Електронегативність. Типи хімічного зв’язку.

На хімічний зв’язок, особливо між атомами різних хімічних елементів дуже суттєво впливає така величина, як електронегативність.

Електронегативність – це умовна величина, яка характеризує здатність атома у сполуці притягувати до себе електрони.

Електронегативність змінюється періодично: вона зростає так само, як і неметалічні властивості хімічних елементів: зліва направо у періоді та знизу догори у головних підгрупах. Отже, чим правіше та вище у періодичній системі знаходиться елемент головної підгрупи (крім інертних газів), тим вища його електронегативність.

Видатний вчений Лайнус Полінг (США) експериментально визначив електронегативність атомів хімічних елементів і виразив її в умовних одиницях. Для найбільш поширених елементів маємо такий ряд електронегативностей:

4, 0 3, 5 3, 0 2, 8 2, 7 2, 6 2, 5 2, 2 2, 1 1, 8 1, 5 1, 2 1, 0 0, 9 0, 8 0, 7

F O N Cl Br S C P H Si Al Mg Ca Na K Cs

Залежно від значень електронегативності атомів можливі три випадки утворення хімічного зв’язку:

1) Хімічний зв’язок утворюють атоми з однаковою електронегативністю:

2, 1 2, 1

Н: Н

Оскільки електронегативність атомів однакова, спільна електронна пара розташована симетрично і рівномірно розподілена між обома атомами. Такий тип хімічного зв’язку називають ковалентний неполярний.

Ковалентний неполярний тип хімічного зв’язку існує у всіх простих речовинах-неметалах, наприклад кисень О₂, водень Н₂, азот N₂, хлор Cl₂, фосфор Р₄, сірка S₈, такі різновиди вуглецю С як алмаз та графіт та ін..

2) Хімічний зв’язок утворюють атоми з невеликою різницею електронегативностей (як правило це два різні атоми неметалічних елементів):

2, 1 2, 8

^δ + H: Сl ^{δ –}

У цьому випадку спільна електронна пара частково зміщується до атома з більшою електронегативністю і надає цьому атому частковий негативний заряд δ – («дельта мінус»). Відповідно на атомі з меншою електронегативністю виникає частковий позитивний заряд δ + («дельта плюс»). Оскільки на атомах виникають часткові протилежні заряди, або полярність, такий тип ковалентного зв’язку називається ковалентний полярний.

Ковалентний полярний тип хімічного зв’язку є найпоширенішим. Він існує у всіх сполуках між неметалічними елементами: H₂O, HCl, NH₃, CO₂, SO₃, HNO₃, H₂SO₄, PCl₅, CH₄, CH₃COOH і т.д.

3) Хімічний зв’язок утворюють атоми з великою різницею електронегативностей (як правило це атом металічного елементу та атом неметалічного елементу):

0, 9 2, 8

Na ⁺: Cl ^–

Внаслідок великої різниці електронегативностей між атомами, спільна електронна пара повністю зміщується до більш електронегативного атома. При цьому атоми перетворюються у заряджені частинки – йони. Атом, що втратив електрон, перетворюється на позитивно заряджений йон – катіон.

атом Натрію катіон Натрію

Na ⁰ - 1 e ^- → Na ⁺

₁₁ Na +11 11e^--) 2) 8) 1 → ₁₁ Na +11 10e^--) 2) 8) 0

11 p⁺ 1s² 2s²2p⁶ 3s¹ 11 p⁺ 1s² 2s²2p⁶ 3s⁰

Атом, що прийняв електрон, перетворюється на негативно заряджений йон – аніон.

атом Хлору аніон Хлору

Cl ⁰ + 1 e ^- → Cl ^-

₁₇ Cl +17 17e^--) 2) 8) 7 → ₁₇ Cl +17 18e^--) 2) 8) 8

17 p⁺ 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁵ 17 p⁺ 1s² 2s²2p⁶ 3s²3p⁶

Оскільки спільної електронної пари не існує, такий тип хімічного зв’язку, звичайно, не є ковалентним. Оскільки він виникає між зарядженими частинками, йонами, то дістав назву йонний хімічний зв’язок.

На відміну від ковалентного хімічного зв’язку, що існує за рахунок спільних електронних пар, йонний тип хімічного зв’язку існує за рахунок електростатичного притягання протилежно заряджених йонів.

Йонний тип хімічного зв’язку дуже поширений серед неорганічних речовин. Він виникає практично у всіх сполуках металічних елементів з неметалічними: оксиди Li₂O, CaO, луги NaOH, Ca(OH)₂, солі NaCl, K₂S, MgSO₄ і т.д.

Схема для визначення типу хімічного зв’язку у речовинах:

неметал - неметал метал - неметал

↓ ↓

ковалентний зв’язок йонний зв’язок

↓ ↓ NaF, CaBr₂, Li₂O

неполярний полярний

(якщо атоми (якщо атоми

одного елементу) різних елементів)

H₂, O₂, P₄ HCl, H₂O, PCl₅

Вправа. Складіть схеми утворення хімічного зв’язку у таких речовинах: Cl₂, O₂, N₂, HF, H₂O, NH₃, CH₄, CO₂, H₂S, SO₂, SO₃.

Вправа. Визначте тип хімічного зв’язку та покажіть зміщення електронних пар у таких речовинах: Br₂, HF, KI, H₂O, MgCl₂, S₈, NO₂, Na₂O, P₄, Li₃N, P₂S₅.

Вправа. Складіть схеми утворення таких йонів: Li⁺, Mg ²⁺, F ^-, O ^2-, N^3-, Al³⁺, K⁺, S^2-, Zn²⁺, Ca²⁺, P^3-, Fe²⁺, Fe³⁺, Br^-.