Типы химической связи. Существуют различные теории образования ХС

Существуют различные теории образования ХС. Создатели одной из первых теорий ХС обратили внимание на то, что наиболее устойчива и химически инертна 8 электронная оболочка р-элементов 8 группы. По этой теории (Льюиса и Косселя) при образовании ХС атом стремиться отдать, принять или разделить электроны так, чтобы у каждого атома была устойчивая 8-электронная оболочка. Например, при образовании молекулы NaF натрий, отдавая электрон, приобретает 8- электронную оболочку и превращается в катион натрия Na⁺. Фтор, принимая электрон, приобретает 8-электронную оболочку и превращается в анион фтора F^-.Между катионом натрия и анионом фтора образуется ионная связь.

По другой теории ХС - теории валентности - каждой связи между атомами соответствует одна электронная пара. В зависимости от способа ее образования из электронов связываемых атомов выделяют ионную, ковалентную и координационную связь.

Если электронная пара полностью принадлежит одному из атомов (который становится анионом), образуется ионная связь. Ионная связь – связь, обусловленная кулоновскими силами притяжения противоположно заряженных ионов (катиона и аниона). Ионная связь наиболее ярко проявляется в склонности соединений с этой связью к образованию кристаллических решеток, в узлах которых каждый ион окружен максимально возможным числом ионов противоположного заряда.

Cоединения с ионной связью образуют элементы основных подгрупп 1 и 7 групп ПСЭ (NaCl, KF и др.)

Наиболее важное отличие соединений с ионной связью от соединений с ковалентными связями – способность к диссоциации на ионы в растворах полярных растворителей, например в воде.

Если электронная пара принадлежит обоим атомам, образуется ковалентная связь. Ковалентная связь – связь за счет пары электронов, принадлежащих вступающим в связь атомам. Если эта пара равно удалена от обоих атомных центров – связь ковалентная неполярная, если пара электронов смещена в сторону более электроотрицательного элемента – ХС полярная Полярную связь можно рассматривать как промежуточную между неполярной и ионной ХС. Чем больше разность электроотрицательностей (Ñ ЭО) элементов, участвующих в связи, тем связь более ионная. Ñ ЭО = 0; связь – ковалентная неполярная.

Координационная связь по донорно-акцепторному механизмуобразуется за счет пары электронов донора электронов и свободной атомной орбитали акцептора электронов. Такая ХС существует в комплексных соединениях. Простейшее комплексное соединение – катион аммония NH₄⁺. Донорами электронов могут быть не участвующие в образовании ХС электронные пары анионов или молекул. Так в молекуле воды есть две электронные пары, не участвующие в образовании ковалентной неполярной связи внутри молекулы. Поэтому вода участвует в образовании аквакомплексов типа [Co(H₂O)₆]³⁺.

По числу образующих ХС электронных пар, ковалентную и координационную связь подразделяют на простую (ХС за счет одной пары электронов) и кратную – двойную, тройную, четверную.

Связь, в которой электронная пара распределена между двумя атомами, называют двухцентровой. Однако существуют многоцентровая ХС, в которой электронная пара распределена в пространстве трех и большего числа атомных центров молекул, ионов, радикалов. К такому типу связи относится водородная и металлическая связи.

Водородная связь – связь между водородом и наиболее электроотрицательными элементами – фтором, хлором, кислородом, азотом. Водородную связь можно рассматривать как частный случай слабой ковалентной связи.

В неорганических соединениях водородная связь существует между молекулами, которые за счет нее объединяются в ассоциаты из множества молекул. Наличие водородной связи отражается на физико-химических свойствах материалов.

В органических соединениях водородные связи, существующие внутри одной молекулы, играют исключительно важную роль при формировании структур белков, полисахаридов и др. Водородные связи между соответствующими парами пуриновых и пиримидиновых оснований ДНК определяют образование двойной спирали ДНК, и следовательно, природу генетического кода.

Наличие дополнительной водородной связи в молекулах усиливает их прочность, несмотря на то, что водородная связь менее слабая по сравнению с обычной ковалентной связью.

Металлическая связь – связь, обусловленная перемещением валентных электронов металла во всем пространстве кристаллической решетки, образуемой его положительными ионами. Она играет главную роль во всем многообразии физико-химических свойств металлов.