Связи в веществе делятся на межмолекулярные (между молекулами) и химические (между атомами или ионами).
К межмолекулярным связям относится водородная, ион-дипольная (между ионами и полярными молекулами), диполь-дипольная (между полярными молекулами) и некоторые другие, более слабые связи.
Рис. 1. Водородная связь между молекулами воды |
К химическим связям относится ионная, ковалентная и металлическая связь. (Иногда водородную связь ставят в один ряд с химическими связями).
Ионная связь образуется за счёт электростатического притяжения разноименно заряженных ионов (как простых, так и сложных). То есть ионная связь – связь между ионами.
Ковалентная связь образуется одной или несколькими общими электронными парами. Электроны общих пар принадлежат обоим связываемым атомам.
Металлическая связь образуется за счёт обобществления валентных электронов всех атомов металла или металлической жидкости (например, ртути). Обобществленные электроны могут перемещаться по всему кристаллу металла или по всей металлической жидкости.
По полярности ковалентные связи делятся на полярные и неполярные. Полярные связи образуется между атомами с разной электроотрицательностью. Неполярные связи – между атомами с одинаковой электроотрицательностью.
Рис. 2. Пример полярной и неполярной связи – распределение электронной плотности в молекулах воды и азота |
По кратности ковалентные связи делятся простые, двойные и тройные (между атомами
По способу перекрывания электронных облаков ковалентные связи делятся на σ-связи и π-связи. Простая связь – всегда σ-связь. Двойная связь состоит из σ-связи и π-связи. Тройная – из σ-связи и двух π-связей. В четверной связи присутствует ещё и δ-связь.
Рис. 3. π-связи |
Существует два механизма образования ковалентной связи. По обменному механизму каждый из связываемых атомов предоставляет для образования связи один неспаренный электрон. По донорно-акцепторному механизму один из атомов (донор) предоставляет для образования связи неподелённую пару валентных электронов, а другой атом (акцептор) – свободную валентную орбиталь. В обоих случаях образуется общая пара электронов.
Энергия ионной связи (прочность ионной связи) зависит от размеров ионов и их зарядов. Чем меньше размер иона и больше его заряд, тем связь прочнее (закон Кулона).
Энергия ковалентной связи зависит от межатомного расстояния (длины связи) и кратности связи. Обычно чем меньше межатомное расстояние (то есть, чем меньше связываемые атомы) и чем больше кратность связи, тем связь прочнее.
В бинарных соединениях ионная связь образуется в тех случаях, когда атомы элементов сильно различаются по размеру (и, как следствие, по электроотрицательности). Маленькие атомы склонны присоединять электроны, а большие – отдавать их. Часто говорят, что ионная связь образуется между атомами элементов-металлов и элементов-неметаллов. Из более сложных соединений соединениями с ионной связью являются соли (по определению) и основные гидроксиды.
Ковалентная связь образуется между маленькими атомами (у них высокая электроотрицательность, они склонны присоединять электроны). Как правило (но не всегда), это атомы элементов-неметаллов. Ковалентные связи могут образовывать и атомы металлов.
Металлическая связь образуется между большими атомами (у них низкая электроотрицательность, они склонны отдавать электроны). Как правило, это атомы элементов-металлов. Металлическая связь может быть как в простых веществах (металлах), так и в сложных (интерметаллических соединениях).
