Химическая связь: ковалентная.
Электроотрицательность

Опорный конспект № 3.6 Химическая связь: ковалентная (полярная и неполярная).  Электроотрицательность.
Проверяемый элемент содержания: ОГЭ 3.1. Химическая связь. Ковалентная (полярная и неполярная) связь. Электроотрицательность химических элементов. Ионная связь. Металлическая связь.
Вернуться к Списку конспектов

Почему атомы соединяются

💡 Вы уже знаете, что атомы состоят из положительно заряженного ядра и отрицательных электронов. Но почему они не разлетаются? Почему атомы объединяются в молекулы? Ответ прост: в результате образования химической связи система становится более устойчивой и энергетически выгодной.
📌 Атомы стремятся к завершённому внешнему электронному слою (правило октета — 8 электронов, или 2 для первого слоя).

Если у атома не хватает электронов до завершённого слоя, он может:

• Отдать электроны (как металлы)
• Принять электроны (как неметаллы)
• Обобщить электроны с другими атомами — образовать ковалентную связь

Интересный факт: это как в жизни — люди объединяются, чтобы достичь общей цели. Так и атомы: объединяясь, они становятся «счастливыми» (завершённый слой) и выделяют энергию.

Что такое ковалентная связь

📌 Ковалентная связь — это связь, которая образуется между атомами за счёт общих электронных пар.
⚠️ Важно: общая электронная пара — это «ничья» для двух атомов. Она принадлежит обоим атомам одновременно.

📌 Ковалентная связь образуется между атомами неметаллов (и некоторыми полуметаллами). Металлы с неметаллами образуют ионную связь — об этом в следующем конспекте.

Основные характеристики ковалентной связи

Ковалентная неполярная связь

📌 Ковалентная неполярная связь — это связь между атомами с одинаковой электроотрицательностью.
Такая связь образуется в простых веществах-неметаллах (H₂, O₂, N₂, Cl₂, F₂, Br₂, I₂).

⚡️ Электроотрицательность (ЭО) — это способность атома притягивать общие электронные пары.

В случае неполярной связи общая электронная пара находится точно посередине между атомами. Ни один из атомов не «перетягивает» пару на себя.
Например, в молекуле H₂:

H⁺ + H⁺ + 2e⁻ → H: H (общая пара)

Графически: H—H

Электронная конфигурация после образования связи: у каждого атома водорода по 2 электрона (как у гелия — завершённый слой).

Примеры неполярной ковалентной связи

Интересный факт: тройная связь в молекуле азота N₂ — одна из самых прочных в природе. Именно поэтому азот химически инертен: чтобы разорвать тройную связь, нужно много энергии.

Ковалентная полярная связь

📌 Ковалентная полярная связь — это связь между атомами с разной электроотрицательностью.
Общая электронная пара смещается к атому с большей электроотрицательностью (ЭО). На этом атоме возникает частичный отрицательный заряд (δ–), а на другом — частичный положительный заряд (δ+).

💡 Это смещение похоже на перетягивание каната: кто сильнее, тот и притягивает общую электронную пару на свою сторону.

Пример: HCl (хлороводород)
Электроотрицательность: Cl > H → общая пара смещена к Cl.

H^δ+ — Cl^δ–

⚠️ Важно: полярная связь — это не ионная. В ионной связи электрон переходит от одного атома к другому полностью. Здесь же происходит только смещение электронной плотности.

Примеры полярной ковалентной связи

💡 Чем больше разница в электроотрицательности, тем сильнее полярность связи, и тем «ионнее» она становится.

Как определить тип ковалентной связи

📌 Алгоритм:

1. Записать химические элементы, образующие вещество.
2. Определить их электроотрицательности (по таблице).
3. Сравнить ЭО элементов:

• Если ЭО одинаковая → связь неполярная (простые вещества).
• Если ЭО разная → связь полярная (сложные вещества неметаллов).

⚠️ Для сравнения используют шкалу электроотрицательности Полинга. В школьном курсе достаточно знать, что самый электроотрицательный элемент — фтор (F), затем кислород (O), хлор (Cl), азот (N), углерод (C) и т.д.

Примеры для практики

Кратность связи

📌 Количество общих электронных пар между атомами называется кратностью связи.

