Хімія. Повторне видання. 9 клас. Савчин

§ 3. Хімічний зв’язок і будова речовини

Повторивши матеріал параграфа, ви зможете:

• наводити приклади речовин із ковалентним (полярним і неполярним) і йонним хімічними зв’язками;
• характеризувати властивості речовин із різними видами хімічних зв’язків; будову кристалічних ґраток із різними видами хімічних зв’язків;
• класифікувати неорганічні сполуки за типом кристалічних ґраток;
• порівнювати властивості речовин із різними видами хімічних зв’язків.

Хімічний зв’язок і його види. Молекули та кристали неорганічних речовин утворюються внаслідок взаємодії між частинками, що містяться в їхньому складі. Отже, сформулюємо визначення хімічного зв’язку.

Хімічний зв’язок — це зв’язок, що виникає між частинками речовини (атомами, молекулами, йонами), з утворенням хімічно стійких молекул або кристалів.

Залежно від того, атоми яких елементів беруть участь в утворенні зв’язків і самого механізму взаємодії між частинками, розрізняють такі види хімічного зв’язку: ковалентний та йонний.

Ковалентний зв’язок — зв’язок між атомами елементів, що виникає внаслідок перекривання атомних орбіталей та утворення спільних пар електронів.

Ковалентний зв’язок поділяють на неполярний і полярний.

• Пригадайте, у чому полягає подібність і відмінність між неполярним і полярним ковалентним зв’язком.

Ковалентний неполярний зв’язок — зв’язок між атомами неметалічних елементів з однаковою електронегативністю, що виникає внаслідок перекривання атомних орбіталей та утворення спільних пар електронів, які однаково належать обом ядрам у молекулі.

Такий вид зв’язку виникає в молекулах простих речовин, утворених неметалічними елементами. Залежно від того, скільки валентних електронів кожного атома беруть участь в утворенні зв’язку, він може бути одинарним (Н₂), подвійним (O₂) і потрійним (Ν₂). Валентні електрони — це електрони зовнішнього енергетичного рівня.

Ковалентний полярний зв’язок — зв’язок між атомами неметалічних елементів із різною електронегативністю, який виникає внаслідок перекривання атомних орбіталей та утворення спільних пар електронів, що зміщені до атома з більшою електронегативністю.

Ковалентний полярний зв’язок властивий молекулам складних речовин, утворених неметалічними елементами (наприклад, НСl, НВr, H₂S, Н₂О). У молекулах цих речовин спільні пари електронів зміщені до атома з більшою електронегативністю.

• Пригадайте, що таке електронегативність елементів.

Хімічний зв’язок, що виникає внаслідок дії сил електростатичного притягання між різнойменно зарядженими йонами, називають йонним.

Йонний зв’язок характерний для речовин, що містять у своєму складі металічні й неметалічні елементи. В атомах металічних елементів на зовнішньому енергетичному рівні перебуває мало електронів, а в атомах неметалічних — значно більше. Під час хімічних реакцій відбувається переміщення електронів з орбіталей атомів металічних елементів в орбіталі атомів неметалічних елементів, оскільки атомам енергетично вигідніше приєднати кілька електронів, ніж віддати більшу їх кількість. Унаслідок цього атоми перетворюються на йони — заряджені частинки.

Атоми металічних елементів, віддаючи електрони, перетворюються на позитивно заряджені йони — катіони.

Атоми неметалічних елементів, приєднуючи електрони, перетворюються на негативно заряджені йони — аніони.

З курсу фізики вам відомо, що протилежно заряджені частинки мають здатність притягуватися, утворюючи кристал:

Na⁺ + Сl^- → Na⁺Сl^-.

• Поясніть, чим відрізняються атоми та йони: а) за будовою; б) за властивостями.

Поняття «молекула» для йонних сполук не використовують. Здебільшого вживають поняття «формульна одиниця». Вона вказує на відношення йонів у сполуці.

У йонних сполуках кількість позитивних і негативних зарядів однакова, а отже, вони — електронейтральні.

