В химии существуют различные типы химических связей, которые обусловливают структуру и свойства веществ. Ковалентная и ионная связь являются двумя из самых распространенных типов химических связей. Несмотря на то, что оба типа связей основаны на силе притяжения между атомами, они имеют ряд существенных отличий.
В ионной связи атомы образуются путем передачи или приема электронов. Один атом отдает один или несколько электронов другому атому, что приводит к образованию положительно и отрицательно заряженных ионов. Эти ионы притягиваются друг к другу силой электростатического притяжения, создавая устойчивое вещество. В ковалентной связи, с другой стороны, атомы делят электроны, образуя совместное электронное облако. Таким образом, электроны между атомами могут находиться в более чем одном электронном облаке.
Отличие между ионной и ковалентной связью также заключается в природе образующихся ионов и молекул. В ионной связи атомы обычно являются металлами и неметаллами, что приводит к образованию молекул с ионными зарядами. С другой стороны, ковалентная связь образуется между неметаллами, и она приводит к образованию молекул с нейтральными зарядами. Например, ионная связь образуется между натрием и хлором в формировании хлорида натрия, когда натрий отдает электрон хлору.
Ковалентная и ионная связи имеют различные свойства и особенности. Ионные соединения, такие как хлорид натрия, обычно имеют высокую температуру плавления и кипения, и они являются твёрдыми и ломкими веществами. Ковалентные соединения, например, молекула воды, имеют более низкую температуру плавления и кипения, и они могут существовать в разных фазах. Они также обладают меньшей проводимостью электрического тока по сравнению с ионными соединениями, потому что электроны общие между атомами вместо ионов.
Определение связи
Ковалентная связь формируется, когда электроны оболочек двух атомов перекрываются и образуют общую пару электронов. Такая связь обычно образуется между неметаллами. Ковалентная связь очень сильная и может образовывать молекулы различной сложности.
Ионная связь образуется между атомами с различными зарядами – положительным и отрицательным. Ионы могут притягивать друг друга благодаря их противоположным зарядам, образуя кристаллическую решетку. Ионная связь является более слабой, чем ковалентная, но часто участвует в образовании некоторых соединений.
Определение ковалентной связи
Атомы, образующие ковалентную связь, стараются достичь полностью заполненной внешней оболочки электронами. Для этого они могут делить пары электронов друг с другом – электроны испытывают влечение к ядрам обоих атомов и образуют общую область электронной плотности между атомами.
Ковалентная связь обычно образуется между неметаллами и веществами с высокой электроотрицательностью. Этот тип связи обеспечивает структурную стабильность и определяет химические и физические свойства молекул.
| Основные характеристики ковалентной связи: |
|---|
| 1. Дрейф электронов между атомами |
| 2. Жесткость и прочность связи |
| 3. Образование однородных молекул |
| 4. Образование молекул различных размеров и форм |
| 5. Образование неметаллических и неэлектролитических соединений |
Определение ионной связи
Ион — это атом или группа атомов, которые приобрели или потеряли один или несколько электронов. Положительно заряженные ионы называют катионами, а отрицательно заряженные — анионами.
Ионная связь образуется, когда атом, обладающий низкой электроотрицательностью, отдает один или несколько своих электронов атому с более высокой электроотрицательностью. Таким образом, образуются ионы разного заряда, которые притягиваются друг к другу под действием электростатических сил.
Основные компоненты ионной связи — катион и анион. Катион обычно является металлом, который способен легко отдавать электроны, тогда как анион — неметалл или группа атомов, способных легко принимать электроны. Заряд катиона равен положительному заряду ионизированного атома, а заряд аниона равен отрицательному заряду ионизированного атома.
Ионная связь обладает высокой прочностью и жесткостью, что делает ее основой для образования кристаллических сеток в ионных соединениях. Соединения, образованные ионной связью, обычно обладают высокими температурными и точками плавления.
Примерами соединений, образованных ионной связью, являются хлорид натрия (NaCl), где натрий отдает электрон и становится катионом, а хлор принимает электрон и становится анионом, и сульфат меди (CuSO4), где ион меди становится катионом, а сульфат становится анионом.
