Водородная связь. Некоторые типы химических связей

Ионная связь

Некоторые типы химических связей

Ионная связь - это электростатическая связь между ионами противоположных зарядов. Ионная связь может рассматриваться как предельный случай ковалентной полярной связи. Ионная связь образуется, если разница электроотрицательностей атомов DX больше, чем 1,5-2,0.

Cl⁰ Cl⁰ ковалентная неполярная связь DX>0

H^+D Cl^-d ковалентная полярная связь 0<DX<1,5-2,0

Na⁺¹ Cl^-1 ионная связь DX>1,5-2,0

Образование молекулы NaCl из атомов:

Na + Cl ® NaCl; DH = E_связи

включает следующие стадии

1. Na - 1e ® Na⁺ - 495 кДж,

где энергия ионизации Е_ион= I = 495 кДж

2. Cl + 1e ® Cl^- + 345 кДж,

где энергия сродства к электрону Е_ср= А = 345 кДж

3. Na⁺+ Cl^- ® NaCl + 585 кДж,

где энергия кулоновского взаимодействия Е_кул = 585 кДж.

Поэтому энергия образования ионной связи из атомов равна:

E_связи = Е_кул + Е_ср - Е_ион = 585 + 345 -495 = 435 кДж.

Из формулы видно, что энергия ионной связи зависит, во-первых, от энергии электростатического взаимодействия между ионами, которая увеличивается с увеличением зарядов ионов и уменьшением их радиусов; во-вторых, от энергии электронного сродства неметалла, которая обычно увеличивается с увеличением неметаллических свойств элемента, и, в-третьих, от энергии ионизации металла, которая уменьшается с увеличением металлических свойств элемента. Поэтому ионная связь образуется между активными металлами и активными неметаллами.

Ионная связь является ненаправленной ненасыщаемой связью. В кристалле NaCl ион Na⁺ притягивается всеми ионами Cl^- и отталкивается всеми другими ионами Na⁺ независимо от направления взаимодействия и числа ионов. Это предопределяет большую устойчивость ионных кристаллов по сравнению с ионными молекулами.

Водородная связь - это связь между атомом водорода одной молекулы и электроотрицательным атомом (F, Cl, N) другой молекулы. Отсутствие у водорода внутренних электронов позволяет его катиону внедряться в электронные оболочки других атомов и образовывать с ними связь. Водородная связь менее прочна, чем ковалентная или ионная и обозначается тремя точками.

Существование водородной связи объясняет аномальные свойства воды: температура кипения воды гораздо выше, чем у ее химических аналогов: t_кип(H₂O) = 100^oC, а t_кип(H₂S) = -61^oC. Для разрыва водородных связей между молекулами воды необходимо затратить энергию - поднять температуру. Между молекулами H₂S водородные связи не образуются.

Образование водородных связей объясняет существование димеров органических кислот и спиртов, связывание между элементами белковых макромолекул и т.д.