Главная / Теоретические основы / Химическая связь

Типы химических связей

В химии атомы редко существуют поодиночке. Они объединяются в молекулы и кристаллы с помощью химических связей.

Типы химической связи
Рис. 1. Типы химической связи

1. Ковалентная химическая связь

Определение

Ковалентная химическая связь — это химическая связь, образующаяся за счёт обобществления электронных пар (перекрывания атомных орбиталей). Возникает, как правило, между атомами неметаллов.

Классификация

Неполярная связь

Образуется между атомами одного элемента с одинаковой электроотрицательностью (ΔЭО = 0).

  • Простые вещества: H2, O2, N2, F2, Cl2, Br2, I2, P4, S8.
  • Сложные вещества (связь между одинаковыми атомами):
    • Пероксид водорода H2O2 (связь O–O)
    • Пирит FeS2 (связь S–S)
    • Карбид кальция CaC2 (связь C≡C)
    • Органика (этан C2H6, бензол C6H6 — связи C–C)

Полярная связь

Образуется между атомами разных неметаллов (ΔЭО > 0, но < 1.7). Электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому.

  • Примеры: HCl, H2O, NH3, CO2, SO3, P2O5, CCl4, OF2.

Запомните: Чем больше разница электроотрицательностей атомов, тем более полярной является связь!

Механизмы образования

Существует два основных механизма образования ковалентной связи:

1

Обменный механизм

Каждый атом предоставляет по одному неспаренному электрону на образование общей связи.

A• + •B → A:B
2

Донорно-акцепторный механизм

Один атом (донор) предоставляет неподеленную электронную пару, а другой (акцептор) — свободную орбиталь.

A: + □B → A:B (или A→B)
Донорно-акцепторный механизм
Рис. 2. Донорно-акцепторный механизм на примере иона аммония
📋 Список для ЕГЭ! Вещества с донорно-акцепторными связями:
  • Ион аммония NH4+ (и его соли)
  • Угарный газ CO
  • Азотная кислота HNO3 и нитраты
  • Комплексные соединения (напр., Na[Al(OH)4])
  • Озон O3
  • Оксид азота (V) N2O5

Характеристики ковалентной связи

Основные параметры связи — это длина, энергия и кратность. Они тесно взаимосвязаны.

1. Зависимость от кратности связи

Чем выше кратность связи, тем она короче и тем она прочнее (энергия разрыва выше).

Тип связи Пример Длина, пм Энергия, кДж/моль
Одинарная (σ) C—C 154 343
Двойная (σ+π) C=C 134 615
Тройная (σ+2π) C≡C 120 812

Вывод: Чем выше кратность, тем короче и прочнее связь

2. Кратность связи в простых веществах

Кратность Связь Примеры
1 H–H, Cl–Cl H2, F2, Cl2, Br2, I2
2 O=O O2
3 N≡N N2

3. Зависимость от радиуса атома

Связь Длина Прочность Кислотность
H—F 0.092 нм (самая короткая) 565 кДж/моль (самая прочная) Слабая кислота
H—Cl 0.127 нм 431 кДж/моль Сильная кислота
H—Br 0.141 нм 364 кДж/моль Сильная кислота
H—I 0.161 нм (самая длинная) 297 кДж/моль (наименее прочная) Сильнейшая кислота

Вывод: С ростом радиуса атома связь удлиняется, ослабевает, а кислотность растет

2. Ионная химическая связь

Определение

Ионная связь — это сильное электростатическое притяжение между разноименно заряженными ионами. Возникает между элементами с большой разницей электроотрицательностей (обычно это Металл + Неметалл), а также в солях аммония.

Где встречается ионная связь?

Бинарные соединения

(Металл + Галоген/Кислород/Сера)

  • NaCl, K2O, CaF2, LiBr, MgO

Соли с кислородом

(Между металлом и кислотным остатком)

  • Na2SO4, CaCO3, KNO3

Щелочи

(Между металлом и OH-группой)

  • NaOH, Ba(OH)2, KOH

Соли аммония

(Без металлов! Ионная связь между катионом NH₄⁺ и анионом)

  • NH4Cl, (NH4)2SO4
Суть: Активный металл отдает валентные электроны (становясь положительным катионом), а неметалл их принимает (становясь отрицательным анионом). Разные заряды притягиваются, образуя прочный ионный кристалл.

3. Металлическая связь

Определение

Металлическая связь — это особая связь в металлах и сплавах, которая образуется за счёт обобществления валентных электронов. В узлах кристаллической решетки металлов находятся катионы и нейтральные атомы, а между ними свободно перемещаются «электронный газ».

⚡ Именно электронный газ обуславливает главные свойства металлов:
  • Электропроводность
  • Теплопроводность
  • Пластичность и ковкость
  • Характерный металлический блеск

Примеры веществ:

  • Все чистые металлы:
    Fe (железо), Cu (медь), Na (натрий), Au (золото), Al (алюминий), Zn, Mg, Ti и т.д.
  • Все сплавы:
    Бронза, Латунь, Сталь, Чугун, Дюралюминий, Мельхиор.

4. Водородная связь

Определение

Водородная связь — это межмолекулярное (редко внутримолекулярное) взаимодействие между электроположительным атомом Водорода (H) одной молекулы и сильно электроотрицательным атомом (F, O, N) другой молекулы.

Как быстро узнать молекулу с H-связью:

Если в молекуле есть связи H-F, H-O, H-N — значит, вещество образует водородные связи!

Примеры:

  • H2O (Вода)
  • HF (Фтороводород)
  • NH3 (Аммиак)
  • R-OH (Спирты)
  • R-COOH (Карбоновые к-ты)
  • Белки и ДНК
💧 Влияние на физические свойства:

Водородные связи объединяют молекулы, повышая температуру кипения и растворимость в воде.

Вещества, которые образуют водородные связи
Неорганика
HF
H2O
NH3
Органика
Спирты
R — O — H
Карбоновые кислоты
O R — C — O — H
Углеводы
O OH OH HO HO -CH₂
Амины (кроме третичных)
H R — N — H
Аминокислоты
H H — N CH R C O O — H
Белки
Фенолы
O — H

5. Уловки и ловушки ЕГЭ

Скрытая ковалентная неполярная связь

Ее часто забывают найти в сложных и органических веществах:

  • Пероксиды (Na2O2, H2O2): есть связь O–O.
  • Ацетилениды (CaC2), карбиды: связь C≡C.
  • Пирит (FeS2): связь S–S.
  • Любая органика с 2+ атомами C: связь C–C (кроме метана).

Скрытая ионная связь

Во многих солях, которые кажутся «чисто органическими», есть ионная связь!

  • Соли карбоновых кислот: ацетат натрия (CH3COONa) — ИОННАЯ связь между Na⁺ и анионом.
  • Соли аминов: хлорид метиламмония [CH3NH3]Cl.
  • Алкоголяты и феноляты: CH3ONa.

«Все виды связей сразу»

Типичное задание: «Выберите вещества, в которых есть и ионная, и ковалентная полярная связь».

Что искать?

  • Соли кислородсодержащих кислот (K2SO4, NaNO3)
  • Щёлочи (NaOH, KOH)
  • Соли аммония (NH4Cl, (NH4)2SO4)

Пройди тест по теме

Проверь свои знания по типам химической связи. Задания формата ЕГЭ.

Начать тест →