Донорно-акцепторний механізм утворення ковалентного зв'язку

Ковалентний зв'язок може утворитися при перекриванні цілком вільної орбіталі одного атома й орбіталі з неподіленою електронною парою іншого атома:

А[ ] +: Д – А[ ] Д або А — Д

↑ ↑

вільна орбіталь неподільна

акцепторна електронна пара

донора

У цьому випадку також формується спільна електронна пара, тільки внесок кожного з атомів у хімічний зв'язок різний. Атом А, який надає вільну орбіталь називається акцептором; атом Д, що надає електронну пару, є донором. Такий механізм утворення ковалентного зв'язку називається донорно-акцепторним.

Якщо різниця між електронегативностями атомів, що взаємодіють, велика, то відбувається перехід електрона від атома з меншою електронегативністю до атома з більшою електронегативністю. Наприклад, при взаємодії атомів натрію (відносна електронегативність 0,93) з атомами фтору (відносна електронегативність 4,10) відбуваються такі процеси:

Na – e^- → Na⁺

F+ e^- → F^-

Na+F → Na⁺ + F^-, або Na•+• F: → Na⁺ + F^-

Заряджені частинки, що утворюються, називаються іонами. Хімічний зв'язок, утворений за рахунок електростатичної взаємодії іонів, називається іонним зв'язком. Хімічні сполуки, в яких існує іонний зв'язок, називаються іонними. Всі іонні сполуки у твердому стані є кристалічними речовинами. Залежно від природи хімічного зв'язку в кристалі розрізняють кілька типів кристалічних решіток: іонні, атомні, молекулярні, металеві. Більшість металів у твердому стані належать до кристалічних речовин. Будова електронної оболонки атома натрію подається формулою:

₁₁Na 1s²2s²2p⁶3s¹

3[↑][ ][ ][ ]

s p

Атом натрію на останньому енергетичному рівні містить чотири орбіталі й один валентний електрон, який атом віддає дуже легко. Всі чотири орбіталі й один електрон останнього рівня атом натрію у кристалі металу надають для утворення хімічного зв'язку. Виходить, що в кристалі натрію електронів значно менше, ніж орбіталей. Це дозволяє електронам у металі вільно переміщуватися переходячи однієї орбіталі на іншу. Такі рухливі електрони називаються усуспільненими (такими, що ніби належать усім атомам одночасно) або електронним газом. Тому метал можна подати як структуру, що складається з атомів металу, розміщених у вузлах кристалічної решітки, які утримуються за рахунок усуспільнених електронів.

Отже, металевий зв'язок зумовлений утворенням електронами усіх атомів речовини єдиної рухливої електронної хмари.

Хімічні зв'язки можуть виникати не тільки між атомами, а й між молекулами.

Сильною міжмолекулярною взаємодією є водневий зв'язок, який виникає між молекулами, до складу яких входять атоми водню та елементів з високою електронегативністю (фтор, хлор, кисень, азот).

За рахунок різниці електронегативностей між атомами водню та іншим атомом молекули, утворені цими атомами, є диполями. Наприклад, такою молекулою є НF: ^δ+Н → ^δ-F. Диполі двох або кількох полярних молекул взаємодіють один з одним, утворюючи водневі зв'язки (вони зображені точками): ^δ+Н → ^δ-F …. Одне з найважливіших понять хімії — це валентність. Під валентністю розуміють здатність атома утворювати певне число хімічних зв язків (як правило, ковалентних) з іншими атомами. Так, якщо атом гідрогену утворює один ковалентний зв'язок, то його валентність дорівнює одиниці, якщо атом карбону утворює чотири ковалентних зв'язки, то його валентність дорівнює чотирьом.

Ступенем окиснення називається умовний заряд атома в молекулі, обчислений з допущенням, що вона складається з іонів. При обчисленні ступенів окиснення виходять з електронегативності речовини: сума ступенів окиснення всіх атомів у сполуці дорівнює нулю.

Ступінь окиснення може бути позитивним і негативним. Він позначається арабською цифрою із знаком "плюс" або "мінус" над символом атома, наприклад К⁺¹, СІ^-1. Ступені окиснення атомів у простих речовинах приймаються такими, що дорівнюють нулю, наприклад Н₂⁰, Р₄⁰. У прикладах з простими речовинами видно невідповідність валентностей і абсолютного значення степеня окиснення. Так, у молекулі Н₂ гідроген одновалентний, але його ступінь окиснення дорівнює 0.