Типы химических связей между элементами в минералах

Ионная связь образуется за счет электростатического (кулоновского) притяжения противоположно заряженных ионов, например электроположительного ^+ и электроотрицательного С1~ в НаС1, ионов Са2+ иР" в СаР2- Сила электростатического притяжения ионов и стабильность таких молекул зависят от заряда ионов и их размеров: чем больше заряд и меньше ион, тем прочнее он связан со своим соседом.

Ковалентная связь в молекулах газов типа СЬ осуществляется за счет обобществления внешних электронов у электронейтральных атомов. Хлор находится в третьем периоде таблицы химических элементов под номером 17, т.е. в состав его атома входят 17 электронов. Для нейтрального атома хлора запишем распределение электронов по орбита-лям: 1522«22р6Зв2Зр5, т.е. нейтральный атом С1 имеет семь внешних электронов. Ближайший к нему инертный газ аргон Аг имеет максимально устойчивую для элементов третьего периода внешнюю оболочку из восьми электронов (3523р6). Выше, на схеме образования молекулы СЬ, видно, что каждый атом хлора становится обладателем восьми внешних электронов, т.е. атом хлора в молекуле С1г находится в устойчивом состоянии. В результате молекула СЬ стабильна, ковалентная связь обеспечивает ее прочность.

Металлическая связь характерна для меди, золота и других типичных металлов. Их атомы, как известно, имеют в изолированном состоянии (в идеальном газе) крупные размеры (теоретический радиус атома золота 0, 144 нм, меди 0, 128 нм), а внешние электроны слабо связаны с ядром. В кристаллической решетке металлов внешние электроны свободно перемещаются в пространстве между атомами (они образуют так называемый электронный газ), обеспечивая им характерные свойства—высокие электро- и теплопроводность, хорошую ковкость.

Существует еще один идеализированный тип химической связи, которую называют вандерваальсовой (это так называемая остаточная химическая связь). Возьмем такой пример. В сжиженном газе СЬ между атомами С1 в молекуле связь ковалентная, каждая молекула сама по себе электронейтральна, но на очень короткое время она может превращаться в слабый диполь за счет случайного неравномерного распределения электронов во внешней оболочке молекулы СЬ- Тогда соседние диполи СЬ в жидкости будут взаимодействовать друг с другом. Эти случайные (остаточные) силы и носят название вандерваальсовых сил. Они очень малы. Поэтому жидкий хлор может существовать только при температуре ниже —102°С.

Рассмотренные выше идеализированные и простейшие схемы лежат в основе представлений о реальных химических связях между атомами в бесконечном пространстве кристаллической решетки минералов. В ней все атомы взаимодействуют со своими соседями, а те, в свою очередь, со своими собственными соседями. В результате возникает общее кристаллическое пространство взаимодействующих атомов, коротко его называют кристаллическим полем.