• Одинарная — одна общая пара (H—H, Cl—Cl)
• Двойная — две общие пары (O=O, O=C=O)
• Тройная — три общие пары (N≡N, H—C≡N)

💡 С увеличением кратности связи:

• Длина связи уменьшается
• Энергия связи увеличивается

⚠️ Например, в молекуле азота N≡N (тройная связь) энергия связи около 940 кДж/моль, а в молекуле фтора F—F (одинарная) — всего 150 кДж/моль. Поэтому азот — инертный газ, а фтор — очень реакционноспособный.

σ- и π-связи

📌 В ковалентных связях различают два типа перекрывания орбиталей:

Примеры:

• H₂: одна σ-связь
• O₂: одна σ-связь + одна π-связь (двойная)
• N₂: одна σ-связь + две π-связи (тройная)

⚠️ В школьном курсе достаточно понимать, что σ-связь прочнее π-связи.

Электроотрицательность

В основе образования химических связей лежит явление электроотрицателъности. В ходе химических взаимодействий одни атомы отдают электроны, другие их присоединяют.

📌 Электроотрицательность — это условная величина, характеризующая относительную способность атома приобретать отрицательный заряд. Фактически электроотрицательность выражает способность атома оттягивать к себе общие электронные пары, участвующие в образовании химической связи.

Существует несколько шкал, которые используют для количественной оценки электроотрицательности. Шкала Полинга — наиболее распространённая. В ней за единицу принята электроотрицательность лития (Li), а наиболее электроотрицательным элементом считается фтор (ЭО = 4). Шкала Малликена — рассчитывает электроотрицательность как полусумму энергии ионизации. Шкала Олреда — Рохова — основана на силе электростатического взаимодействия, которая действует на электрон на наружном энергетическом уровне.

Чем меньше значение относительной элетроотрицательности, тем ярче выражены металлические свойства элемента. У всех металлов в периодической системе значение относительной электроотрицательности, как правило, меньше 2. У неметаллов это значение, как правило, превышает 2.

• В периоде она возрастает слева направо при накоплении электронов на внешнем слое.
• В группе — убывает сверху вниз из-за увеличения числа электронных слоёв и радиуса атома.

При образовании химических связей электроны переходят или смещаются к атомам элементов, которые обладают большей электроотрицательностью.

Практическое задание

📌 Задание 1. Определите тип химической связи (ковалентная полярная, ковалентная неполярная) в следующих веществах:

1. H₂
2. HCl
3. Br₂
4. H₂S
5. PCl₃
6. CO₂

📌 Задание 2. Какая связь прочнее: H–H, O=O или N≡N? Ответ обоснуйте.

📌 Задание 3. Укажите направление смещения электронных пар в молекулах:

1. HF (ЭО: F > H)
2. H₂O (ЭО: O > H)
3. NH₃ (ЭО: N > H)

⚡️ Проверьте себя:

• Задание 1: H₂ — неполярная, HCl — полярная, Br₂ — неполярная, H₂S — полярная, PCl₃ — полярная, CO₂ — полярная.
• Задание 2: N≡N — самая прочная (тройная связь).
• Задание 3: смещение → F, → O, → N.

Памятка

• ✅ Ковалентная связь — общая электронная пара между атомами неметаллов.
  • ✅ Неполярная — между атомами с одинаковой ЭО (H₂, O₂, Cl₂).
  • ✅ Полярная — между атомами с разной ЭО (HCl, H₂O, NH₃).
• ✅ Электронная пара смещается к более электроотрицательному атому.
• ✅ Кратность связи: одинарная (σ), двойная (σ+π), тройная (σ+2π).
• ✅ С увеличением кратности: длина связи ↓, прочность ↑.
• ✅ Электроотрицательность — это условная величина, характеризующая относительную способность атома приобретать отрицательный заряд.

Вы смотрели конспект урока химии по теме «Химическая связь: ковалентная (полярная и неполярная)». Выберите дальнейшее действие:

• Перейти к Списку конспектов по химии (по классам)
• Найти конспект в Кодификаторе ОГЭ по химии
• Найти конспект в Кодификаторе ЕГЭ по химии

Следующая тема: «Ионная, металлическая, водородная связь. Кристаллические решётки».

Для эрудиции: Ковалентная связь (подробно)

■ Ковалентная химическая связь — это связь, возникающая между атомами путем образования общих электронных пар за счет неспаренных электронов.

Внешние уровни большинства элементов периодической системы (кроме благородных газов) содержат неспаренные электроны, то есть являются незавершенными. В процессе химического взаимодействия атомы стремятся завершить свой внешний электронный уровень.

