Номер 1, страница 19 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I. Ковалентная химическая связь. Глава I. Строение веществ - номер 1, страница 19.

Условие.

1. Ковалентная, или атомная, химическая связь — это

Решение.

Решение 2.

Ковалентная связь (также называемая атомной связью) — это вид химической связи, который возникает в результате образования одной или нескольких общих электронных пар между двумя атомами. Этот тип связи является фундаментальным для понимания строения большинства молекул, особенно в органической химии, и веществ с атомной кристаллической решёткой (например, алмаз, кремний).

Механизмы образования ковалентной связи

Существует два основных механизма формирования ковалентной связи:

1. Обменный механизм. Это наиболее распространённый путь, при котором каждый из взаимодействующих атомов предоставляет по одному неспаренному электрону из своей валентной оболочки для создания общей электронной пары. Например, образование молекулы водорода $H_2$ можно представить схемой: $H \cdot + \cdot H \longrightarrow H:H$.

2. Донорно-акцепторный механизм. В этом случае один атом, называемый донором, предоставляет готовую электронную пару, а другой атом, называемый акцептором, предоставляет для неё свободную (вакантную) орбиталь. Связь, образованная по такому механизму, по своим свойствам не отличается от связи, образованной по обменному механизму. Классический пример — образование иона аммония $NH_4^+$ из молекулы аммиака $NH_3$ и иона водорода $H^+$: $H_3N: + H^+ \longrightarrow [H_3N \rightarrow H]^+$.

Классификация ковалентных связей

Ковалентные связи можно классифицировать по нескольким ключевым параметрам.

По полярности:

В зависимости от того, как общая электронная пара распределена между атомами, связь может быть неполярной или полярной. Это определяется разностью электроотрицательностей ($\Delta$ЭО) связываемых атомов.

- Неполярная ковалентная связь. Образуется между атомами с одинаковой электроотрицательностью ($\Delta$ЭО = 0), как правило, между атомами одного и того же химического элемента. Электронная плотность общей пары распределена симметрично. Примеры: $H_2$ (H–H), $Cl_2$ (Cl–Cl), $O_2$ (O=O).

- Полярная ковалентная связь. Образуется между атомами с различной электроотрицательностью (0 < $\Delta$ЭО < 1.7-2.0). Общая электронная пара смещена в сторону более электроотрицательного атома, что приводит к возникновению на нём частичного отрицательного заряда ($\delta-$), а на менее электроотрицательном атоме — частичного положительного заряда ($\delta+$). Молекула в целом остается электронейтральной. Примеры: фтороводород $H^{\delta+}-F^{\delta-}$, вода $H_2O$, аммиак $NH_3$.

По кратности (числу общих электронных пар):

- Одинарная связь. Образована одной общей электронной парой. Это всегда $\sigma$-связь (сигма-связь), которая формируется при осевом перекрывании атомных орбиталей. Она является самой длинной и наименее прочной по сравнению с кратными связями между теми же атомами. Пример: связь $C-C$ в этане $C_2H_6$.

- Двойная связь. Образована двумя общими электронными парами. Состоит из одной $\sigma$-связи и одной $\pi$-связи (пи-связи). $\pi$-связь образуется при боковом перекрывании p-орбиталей. Двойная связь короче и прочнее одинарной. Пример: связь $C=C$ в этилене $C_2H_4$.

- Тройная связь. Образована тремя общими электронными парами. Состоит из одной $\sigma$-связи и двух взаимно перпендикулярных $\pi$-связей. Это самая короткая и самая прочная из связей между двумя данными атомами. Пример: связь $N \equiv N$ в молекуле азота $N_2$.

Основные свойства ковалентной связи

Ключевые характеристики, определяющие поведение и структуру молекул:

- Насыщаемость. Атомы могут образовывать строго ограниченное число ковалентных связей, которое соответствует их валентности.

- Направленность. Ковалентные связи имеют определенную ориентацию в пространстве, так как они образуются в направлении максимального перекрывания валентных электронных орбиталей. Это свойство определяет пространственную геометрию молекул (например, тетраэдрическую для метана $CH_4$, угловую для воды $H_2O$).

- Поляризуемость. Способность электронной системы связи деформироваться (смещаться) под влиянием внешнего электрического поля, что влияет на межмолекулярные взаимодействия.

- Энергия связи и длина связи. Энергия связи — это мера её прочности (энергия, необходимая для разрыва связи). Длина связи — это среднее расстояние между ядрами связанных атомов. Эти параметры взаимосвязаны: чем выше кратность связи, тем больше её энергия и меньше её длина.

Ответ: Ковалентная, или атомная, химическая связь — это связь между атомами, осуществляемая за счёт образования общих (обобществлённых) электронных пар. Она возникает преимущественно между атомами неметаллов. Ключевыми характеристиками ковалентной связи являются её полярность (неполярная или полярная, в зависимости от разности электроотрицательностей атомов), кратность (одинарная, двойная, тройная), а также свойства направленности в пространстве, насыщаемости, поляризуемости, определённые значения энергии и длины.