Тема 2 · Химия
Тема 2. Химическая связь и строение вещества
Виды химической связи, электроотрицательность, σ- и π-связи, гибридизация орбиталей, четыре типа кристаллических решёток. 100 заданий на отработку.
Простыми словами
Атомы соединяются, потому что делят или передают друг другу электроны. Кто сильнее тянет электроны, решает электроотрицательность. Если силы равны — электроны общие поровну; если чуть разные — пара смещена; если очень разные — электрон переходит совсем, и получаются ионы. От вида связи зависят свойства вещества: почему соль плавится при 801 °C, а лёд — при 0 °C.
Электроотрицательность и виды связи
Электроотрицательность (ЭО) — способность атома в молекуле притягивать к себе общие электроны. В периоде растёт слева направо, в группе — снизу вверх. Самый электроотрицательный элемент — фтор.
Ряд ЭО неметаллов: . Поэтому сильнее , сильнее (выше в группе).
| Связь | Между какими атомами | Примеры |
|---|---|---|
| ковалентная неполярная | одинаковые неметаллы, | , , , |
| ковалентная полярная | разные неметаллы, пара смещена к более ЭО атому | , , , |
| ионная | типичный металл + типичный неметалл; притяжение ионов | , , |
| металлическая | в металлах: катионы + общие «свободные» электроны | , , , |
Какие связи в и ?
- Между катионом металла и сложным анионом (, ) — ионная.
- Внутри аниона, между разными неметаллами (O–H, N–O) — ковалентная полярная.
Соли аммония () — ионные вещества без атомов металла: ионная связь между и .
σ- и π-связи, механизмы образования
| Кратность | Состав | Пример |
|---|---|---|
| одинарная | 1 σ | , , |
| двойная | 1 σ + 1 π | |
| тройная | 1 σ + 2 π |
Примеры: в — 1 σ, 0 π; в — 1 σ, 0 π; в — 1 σ, 2 π; в () — 2 σ, 2 π.
Чем выше кратность, тем связь короче и прочнее. Тройная связь в очень прочна — поэтому азот воздуха малоактивен.
Ковалентная связь образуется двумя способами:
- обменный — каждый атом даёт по одному электрону ();
- донорно-акцепторный — один атом (донор) даёт готовую неподелённую пару, другой (акцептор) — свободную орбиталь. Так возникает 4-я связь N–H в ионе аммония: . Все четыре связи N–H после этого одинаковы.
Гибридизация и форма частиц
Перед образованием связей орбитали центрального атома «смешиваются» и становятся одинаковыми. Число гибридных орбиталей задаёт форму частицы.
| Гибридизация | Орбиталей | Угол | Геометрия | Примеры |
|---|---|---|---|---|
| sp | 2 | линейная | , , | |
| sp² | 3 | плоская треугольная | , , | |
| sp³ | 4 | тетраэдрическая | , , |
Число в «spn» + 1 = число гибридных орбиталей: sp — 2, sp² — 3, sp³ — 4. Больше орбиталей — меньше угол.
Водородная связь и кристаллические решётки
Притяжение атома H, связанного с сильно электроотрицательным атомом (F, O, N), к неподелённой паре другого такого атома: . Она есть между молекулами , , , спиртов, но не (ЭО серы мала). Поэтому вода кипит при 100 °C, а более тяжёлый — газ.
| Решётка | В узлах | Свойства | Примеры |
|---|---|---|---|
| ионная | ионы | твёрдые, тугоплавкие, нелетучие; расплавы и растворы проводят ток | , , , щёлочи |
| атомная | атомы, связанные ковалентно | очень твёрдые, очень тугоплавкие, нерастворимы | алмаз, , (кварц), |
| молекулярная | молекулы (слабое притяжение) | легкоплавкие, летучие, мягкие | лёд, (сухой лёд), , сахар |
| металлическая | катионы металла и общие электроны | ковкость, блеск, тепло- и электропроводность | , , |
- или : ионная решётка против молекулярной → выше у .
- или : атомная против молекулярной → выше у (кварц).
и похожи формулой, но решётки разные: сухой лёд — молекулярная, кварц — атомная.
Водородная связь и аморфные вещества
- Водородная связь — межмолекулярная (у воды, спиртов, HF): слабее ковалентной, но сильнее обычного межмолекулярного притяжения.
- Водородные связи с водой увеличивают растворимость вещества (спирты, сахар, аммиак хорошо растворимы).
- Лёд легче воды и плавает: в его структуре водородные связи образуют ажурный каркас с пустотами, поэтому плотность льда меньше.
- Тройная связь — одна σ- и две π-связи; с ростом кратности длина связи уменьшается, прочность растёт.
- Аморфные вещества (стекло, смолы, пластмассы) не имеют упорядоченной кристаллической решётки и не имеют определённой температуры плавления — размягчаются постепенно.
Где это пригодится: ЕГЭ — 1 заданиеЗадания экзамена 11 класса, которые опираются на этот материал — нажмите, чтобы раскрыть список
Готовые работы по теме
Собраны заранее — одним нажатием: распечатать с ключом, раздать ученикам ссылкой или QR-кодом, поменять настройки. Номер набора постоянный: по этой ссылке всегда та же работа.
теория этой темы, 8 заданий по подтемам и ключ — файлом DOCX, который можно править под себя.
Прохождение онлайн
Имя ученика никуда не отправляется: он вводит только номер по списку, а таблицу «номер → фамилия» видите только вы.
Классы, выданные работы и результаты учеников по кодам — в журнале учителя: без регистрации, хранится только на этом компьютере.