Например, электронная формула атома водорода: 1s¹. Ее графический вариант: 

Таким образом, атом водорода в химических реакциях стремится завершить свой внешний 1 s-уровень одним s-электроном. При сближении двух атомов водорода происходит усиление притяжения электронов одного атома к ядру другого атома. Под действием этой силы расстояния между ядрами атомов сокращаются и в результате их электронные орбитали перекрывают друг друга, создавая общую электронную орбиталь — молекулярную. Электроны каждого из атомов водорода через область перекрывания орбиталей мигрируют от одного атома к другому, то есть образуют общую электронную пару. Ядра будут сближаться до тех пор, пока нарастающие силы отталкивания одноименных зарядов не уравновесят силы притяжения.

Переход электронов с атомной орбитали на молекулярную сопровождается снижением энергии системы (более выгодное энергетическое состояние) и образованием химической связи:

Подобным образом образуются общие электронные пары при взаимодействии атомов р-элементов. Так образуются все двухатомные молекулы простых веществ. При образовании F₂ и Cl₂ перекрываются по одной р-орбитали от каждого из атомов (образуется одинарная связь), а при взаимодействии атомов азота перекрываются по три р-орбитали от каждого и в молекуле азота N₂ образуется тройная связь.

Электронная формула атома хлора: 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵. Графическая формула:

Таким образом, на внешней орбитали атом хлора содержит один неспаренный р-электрон. Взаимодействие двух атомов хлора будет происходить по следующей схеме:

Электронная формула атома азота: 1s²2s²2p³. Графическая формула:

На внешней орбитали атома азота находятся 3 неспаренных р-электрона. Взаимодействие двух атомов азота будет происходить по следующей схеме:

Прочность связей в молекуле определяется количеством общих электронных пар у ее атомов. Двойная связь прочнее одинарной, тройная — прочнее двойной.

С увеличением количества связей между атомами сокращается расстояние между ядрами атомов, которое называют длиной связи, и увеличивается количество энергии, необходимое для разрыва связи, которое называется энергией связи. Например, в молекуле фтора связь одинарная, ее длина составляет 1,42 нм (1 нм = 10^–9 м), а в молекуле азота связь тройная, ее длина — 0,11 нм. Энергия связи в молекуле азота в 7 раз превышает энергию связи в молекуле фтора.

При взаимодействии атома водорода с атомом хлора оба атома будут стремиться завершить свои внешние энергетические уровни: водород — 1 s-уровень и хлор — 3р-уровень. В результате их сближения происходит перекрывание 1 s-орбитали атома водорода и 3р-орбитали атома хлора, а из соответствующих неспаренных электронов формируется общая электронная пара:

В молекулах Н₂ и HCl область перекрывания орбиталей атомов водорода расположена в одной плоскости — на прямой, соединяющей центры атомных ядер. Такая связь называется σ-связью (сигма-связью):

Однако если в молекуле формируется двойная связь (с участием двух электронных орбиталей), то одна связь будет σ-связью, а вторая будет образована между орбиталями, расположенными параллельно друг другу. Параллельные орбитали перекроются с образованием двух общих участков, расположенных сверху и снизу от линии, соединяющей центры атомов.

Химическая связь, образующаяся в результате бокового перекрывания орбиталей — в двух местах, называется π-связью (пи-связью):

При образовании ковалентной связи меду атомами с одинаковой электроотрицательностью (Н₂, F₂, O₂, N₂) общая электронная пара будет располагаться на одинаковом расстоянии от атомных ядер. При этом общие электронные пары принадлежат в равной степени обоим атомам одновременно, и ни на одном из атомов не будет избыточного отрицательного заряда, который несут на себе электроны. Такой вид ковалентной связи называется неполярной.

■ Ковалентная неполярная связь — вид химической связи, образующийся между атомами с одинаковой электроотрицательностью.

В случае, когда электроотрицательности элементов, вступающих во взаимодействие, не равны, но близки по значению, общая электронная пара смещается в сторону элемента с большей электроотрицательностью. При этом на нем образуется частичный отрицательный заряд (за счет отрицательно заряженных электронов):

В результате на атомах соединения образуются частичные заряды Н^+0,18 и Cl^–0,18; а в молекуле возникают два полюса — положительный и отрицательный. Такую ковалентную связь называют полярной.

■ Ковалентная полярная связь — вид ковалентной связи, образующейся при взаимодействии атомов, электроотрицательность которых отличается незначительно.

Образовавшийся частичный заряд на атомах в молекуле обозначают греческой буквой 8 (дельта), а направление смещения электронной пары — стрелкой:

Химическая связь: ковалентная (полярная и неполярная)