перекладі — з, разом) і терміна «валентність».

Ковалентний зв’язок у молекулі водню зображують двома способами: Н:Н або Н-Н. Перший запис називають електронною формулою молекули; у ньому кожен електрон позначають крапкою. Другий запис — графічна формула, відома вам із курсу хімії 7 класу. Відтепер ви знатимете, що рискою позначають спільну електронну пару двох атомів.

Утворення молекули водню з атомів можна зобразити схемою

Н· + ·Н → Н : Н

Зв’язок у молекулі HCl. Розглянемо, як сполучаються два різні атоми — Гідрогену і Хлору — в молекулу HCl.

• Запишіть електронні формули цих атомів.

В атомі Гідрогену міститься один електрон, а в атомі Хлору на зовнішньому енергетичному рівні перебуває 7 електронів, серед яких один неспарений. Обом атомам вигідно отримати по додатковому електрону: атом Гідрогену заповнить свій єдиний енергетичний рівень, а атом Хлору матиме вісім зовнішніх електронів (3s23p6).

У результаті зближення атомів відбувається перекривання 1s-орбіталі атома Гідрогену і 3р-орбіталі атома Хлору (мал. 30); із відповідних неспарених електронів формується спільна електронна пара.

Мал. 30. Перекривання орбіталей атомів під час утворення молекули HCl: а — 1s-орбіталь атома H; б — 3p-орбіталь атома Cl із неспареним електроном

Електронна і графічна формули молекули хлороводню —

H:Cl і Н-Сl,

а схема утворення молекули HCl із атомів така:

H· + ·Cl → H:Cl

Формулу молекули з позначенням спільної електронної пари називають спрощеною електронною формулою. Якщо вказати всі зовнішні електрони кожного атома, то отримаємо повну електронну формулу. Відповідна схема утворення молекули хлороводню має такий вигляд:

Зв’язок у молекулах О2 і N2. Між атомами Оксигену в молекулі кисню О2 існує ковалентний зв’язок, який відрізняється від зв’язків у молекулах H2 і HCl.

Електронна формула атома Оксигену та її графічний варіант:

У р-орбіталях атома Оксигену перебувають два неспарені електрони. Під час сполучення двох атомів ці електрони утворюють дві спільні електронні пари:

Ковалентний зв’язок, що реалізується за допомогою однієї спільної електронної пари (наприклад, у молекулах Н2, HCl), називають простим зв’язком. Якщо атоми мають дві спільні пари електронів (наприклад, у молекулі О2), то зв’язок є подвійним. Існує ще й потрійний зв’язок, який здійснюється трьома спільними електронними парами. Ним сполучені атоми в молекулі азоту N2:

Ковалентний зв’язок існує в простих і складних речовинах не тільки молекулярної, а й атомної будови (мал. 31). Лише в інертних газах він відсутній.

Мал. 31. Ковалентні зв’язки в силіцій(ІV) оксиді SiO2

Із викладеного матеріалу можна зробити висновок: необхідною умовою для утворення ковалентного зв’язку між атомами є наявність у кожного з них одного або кількох неспарених електронів. Запам’ятайте: атоми неметалічних елементів сполучаються між собою ковалентним зв’язком.

ВИСНОВКИ

Ковалентний зв’язок реалізується між двома атомами внаслідок утворення однієї, двох або трьох спільних електронних пар із неспарених електронів цих атомів.

Зв’язок між атомами за допомогою однієї спільної електронної пари називають простим зв’язком, за допомогою двох пар — подвійним, а трьох пар — потрійним.

Ковалентними зв’язками сполучаються один з одним атоми неметалічних елементів.

88. Який хімічний зв’язок називають ковалентним? Між якими частинками він реалізується?

89. Поясніть, чому не може брати участь в утворенні ковалентного зв’язку:

  • а) атом Магнію;
  • б) атом Неону.

90. Серед наведених формул укажіть ті, які належать речовинам із ковалентним зв’язком: Br2, Н2О, NaBr, BaS, K2O, Ca3N2, CH4.

91. Запишіть спрощені та повні електронні формули, а також графічні формули молекул I2, SiH4 і SO3.

92. Розгляньте утворення ковалентного зв’язку внаслідок сполучення двох атомів Флуору в молекулу F2. Назвіть орбіталі, які зазнають перекривання. Опишіть особливості цього зв’язку.

93. Охарактеризуйте хімічний зв’язок у молекулі води. Складіть схеми утворення цієї молекули з атомів Гідрогену і Оксигену, використавши спрощені та повні електронні формули частинок. Зобразіть графічну формулу молекули води.

ГДЗ до підручника можна знайти тут.