Зв'язок між атомами є одним з основних понять хімії. Як правило, атоми об'єднуються в молекули, утворюючи різні типи хімічних зв'язків. Іонний зв'язок і ковалентний зв'язок є двома основними типами зв'язків у хімії. Але як зрозуміти, який зв'язок присутній в конкретному з'єднанні?
Іонний зв'язок виникає між атомами сильно електронегативних елементів і атомами слабо електронегативних елементів. В іонному зв'язку один атом віддає електрони іншому атому, що призводить до утворення позитивно іонізованих і негативно іонізованих атомів. Негативно іонізовані атоми утворюють аніони, а позитивно іонізовані атоми утворюють катіони. Для зарядів іонів характерно сильна взаємодія, що приводить до утворення кристалічної структури.
З іншого боку, ковалентний зв'язок виникає між атомами, які мають порівняно близькі значення електронегативності. У цьому типі зв'язку атоми обмінюються парами електрони, щоб досягти стану октету, тобто заповнити свою валентну оболонку. В результаті обміну електронами утворюються пари електронів, які називаються ковалентними зв'язками. Ковалентні зв'язки зазвичай характеризуються відсутністю заряду, атоми залишаються нейтральними і утворюють молекулу.
Основні ознаки іонного зв'язку
Основними ознаками іонного зв'язку є:
| Ознак | Опис |
|---|---|
| Електронегативність | Різниця електронегативності атомів, що утворюють зв'язок, повинна бути більше 1,7. |
| Утворення іонів | У процесі утворення іонного зв'язку, один з атомів віддає електрони іншому атому, утворюючи позитивний і негативний іони. |
| Електростатична взаємодія | Іони з протилежними зарядами притягуються один до одного силою електростатичної взаємодії. |
| Кристалічна структура | Іонні сполуки утворюють кристалічну структуру з регулярно розташованих позитивних і негативних іонів. |
| Розчинність | Іонні сполуки зазвичай добре розчиняються у воді та інших полярних розчинниках. |
Основні ознаки іонного зв'язку дозволяють відрізнити її від ковалентного зв'язку, яка виникає між атомами з більш близькими значеннями електронегативності і в результаті утворюються неполярні або полярні молекули.
Різниця електронегативності елементів
В іонному зв'язку різниця електронегативності між елементами є значною. Один елемент, сильно електронегативний, забирає електрони в іншого елемента, слабо електронегативного. В результаті утворюється позитивний і негативний іон, що володіють протилежними зарядами і притягуються один до одного силою електростатичного тяжіння.
У ковалентному зв'язку різниця електронегативності між елементами є незначною або відсутня. У цьому типі зв'язку електрони між атомами розділяються порівну і утворюють спільні електронні пари. Таке розділення електронів дозволяє атомам досягти найбільш стабільного стану. Утворення молекули відбувається завдяки взаємодіям цих спільних електронних пар і зарядів ядер.
Різницю електронегативності можна визначити за допомогою різних шкал, таких як шкала Полінга або шкала Маллінського-Оборінського. У таблиці Менделєєва наведені значення електронегативності для кожного елемента.
Отже, різниця електронегативності елементів є важливою ознакою, яка відрізняє іонний зв'язок від ковалентного. Якщо різниця електронегативності між елементами речовини більше 1,7, то зв'язок є іонної. Якщо різниця електронегативності становить від 0 до 1,7, то це ковалентний зв'язок.
Утворення іонних кристалічних решіток
При утворенні іонної кристалічної решітки іони впорядковуються в певному порядку, утворюючи регулярні структури. Одні іони займають позиції катіонів, інші – аніонів. Кристалічна решітка іонів має високий ступінь впорядкованості і має характерні геометричні форми.
Іонні кристалічні решітки мають ряд характерних властивостей. Вони, як правило, тверді, крихкі і мають високу температуру плавлення і кипіння. Це пов'язано з сильними електростатичними взаємодіями між іонами та їх упорядкованим розташуванням у решітці.
Іонні кристалічні решітки мають хорошу провідність електричного струму в розплавленому або розчиненому стані, але погано проводять струм у твердому стані. Це пояснюється тим, що в розплавленому або розчиненому стані іони можуть вільно переміщатися, забезпечуючи проходження електричного струму. У твердому стані ж іони вже не можуть так вільно рухатися.
Таким чином, утворення іонних кристалічних решіток є важливою ознакою іонного зв'язку і обумовлює ряд характерних властивостей іонних сполук.
Властивості іонних сполук. Електролітичність
Електролітичність означає здатність іонної сполуки проводити електричний струм. Іонні сполуки мають високу електролітичність, так як іони, що утворюють ці сполуки, можуть переміщатися в розчині і проводити електричний струм.
Коли іонна сполука розчиняється у воді, її іони відокремлюються і стають рухливими. Катіони та аніони рухаються в розчині, створюючи електричний струм. Таким чином, розчинення іонної сполуки у воді призводить до утворення електролітичного розчину.
Електроліти можуть бути сильними і слабкими, залежно від ступеня розчинності іонної сполуки. Сильні електроліти повністю дисоціюють в розчині, тобто всі їх іони стають рухливими. Слабкі електроліти дисоціюються лише частково, залишаючи частину іонів у нереактивному стані.
Електролітичність іонних сполук має важливе значення не тільки в хімічних реакціях, але і в біологічних процесах. Багато процесів в клітинах організмів засновані на передачі іонів через клітинні мембрани, яка відбувається завдяки електролітичним розчинів.
| Властивості іонних сполук: | Електролітичність |
|---|---|
| Провідність електричного струму в розчині | Високий |
| Розчинність у воді | Зазвичай висока |
| Часткова або повна дисоціація в розчині | Залежить від конкретного з'єднання |
Основні ознаки ковалентного зв'язку
- Рівноправність атомів: у ковалентному зв'язку електрони спільні для обох атомів, що робить їх рівноправними учасниками хімічного зв'язку.
- Загальна електронна пара: атоми в ковалентному зв'язку ділять одну або кілька пар електронів, утворюючи загальну електронну хмару, яка зв'язує атоми.
- Утворення молекули: ковалентний зв'язок дозволяє атомам об'єднуватися в молекули, утворюючи стабільні та індивідуальні хімічні сполуки.
- Сила зв'язку: ковалентний зв'язок, як правило, сильний, оскільки атоми в загальній електронній хмарі утримуються сильними кулонівськими силами.
- Поляризованість зв'язку: ковалентний зв'язок може бути поляризованим, якщо електрони провідності сильніше притягуються одним атомом і утворюють більш виражений полюс зв'язку.
- Геометрія молекули: зв'язки в ковалентних сполуках можуть утворювати різні геометричні конфігурації, залежно від кількості та типу зв'язків.
З огляду на ці основні ознаки, можна виділити ковалентний зв'язок і відрізнити її від інших видів хімічних зв'язків.