Ізотопи. Різновиди атомів з однаковими зарядами ядра (тобто атоми одного й того самого елемента) з різними масами називаються ізотопами

Ізотопи відрізняються один від одного числом нейтронів у ядрі. Хімічні елементи трапляються у природі в основному не у вигляді окремих атомів, а у вигляді складних або простих речовин. Лише благородні гази — гелій, неон, аргон, криптон, ксенон — перебувають у природі в атомному стані, це пояснюється стійкістю електронних оболонок атомів благородних газів. В усіх інших простих і складних речовинах атоми сполучені хімічними звязками. Існує кілька типів хімічного зв'язку, найважливіші з них — ковалентний, іонний та металічний.

Найпростіший приклад ковалентного зв'язку — утворення молекул водню Н₂. Зовнішній (перший) енергетичний рівень незавершений: до завершення не вистачає одного електрона. При зближенні двох атомів водню відбувається взаємодія електронів з антипаралельними спінами з формуванням спільної (поділеної) електронної пapи:

S S

Н[↑]+[↑] Н → Н [ ] H (Н₂)

Схему утворення ковалентного зв'язку можна також подати, позначивши неспарений електрон зовнішнього енергетичного рівня атома однією крапкою, а спільну електронну пару — двома крапками:

Н•+• Н — Н: Н

Спільну електрону пару, або ковалентний зв'язок, часто позначають рискою, наприклад Н — Н.

Існують молекули, в яких між двома атомами виникають дві або три спільні електронні пари. Такі ковалентні зв'язки називаються подвійними і потрійними, а загальна їх назва — кратні зв'язки. Наприклад, в утворенні хімічного зв'язку в молекулі азоту N₂ беруть участь по три електрони кожного атому нітрогену:

₇N 1s²2s²2р³

2р [↑↓ ][↑][↑][↑]

1s [↑↓ ]

У цьому випадку утворюються три спільні електронні пари:

: N:: N: або N = N,

Отже, ковалентним називається зв'язок, що здійснюється однією або кількома спільними електронними парами.

Якщо спільна електронна пара симетрична відносно атомів, то ковалентний зв'язок називається неполярним. Неполярний ковалентний зв'язок утворюється при взаємодії атомів з однаковою електронегативністю (звичайно при взаємодії атомів одного виду). У розглянутих вище прикладах — молекулах Н₂, F₂, N₂ — існує неполярний зв'язок.

Якщо атоми, які взаємодіють, мають різну електронегативність (атоми різних елементів), то спільна електронна пара зміщена до атома з більшою електронегативністю. У цьому випадку виникає полярний ковалентний зв'язок. Наприклад, полярним є зв'язок у молекулі фтороводню НF. При утворенні молекули відбувається перекривання s-орбіталі атома гідрогену та р-орбіталі атома фтору.

• • • •

Н• + • F: → Н: F:

• • • •

Полярність зв'язку в молекулі можна зобразити стрілкою, направленою в бік атома з більшою електронегативністю (стрілка показує напрямок зміщення електронної пари): Н → F.

Внаслідок зміщення електронної пари у молекулі НF виникає диполь.

Диполь — це система з двох зарядів, що дорівнюють один одному за абсолютною величиною, але протилежні за знаком.

Міцність хімічного зв'язку характеризується енергією зв'язку, тобто енергію, необхідною для розриву зв'язку.

Довжина зв'язку — це відстань між ядрами атомів, що утворюють зв'язок.

Ковалентний зв'язок має направленість. У розглянутих вище прикладах хімічного зв'язку у молекулах Н₂, F₂, НF за напрямок зв'язку приймається лінія, яка проходить через центри атомів, що взаємодіють.