1. Типы химической связи: от ионной до водородной
Химическая связь — это взаимодействие между атомами, приводящее к образованию молекул, ионов, радикалов и кристаллов. Понимание природы химической связи — ключ к предсказанию свойств веществ.
Визуализация разных типов связи
Ионная связь: NaCl (хлорид натрия)
| Тип связи | Механизм образования | Примеры веществ | Характерные свойства |
|---|---|---|---|
| Ионная | Электростатическое притяжение между ионами (катионами и анионами) | NaCl, KBr, CaO, MgCl₂ | Высокие температуры плавления, электропроводность в растворах и расплавах, хрупкость |
| Ковалентная неполярная | Общая электронная пара между атомами с одинаковой электроотрицательностью | H₂, O₂, N₂, Cl₂, алмаз (C) | Низкая электропроводность, ковкость у простых веществ, высокая прочность |
| Ковалентная полярная | Общая электронная пара смещена к атому с большей электроотрицательностью | HCl, H₂O, NH₃, CO₂ | Полярность молекул, растворимость в полярных растворителях |
| Металлическая | Обобществленные электроны (электронный газ) между катионами металлов | Fe, Cu, Al, Ag, сплавы | Электропроводность, теплопроводность, пластичность, металлический блеск |
| Водородная | Взаимодействие между атомом H и сильно электроотрицательным атомом (O, N, F) | H₂O (лед), NH₃, HF, белки, ДНК | Влияет на температуру кипения, растворимость, структуру биомолекул |
2. Характеристики химической связи
Каждая химическая связь описывается набором количественных и качественных характеристик, которые определяют свойства вещества.
Расстояние между ядрами связанных атомов. Зависит от размеров атомов и кратности связи. Чем короче связь, тем она прочнее.
- C-C: 0,154 нм
- C=C: 0,134 нм
- C≡C: 0,120 нм
Энергия, необходимая для разрыва связи. Измеряется в кДж/моль. Чем больше энергия, тем прочнее связь.
- H-H: 436 кДж/моль
- O=O: 498 кДж/моль
- N≡N: 945 кДж/моль
Смещение электронной плотности к более электроотрицательному атому. Определяется разностью электроотрицательностей (ΔЭО).
- ΔЭО = 0: неполярная
- ΔЭО 0,5-2,0: полярная
- ΔЭО больше 2,0: ионная
3. Гибридизация атомных орбиталей
Гибридизация — это смешение атомных орбиталей разного типа (s, p, d) с образованием новых, выровненных по энергии и форме гибридных орбиталей. Это ключевое понятие для понимания геометрии молекул.
| Тип гибридизации | Состав гибридных орбиталей | Геометрия | Угол между связями | Примеры |
|---|---|---|---|---|
| sp | 1s + 1p = 2sp | Линейная | 180° | BeCl₂, CO₂, HC≡CH |
| sp² | 1s + 2p = 3sp² | Треугольная (тригональная) | 120° | BF₃, C₂H₄, SO₃ |
| sp³ | 1s + 3p = 4sp³ | Тетраэдрическая | 109°28' | CH₄, NH₃, H₂O |
| sp³d | 1s + 3p + 1d | Тригонально-бипирамидальная | 90°, 120° | PCl₅, SF₄ |
| sp³d² | 1s + 3p + 2d | Октаэдрическая | 90° | SF₆, AlF₆³⁻ |
4. Пространственное строение молекул (теория ОВЭП)
Теория отталкивания валентных электронных пар (ОВЭП) предсказывает геометрию молекул на основе отталкивания электронных пар (как связывающих, так и неподеленных).