Образование связи
Ковалентная связь образуется между атомами, когда два атома делят электроны. Это происходит, когда эти атомы имеют незаполненные валентные оболочки и между ними существует потенциал для обмена электронами.
Ионная связь образуется между атомами, когда один атом отдает один или несколько электронов другому атому. Это происходит, если один атом имеет большую аффинность к электронам, чем другой атом. При этом образуется положительный ион (катион) и отрицательный ион (анион), которые притягиваются друг к другу и образуют ионную связь.
Ковалентная связь характеризуется равным или близким к равному распределением электронной плотности между атомами, что приводит к образованию молекул.
Ионная связь характеризуется неравным распределением электронной плотности между атомами, что приводит к образованию ионных решеток, состоящих из положительных и отрицательных ионов, которые притягиваются друг к другу из-за разности зарядов.
Образование ковалентной связи может протекать по механизму общего электронного пула или по механизму потери и присоединения электронов. В случае общего электронного пула, электроны делятся между атомами без изменения своей принадлежности, образуя общий облако электронов. В случае потери и присоединения электронов, один атом отдает электрон(ы), становясь положительным ионом, а другой атом присоединяет электрон(ы), становясь отрицательным ионом.
Ковалентная связь
В ковалентной связи электроны между атомами образуют общие пары, так называемые электронные пары. Эти пары электронов существуют в пространстве между атомами и создают область повышенной электронной плотности, которая привлекает ядра атомов друг к другу.
Ковалентная связь может быть однородной и полюсной. В случае однородной ковалентной связи электроны равномерно распределены между атомами. В случае полюсной ковалентной связи электроны проводимы лучше в одном направлении, что создает разность зарядов между атомами.
Ковалентная связь обычно образуется между неметаллическими атомами и может создаваться одиночной, двойной или тройной связью, в зависимости от количества общих электронных пар. Ковалентная связь играет ключевую роль в формировании молекул и существовании большинства органических и неорганических соединений.
Ионная связь
Вещества с ионной связью характеризуются высокой точкой плавления и кипения, так как образование ионной решетки требует большой энергии для разрушения. Ионные соединения обычно являются кристаллическими и образуют трехмерную структуру, где каждый ион окружен множеством противоположно заряженных ионов.
Ионная связь широко распространена в неорганических соединениях, таких как соли, где металлы отдают электроны неметаллам. Она также может быть присутствует в особых случаях органической химии, например, в соли аммония или кватернарных аммониях.
Свойства связи
Связь между атомами в молекулах имеет несколько свойств, которые отличаются в зависимости от типа связи.
Ковалентная связь обладает следующими свойствами:
- Ковалентная связь характеризуется тем, что два атома обменивают попарно одну или несколько пар электронов.
- Ковалентная связь прочная и держит атомы в молекуле вместе.
- Ковалентная связь обладает направленностью, то есть ее направление зависит от ориентации атомов относительно друг друга.
- Ковалентная связь может быть полярной или неполярной в зависимости от того, имеют ли обменяемые электроны разные степени притяжения к атомам.
- Ковалентная связь может быть одинарной, двойной или тройной, в зависимости от количества обменяемых электронных пар.
Примером ковалентной связи в молекуле может служить связь между атомами водорода в молекуле H2.
Ионная связь, с другой стороны, обладает следующими свойствами:
- Ионная связь возникает между атомами сильно электроотрицательного и слабо электроотрицательного элементов, при которой один атом отдает электрон другому атому.
- Ионная связь характеризуется притяжением между положительно и отрицательно заряженными ионами.
- Ионная связь очень прочная, и атомы в ионной связи образуют кристаллическую решетку.
- Ионная связь ненаправленная, то есть не зависит от ориентации атомов друг относительно друга.
- Ионная связь имеет полярность, так как положительно и отрицательно заряженные ионы притягиваются по принципу притяжения противоположно заряженных тел.
Примером ионной связи может служить связь между атомами натрия (Na) и хлора (Cl) в молекуле хлорида натрия (NaCl) – образуется кристаллическая сетка, состоящая из положительно заряженных натриевых ионов и отрицательно заряженных ионов хлора.