Номер 5, страница 28 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Проверьте свои знания. Параграф 5. Ковалентная химическая связь. Глава I. Строение веществ - номер 5, страница 28.

Условие.

5. Почему ковалентная связь преобладает в мире химических веществ?

Решение.

Решение 2.

Ковалентная связь является преобладающим типом химической связи в мире по несколь-ким фундаментальным причинам, связанным с природой самих атомов и разнообразием образуемых ими соединений. Основные факторы, объясняющие ее доминирование, следующие:

Распространенность неметаллов и их свойства

Ковалентная связь образуется, как правило, между атомами неметаллов. Эти элементы, такие как углерод (C), водород (H), кислород (O), азот (N), фосфор (P), сера (S) и галогены, широко распространены в природе и составляют основу большинства известных соединений. Атомы неметаллов имеют высокую электроотрицательность, то есть они сильно притягивают электроны и неохотно их отдают. Поэтому при взаимодействии двух атомов неметаллов ни один из них не может полностью забрать электрон у другого. Вместо этого они достигают стабильной электронной конфигурации (обычно октета электронов на внешней оболочке) путем обобществления валентных электронов, образуя общие электронные пары. Это и есть ковалентная связь. В отличие от этого, ионная связь требует наличия атомов с большой разницей в электроотрицательности (типично, металл и неметалл), а металлическая связь характерна только для металлов, что ограничивает их разнообразие по сравнению с ковалентными соединениями.

Уникальные свойства углерода

Основой огромного мира органической химии является элемент углерод. Атом углерода способен образовывать четыре прочные ковалентные связи. Что еще более важно, атомы углерода могут соединяться друг с другом, образуя длинные и разветвленные цепи, а также кольцевые (циклические) структуры. Эта способность к катенации (образованию цепей из одинаковых атомов) у углерода выражена сильнее, чем у любого другого элемента. Соединяясь с водородом, кислородом, азотом и другими элементами, углерод создает практически бесконечное разнообразие органических молекул, от простейшего метана ($CH_4$) до сложнейших белков и ДНК, которые являются основой жизни. Все эти соединения построены на основе ковалентных связей.

Образование разнообразных молекул и структур

Ковалентная связь приводит к образованию как отдельных, дискретных молекул (например, молекулы воды $H_2O$, углекислого газа $CO_2$, аммиака $NH_3$), так и гигантских кристаллических решеток, называемых атомными (например, алмаз (C), диоксид кремния ($SiO_2$)). Это разнообразие структур обуславливает огромное многообразие физических и химических свойств веществ: от газов (водород $H_2$) и жидкостей (вода $H_2O$) до очень твердых материалов (алмаз). Большинство веществ, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни (вода, сахар, пластмассы, ткани, бумага, пища), являются ковалентными соединениями.

Прочность и направленность связи

Ковалентные связи являются прочными и, в отличие от ненаправленных ионных и металлических связей, строго направленными в пространстве. Направленность означает, что связи образуются под определенными углами друг к другу (валентные углы), что задает строгую геометрию молекул. Эта определенная пространственная структура молекул во многом определяет их химические и биологические свойства (например, принцип "ключ-замок" в биохимии). Прочность связи обеспечивает стабильность огромного числа молекулярных соединений.

Ответ: Ковалентная связь преобладает в мире химических веществ, потому что она образуется между атомами наиболее распространенных элементов-неметаллов (включая углерод, водород, кислород, азот), которые не склонны отдавать электроны, а предпочитают их обобществлять для достижения стабильности. Уникальная способность углерода образовывать четыре прочные ковалентные связи с собой и другими элементами порождает огромное разнообразие органических соединений, составляющих основу жизни и многих современных материалов. Кроме того, ковалентная связь формирует как стабильные дискретные молекулы, так и гигантские атомные структуры, что приводит к широчайшему спектру веществ с различными свойствами.