Краткий конспект по химии 11 класс габриелян параграф 5 ковалентная химическая связь

Краткий ответ

Ковалентная связь — это связь, при которой два атома обобществляют электронную пару. Она может быть неполярной и полярной, одинарной, двойной и тройной; в ней различают \(\sigma\)- и \(\pi\)-связи. Важнейшие характеристики — длина, энергия, насыщаемость и направленность. Пространственное строение молекул объясняют гибридизацией орбиталей.

Конспект по параграфу

1. Причина образования. Атомы стремятся завершить внешний энергетический уровень. Вместо полной передачи электронов, как при ионной связи, они могут обобщить электроны и «поделиться» ими.

2. Механизмы образования.

   • Обменный: каждый атом даёт по одному неспаренному электрону: \[ \mathrm{H\cdot + \cdot H \rightarrow H_2} \]
   • Донорно-акцепторный: донор предоставляет готовую электронную пару, а акцептор — свободную орбиталь: \[ \mathrm{NH_3 + H^+ \rightarrow NH_4^+} \] В ионе \(\mathrm{NH_4^+}\) все четыре связи фактически равноценны.

3. Кратность связи — число общих электронных пар:

   • одинарная — одна пара (\(\mathrm{H_2}\), \(\mathrm{Cl_2}\), \(\mathrm{HCl}\));
   • двойная — две пары (\(\mathrm{O_2}\), \(\mathrm{C_2H_4}\));
   • тройная — три пары (\(\mathrm{N_2}\), \(\mathrm{C_2H_2}\)).

   Чем больше кратность, тем короче и прочнее связь.

4. Полярность.

   • Неполярная — между одинаковыми атомами: \(\mathrm{H_2}\), \(\mathrm{Cl_2}\), \(\mathrm{O_2}\).
   • Полярная — между разными атомами: \(\mathrm{HCl}\), \(\mathrm{H_2O}\), \(\mathrm{NH_3}\). Электронная плотность смещается к более электроотрицательному атому.
   • При очень большой разности электроотрицательностей ковалентная полярная связь приближается к ионной.

5. \(\sigma\)- и \(\pi\)-связи.

   • \(\sigma\)-связь возникает при перекрывании орбиталей вдоль линии, соединяющей ядра. Она прочнее.
   • \(\pi\)-связь возникает при боковом перекрывании \(p\)-орбиталей; она менее прочная.
   • Одинарная связь — только \(\sigma\). Двойная — \(\sigma+\pi\). Тройная — \(\sigma+2\pi\).

6. Свойства ковалентной связи.

   • Длина — расстояние между ядрами; чем короче связь, тем она прочнее.
   • Энергия — энергия, необходимая для разрыва связи; характеризует прочность.
   • Насыщаемость — атом образует ограниченное число связей.
   • Направленность — перекрывание орбиталей происходит в определённых направлениях, поэтому молекулы имеют определённую форму.

7. Гибридизация и геометрия молекул.

   • \(sp^3\) — тетраэдр, угол около \(109,5^\circ\): \(\mathrm{CH_4}\).
   • \(sp^2\) — плоский треугольник, угол \(120^\circ\): \(\mathrm{C_2H_4}\), \(\mathrm{BF_3}\).
   • \(sp\) — линейная форма, угол \(180^\circ\): \(\mathrm{C_2H_2}\), \(\mathrm{BeCl_2}\).

8. Практическое следствие. Вещества с ковалентными связями и молекулярной решёткой легкоплавки и летучи (\(\mathrm{H_2O}\), \(\mathrm{CO_2}\)). Вещества с атомной решёткой тугоплавки и твёрды (алмаз, \(\mathrm{SiO_2}\), \(\mathrm{SiC}\)).

Как понять принцип

• Число ковалентных связей атома обычно равно числу его неспаренных электронов: у азота — три, у углерода в возбуждённом состоянии — четыре.
• Полярность определяй по разности электроотрицательностей атомов.
• Форму молекулы и углы между связями объясняй типом гибридизации.

Проверка

• \(\mathrm{Cl_2}\): связь ковалентная неполярная, одинарная, только \(\sigma\).
• \(\mathrm{HCl}\): связь ковалентная полярная, одинарная, \(\sigma\).
• \(\mathrm{N_2}\): связь ковалентная неполярная, тройная: одна \(\sigma\) и две \(\pi\).
• \(\mathrm{NH_4^+}\): одна из связей образована по донорно-акцепторному механизму.