Ковалентная полярная связь. Электроотрицательность

Основной особенностью ковалентной полярной связи является то, что она образуется между атомами различных неметаллов. Как, например, в молекуле HCl. У атома водорода в нашем случае один неспаренный электрон, ему до завершения внешнего энергетического уровня не хватает одного электрона. У атома хлора семь электронов на внешнем уровне, один из которых неспаренный, ему тоже не хватает одного электрона до завершения уровня. Тогда атом водорода и атом хлора объединяют свои неспаренные электроны и между ними образуется химическая связь. Эту связь тоже можно изобразить в виде чёрточки.

Образовавшаяся общая электронная пара не в равной степени будет принадлежать этим атомам. Для этой оценки используют понятие электроотрицательности. Электроотрицательность (ЭО) – способность атомов химического элемента притягивать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи.

Электроотрицательность служит характеристикой металличности и неметалличности химических элементов. Первое место по электроотрицательности занимает фтор, он же самый неметаллический, второе место занимает кислород и третье – азот.

Т.к. электроотрицательность – мера металличности, то она, как правило, по периодам и группам изменяется в той же последовательности, т.е. в периодах слева направо увеличивается, а в группах сверху вниз уменьшается.

Посмотрев на молекулу HCl, можно с уверенностью определить, что в данной молекуле более электроотрицательный атом хлора, поэтому общая электронная пара будет смещена больше к нему. В результате этого, на атомах появляются частичные заряды. Смещение электронной плотности показывается стрелкой, а частичные заряды буквой дельта. В молекуле появляется два полюса: положительный и отрицательный, поэтому такую связь называют полярной.

Механизм образования связей в молекуле воды (Н₂О)

Водород – элемент IA группы, значит, у него один электрон, который участвует в образовании химической связи. У второго атома водорода тоже один электрон, который участвует в образовании химической связи. Атом кислорода находится в VIA группе, поэтому у него на внешнем уровне 6 электронов, а число неспаренных находим по формуле 8 – 6 = 2. Эти два электрона и будут участвовать в образовании химической связи. Неспаренные электроны объединяются и образуется две общие электронные пары. Из этих атомов более электроотрицательный кислород, поэтому именно к нему будут смещены общие пары электронов и молекула будет полярной, связь – ковалентной полярной.

Доказано, что молекула воды на самом деле имеет не линейное строение, а угловое. В этой молекуле атом водорода связан только одной связью с кислородом, а кислород двумя связями с атомами водорода. Это число ковалентных связей, которыми атом одного химического элемента связан с атомами этого же или других элементов, называется валентностью.

Условно валентность обозначается черточкой, когда необходимо записать структурные формулы. Например, в молекуле NH₃, атом азота связан с тремя атомами водорода. Поэтому говорят, азот трехвалентен. В молекуле СН₄ четырехвалентный углерод связан с одновалентными атомами водорода.

Следует различать элементы с постоянной и переменной валентностью. Элементами с постоянной валентность являются:

·              H, Cl, F – одновалентные,

·              О – двухвалентный,

·              B, Al – трехвалентные.

Элементы с переменной валентностью: S, N, C, P и др.

Для вывода формулы соединения азота с кислородом, где азот четырехвалентен, нужно сделать так: записываем знаки NO. Над знаками элементов ставим валентности римскими цифрами. У азота она дана по условию – четыре, у кислорода она постоянная и равна двум. Найдем наименьшее общее кратное между валентностями. Наименьшее общее кратное равно четырем. Разделим наименьшее общее кратное на валентности и получим индексы. Четыре делим на четыре будет единица, помните, индекс единица не ставится, затем четыре делим на два, будет два, следовательно, индекс у кислорода будет два.

Аналогично поступают, когда по формуле, необходимо найти валентности элементов. Определим валентность фосфора в соединении Р₂О₃. У кислорода, как нам известно, валентность постоянная и равна двум. Определим число валентностей всех атомов кислорода, для этого 2 умножим на три, будет шесть. Разделим шесть на число атомов фосфора, т.е. на два, в результате будет три, значит, валентность фосфора в нашем случае равна трем.