Формула: AX₂ (2 связывающие пары, 0 неподеленных)
Примеры: BeCl₂, CO₂, HgCl₂
Угол: 180°
Формула: AX₃ (3 связывающие пары, 0 неподеленных)
Примеры: BF₃, SO₃, CO₃²⁻
Угол: 120°
Формула: AX₄ (4 связывающие пары, 0 неподеленных)
Примеры: CH₄, CCl₄, SiH₄
Угол: 109°28'
Формула: AX₃E (3 связывающие пары, 1 неподеленная)
Примеры: NH₃, PCl₃, H₃O⁺
Угол: 107° (меньше из-за отталкивания неподеленной пары)
5. Кристаллические решетки: типы и свойства
Кристаллическая решетка — это пространственная структура с регулярным расположением частиц (атомов, ионов, молекул) в кристалле. Тип решетки определяет физические свойства вещества.
| Тип решетки | Структурные частицы | Вид связи | Свойства веществ | Примеры |
|---|---|---|---|---|
| Атомная | Атомы | Ковалентная | Очень твердые, тугоплавкие, нерастворимые, непроводящие | Алмаз, кварц, кремний |
| Ионная | Ионы (катионы и анионы) | Ионная | Твердые, хрупкие, тугоплавкие, проводят ток в расплавах и растворах | NaCl, CaO, KBr |
| Молекулярная | Молекулы | Межмолекулярные силы, водородные связи | Мягкие, легкоплавкие, летучие, плохие проводники | Лёд, йод, сахар, CO₂ (твердый) |
| Металлическая | Атом-ионы металлов и электронный газ | Металлическая | Ковкие, пластичные, блестящие, хорошие проводники тепла и электричества | Все металлы и сплавы |
6. Решение типовых задач ЕГЭ по теме
Закрепим теорию на практике с помощью интерактивных задач. Попробуйте решить их самостоятельно, а затем проверьте решение.
1) KCl: Калий (металл) и хлор (неметалл) имеют большую разницу электроотрицательностей (ΔЭО больше 2,0). Связь ионная.
2) O₂: Кислород — неметалл, молекула состоит из двух одинаковых атомов. Связь ковалентная неполярная.
3) H₂O: Водород и кислород — неметаллы с разной электроотрицательностью. Связь ковалентная полярная.
4) Cu: Медь — металл. В металлах связь металлическая.
Правильный ответ: А
1) Электронная конфигурация серы: S (Z=16): 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴
2) Возбужденное состояние: Для образования связей электрон с 3p-подуровня переходит на 3d-орбиталь: 3s²3p³3d¹
3) Образование гибридных орбиталей: Одна s-орбиталь и две p-орбитали смешиваются, образуя три sp²-гибридные орбитали. Они расположены в одной плоскости под углом 120°.
4) Геометрия молекулы: Две sp²-орбитали образуют связи с атомами кислорода, одна занята неподеленной парой электронов. Согласно теории ОВЭП, молекула имеет угловую форму (AX₂E).
Правильный ответ: Б
Тест: 20 вопросов по теме "Химическая связь и строение веществ"
Пройдите тест, чтобы проверить свои знания. Вопросы разного уровня сложности охватывают все аспекты темы.
Ваш результат
Проверенные курсы для системной подготовки к ЕГЭ по химии
Чтобы закрепить успех и подготовиться ко всем заданиям ЕГЭ, рекомендуем обратиться к структурированным курсам от известных образовательных платформ.
Углубленные курсы по химии с разбором сложных тем, включая химическую связь и строение веществ. Преподаватели из МГУ и ведущих вузов. Подробный разбор задач ЕГЭ.
Перейти на сайт ФоксфордаСпециализируется на интенсивной подготовке к ЕГЭ. Много практики, в том числе по решению задач на химическую связь и кристаллические решетки. Системный подход к изучению темы.
Перейти на сайт СоткиИндивидуальные занятия с репетитором. Идеально, если нужно разобрать сложную тему «с нуля» или ликвидировать конкретные пробелы. Персональный подход к каждому ученику.
Перейти на сайт ТетрикиКрупная платформа с тысячами учеников. Все платежи проходят через официальные системы, предоставляется доступ в личный кабинет с учебными материалами по химической связи.
Перейти на сайт УмскулОнлайн-школа от создателей Учи.ру. Прозрачная система оплаты, официальные чеки, пробный бесплатный урок с настоящим преподавателем. Подробный разбор тем по химии.
Перейти на сайт Учи.Дома