Электроотрицательность. Ионная связь

Существуют две разновидности ковалентной связи: полярная и неполярная.

Связь между атомами одного и того же элемента неполярная – общая электронная пара находится на одинаковом расстоянии от ядер обоих атомов. Примером являются молекулы Н₂, О₂, N₂, J₂.

Связь между атомами разных элементов, из-за различий размеров атомов и значений электроотрицательностей, преимущественно полярная.

Электроотрицательность характеризует способность атома удерживать электрон.

В периодах по мере увеличения электронов на внешнем уровне усиливается притяжение электронов к ядру, что сопровождается уменьшением радиуса атомов, и как следствие увеличением значений электроотрицательностей атомов химических элементов.

В группах по мере увеличения номера энергетического уровня увеличивается расстояние между ядром и валентными электронами и как следствие значения электроотрицательностей уменьшаются. Фтор обладает самым высоким, а щелочные металлы наименьшим значением электроотрицательностей (смотри приложение).

При образования ковалентной связи между атомами, имеющими разные значения электроотрицательности, образующаяся электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного атома. Такое смещение электронной пары получило название поляризации. Атом, в сторону которого сместилась общая пара электронов, поляризуется отрицательно и наоборот.

Степень полярности связи характеризует дипольный момент m (размерность Д, дебай). Дипольный момент определяется произведением величины заряда q на расстояние l между центрами зарядов: m = q×l. Дипольный момент – векторная характеристика и его изображают стрелкой, имеющей направление от минуса к плюсу.

Чем больше различаются электроотрицательности двух атомов, образующих молекулу, тем больше дипольный момент связи и её полярность. Для полярных молекул m > 0 и достигает значений 3.5 – 4.0 Д.

При существенной разности электроотрицательностей (DX) связанных атомов, когда DX > 2.8, электронная пара максимально смещается в сторону атома с наибольшей электроотрицательностью и атомы превращаются в заряженные частицы – ионы.. В последнем случае связь между атомами становится ионной.

Ионная связь – связь, образованная за счет сил электростатистического притяжения между ионами.

Так, образование хлорида натрия можно представить следующей схемой. Атом элемента натрия, характеризующегося сравнительно невысоким значением электроотрицательности, легко теряет внешний электрон, приобретая при этом электронную конфигурацию инертного газа (неона):

₁₁Na: 1s²2s²2p⁶3s¹ → ₁₁Na⁺: 1s²2s²2p⁶ + ē

Атом электроотрицательного элемента хлора, обладающего значительным сродством к электрону, напротив способен принять на внешний уровень дополнительный электрон, также приобретя электронную конфигурацию инертного газа (аргона):

₁₇Cl: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵ + ē → ₁₇Cl^-: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁶

За счёт электростатического притяжения между образовавшимися ионами и возникает ионная связь, т.е. образуется кристаллическая решётка хлорида натрия (в твёрдом состоянии) либо молекулы NaCl (в парах).

В противоположность ковалентной связи, ионная связь не обладает направленностью, поскольку электрическое поле, создаваемое ионом, имеет сферическую симметрию, и сила притяжения к данному иону других ионов противоположного заряда зависит только от зарядов этих ионов и расстояния между ними. Ионная связь также не обладает насыщаемостью, так как к одному иону может притягиваться любое число ионов противоположного знака. Соблюдается лишь равенство суммы зарядов всех положительных и отрицательных ионов в ионном соединении, поскольку соединение в целом электронейтрально.

Экспериментальные данные показывают, что идеальная ионная связь с полным переходом валентных электронов от одного атома к другому не осуществляется даже в случае пары щелочной металл – галоген. Так, в хлориде натрия связь лишь примерно на 80 % ионная. Однако в качестве удобного приближения («ионная модель») принято считать ионными соединения между самыми электроположительными и самыми электроотрицательными элементами. По мере уменьшения разности значений электроотрицательностей атомов полнота перехода электронных облаков от одного атома к другому сокращается, и связь всё более отклоняется от ионной в сторону ковалентной.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: