Строение вещества и связь
Атомы соединяются, чтобы получить устойчивую оболочку. Как именно — зависит от разницы электроотрицательностей. Тип связи предсказывает и температуру плавления, и растворимость, и поведение в растворе.
Типы связи
- Ионная — металл плюс неметалл: электроны переходят, получаются ионы (NaCl).
- Ковалентная полярная — разные неметаллы: общая пара смещена к более электроотрицательному (HCl, H₂O).
- Ковалентная неполярная — одинаковые атомы: пара посередине (O₂, N₂).
- Металлическая — общее электронное облако, отсюда электропроводность и ковкость.
Форма молекулы
Электронные пары отталкиваются и расходятся максимально далеко. Отсюда предсказуемая геометрия.
- Две области вокруг центра — линейная форма, угол 180° (CO₂).
- Три — плоский треугольник, 120° (BF₃).
- Четыре — тетраэдр, 109,5° (CH₄).
- Неподеленные пары тоже занимают место и сжимают угол: у воды он 104,5°.
Полярность и свойства
Молекула полярна, если полярные связи не гасят друг друга симметрией. CO₂ линейна и неполярна, хотя связи полярны; вода угловая и полярна.
Водородная связь между молекулами (O–H, N–H, F–H) резко поднимает температуру кипения: поэтому вода жидкая, а сероводород — газ.
Разобранный пример
Почему температура кипения воды 100 °C, а сероводорода H₂S всего −60 °C, хотя молекулы устроены похоже?
- В обеих молекулах ковалентные полярные связи и угловая форма.
- Кислород намного электроотрицательнее серы, поэтому связь O–H сильно полярна.
- Между молекулами воды возникают водородные связи, между молекулами H₂S — нет.
- Чтобы оторвать молекулы воды друг от друга, нужна дополнительная энергия.
Дело в водородных связях. Они действуют между молекулами, а не внутри, и именно они держат воду жидкой при комнатной температуре.
Что помнить
- Тип связи определяется разницей электроотрицательностей.
- Полярные связи не всегда дают полярную молекулу: решает симметрия.
- Неподеленные пары меняют углы между связями.
- Водородная связь объясняет аномально высокие температуры кипения.