Что такое химическая связь и почему она возникает
Химическая связь — это взаимодействие, которое удерживает атомы в молекуле, кристалле или ионном соединении. Атомы соединяются потому, что так их внешние электронные слои становятся устойчивее. Чаще всего у атома на внешнем слое оказывается 8 электронов, как у благородного газа, а у водорода и гелия 2.
Чтобы дойти до такого слоя, атомы отдают электроны, принимают их или образуют общие электронные пары. От этого зависит вид связи. Поэтому для работы со связями нужно знать строение атома и число электронов на внешнем уровне, которое видно по номеру группы в периодической системе.
Типы химических связей: как отличить одну от другой
В 8 классе изучают четыре вида химической связи. Определять их удобно по тому, из каких элементов состоит вещество.
- Ионная связь — между металлом и неметаллом: NaCl, K₂S, CaF₂, BaCl₂. Металл отдаёт электроны и становится катионом, неметалл принимает их и становится анионом. Противоположные заряды притягиваются.
- Ковалентная неполярная связь — между одинаковыми неметаллами: H₂, Cl₂, O₂, N₂, O₃, P₄. Общая электронная пара находится посередине между атомами.
- Ковалентная полярная связь — между разными неметаллами: HCl, H₂O, NH₃, CH₄, SO₃. Общая электронная пара смещена к атому с большей электроотрицательностью, поэтому на нём возникает частичный отрицательный заряд.
- Металлическая связь — в металлах и сплавах: Cu, Fe, Al, Mg. Свободные электроны движутся между атомами-ионами всего кристалла.
Отдельно стоит водородная связь. Она возникает не внутри молекулы, а между молекулами, в которых водород соединён с кислородом, азотом или фтором: у воды, спиртов, кислот, аммиака. Это слабее ионной и ковалентной связи, но она заметно влияет на свойства вещества: вода, например, остаётся жидкостью при обычных условиях, хотя молекула у неё очень лёгкая.
От вида связи зависит и тип кристаллической решётки. У веществ с ионной связью решётка ионная, у металлов металлическая, у воды и кислорода молекулярная, у алмаза атомная.
Как определить вид связи: разбор задания по шагам
Типичное задание: выбрать два типа связи, которые есть в сульфате калия K₂SO₄, или указать связи в нескольких веществах. Разберём на своих примерах: CaCl₂, N₂, HBr, Mg, Na₂SO₄.
Шаг 1. Определи, из каких элементов состоит вещество: металл или неметалл.
Шаг 2. Примени правило:
- CaCl₂ — металл и неметалл, значит ионная связь (Ca²⁺ и два Cl⁻);
- N₂ — два одинаковых неметалла, ковалентная неполярная; в молекуле азота тройная связь: одна σ-связь и две π-связи;
- HBr — два разных неметалла, ковалентная полярная;
- Mg — простое вещество-металл, металлическая.
Шаг 3. Если в формуле есть группа атомов, например SO₄, NO₃, OH, смотри отдельно на связь внутри неё. В Na₂SO₄ между ионами Na⁺ и SO₄²⁻ связь ионная, а внутри сульфат-иона между серой и кислородом ковалентная полярная. Значит, в этом веществе есть сразу два типа связи. Так же решается задание про K₂SO₄: ответ б) и в).
Проверь ответ по условию: если просят вещества «только с ионной связью», сложные ионы с ковалентными связями внутри не подойдут.
Как образуются ионы: схемы для катиона и аниона
В заданиях просят записать механизм образования иона. Схема всегда одна: атом отдаёт или принимает электроны, и его заряд меняется.
- Катион металла: Mg⁰ − 2ē → Mg²⁺. У магния было 2 электрона на внешнем слое, он их отдал, и остался заполненный предыдущий слой, как у неона.
- Анион неметалла: O⁰ + 2ē → O²⁻. Кислороду не хватало двух электронов до восьми, он их принял, и слой стал таким же, как у неона.
Число отданных электронов у металлов главных подгрупп равно номеру группы, число принятых у неметаллов равно 8 минус номер группы. Для фосфора (группа V) это 3 электрона, значит P⁰ + 3ē → P³⁻. Для алюминия (группа III): Al⁰ − 3ē → Al³⁺. Связь заряда иона с валентностью помогает быстро составить формулу соединения.
Где ошибаются чаще всего
- Путают полярную и неполярную связь. Неполярная только между атомами одного элемента: O₃ и P₄ неполярные, а H₂O и HCl полярные. Если элементы разные, связь полярная.
- Считают, что у сложного вещества связь одного типа. В KClO₃, BaSO₄, NaOH есть и ионная связь, и ковалентная полярная. «Только ионные» — это BaCl₂ и NaI, где нет кислотных остатков.
- Называют водородной связь внутри молекулы воды. Связь O–H внутри молекулы ковалентная полярная. Водородная связь образуется между молекулами, и её нет в этане, бензоле, водороде или метане, потому что водород там не связан с O, N или F.
- Смешивают вид связи и тип решётки. Оксид цинка ZnO содержит металл, но решётка у него ионная, а не металлическая. Металлическая решётка бывает только у простых веществ-металлов и сплавов, например у магния.
Какие задания по теме присылают и как пользоваться страницей
Чаще всего присылают выбор из списка: два вещества с ионной связью, два ряда с ковалентной полярной или неполярной связью, типы связи в сульфате калия, вещества с водородной связью. Есть задания на схемы образования ионов (Mg²⁺, Al³⁺, O²⁻, P³⁻), на σ- и π-связи в молекулах азота и метаналя, на изоэлектронные молекулы и на роль водородной связи в природе.
Выше на странице найди задание, похожее на своё, и посмотри ход решения. Если похожего нет, сфотографируй своё задание и получишь решение с пошаговым объяснением. Для заданий про металлы и неметаллы пригодятся темы металлы и неметаллы.