Порівнявши йонний зв’язок із ковалентним полярним, можна зробити висновок про те, що йонний зв’язок є крайнім випадком полярного ковалентного.

Класифікацію хімічних зв’язків схематично зображено на рисунку 5.

Рис. 5. Схема класифікації хімічних зв’язків

Кристалічні ґратки. Залежність фізичних властивостей речовин від типів кристалічних ґраток. Кожна з речовин, рідина чи газ за певних умов (зниження температури, тиску) може перейти у твердий стан. Унаслідок цього відбувається впорядкування структурних частинок речовини в просторі й утворюються структури, подібні до ґраток.

Місця розташування структурних частинок (атомів, молекул, йонів) у ґратках називають вузлами. Залежно від виду частинок, що розміщуються у вузлах, розрізняють такі типи кристалічних ґраток: молекулярні, йонні й атомні (рис. 6).

Рис. 6. Схема характеристики фізичних властивостей речовин залежно від їхньої кристалічної будови

Молекулярні кристалічні ґратки (полярні й неполярні) характерні для речовин молекулярної будови. У їхніх вузлах розміщуються молекули речовин із ковалентним зв’язком.

Йонні кристалічні ґратки властиві речовинам із йонним зв’язком. У їх вузлах містяться катіони й аніони, які втримуються силами взаємного притягання. Сили притягання між різнойменно зарядженими частинками великі, тому йонні ґратки — міцні.

Атомні кристалічні ґратки мають сполуки з ковалентними зв’язками. У вузлах таких ґраток містяться атоми, зв’язки між якими здебільшого є рівноцінними та міцними. Атомні ґратки має, наприклад, алмаз.

• Наведіть приклади сполук із молекулярними, йонними й атомними кристалічними ґратками.

Ураховуючи відомості про кристалічну будову речовини, неважко зрозуміти, що будова речовини та її властивості взаємозв’язані. За будовою можна охарактеризувати чи спрогнозувати властивості речовини, і навпаки, за властивостями — визначити її кристалічну будову.

ПІДСУМОВУЄМО ВИВЧЕНЕ

• Хімічний зв’язок — зв’язок, що виникає між частинками речовини (атомами, молекулами, йонами), з утворенням хімічно стійких молекул або кристалів.

• Ковалентний зв’язок — зв’язок між атомами елементів, що виникає внаслідок перекривання атомних орбіталей та утворення спільних пар електронів.

• Ковалентний неполярний зв’язок — зв’язок між атомами неметалічних елементів з однаковою електронегативністю, що виникає внаслідок перекривання атомних орбіталей та утворення спільних пар електронів, які однаково належать обом ядрам у молекулі.

• Ковалентний полярний зв’язок — зв’язок між атомами неметалічних елементів із різною електронегативністю, який виникає внаслідок перекривання атомних орбіталей та утворення спільних пар електронів, що зміщені до атома з більшою електронегативністю.

• Хімічний зв’язок, що виникає внаслідок дії сил електростатичного притягання між різнойменно зарядженими йонами, називають йонним.

• Перехід речовин у твердий стан пов’язаний з упорядкуванням структурних частинок речовини в просторі з утворенням структур, подібних до ґраток, у вузлах яких розміщені молекули, йони або атоми.

• Назви кристалічних ґраток залежать від того, які структурні частинки наявні в їх вузлах: молекулярні, йонні, атомні.

• Будова речовини та її властивості взаємозв’язані.

ЗАВДАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Сформулюйте визначення понять «хімічний зв’язок», «ковалентний неполярний зв’язок», «ковалентний полярний зв’язок», «йонний зв’язок».

2. Поясніть, чим відрізняються механізми утворення ковалентного неполярного й полярного зв’язків.

3. Поясніть, як утворюється йонний зв’язок, порівняйте його з ковалентним полярним.

4. Класифікуйте сполуки, записані формулами, на ковалентні неполярні, полярні та йонні: HF, F₂, KOH, ZnCl₂, Н₂, HNO₃, Cl₂, NaNO₃, НСl.

5. Охарактеризуйте відомі вам типи кристалічних ґраток і взаємозв’язок між будовою речовин та їх фізичними властивостями.