Ковалентная связь

Ковалентная связьТеперь рассмотрим атом хлора. В нём всего 17 электронов; при этом на первой (самой близкой к ядру) оболочке находятся, как и в атоме натрия, 2 электрона, на следующей — 8, а на внешней валентной оболочке — остальные 7 электронов. Что произойдёт при сближении атомов Na и С1? В этом случае валентный электрон натрия перейдёт на валентную оболочку атома хлора!

Зачем он это делает, что заставляет его совершать такой прыжок?

Ведь атомы натрия и хлора порознь вполне устойчивы.

Такой прыжок обусловлен тем, что при этом происходит большой выигрыш в энергии. Атом натрия довольно легко отдаёт свой электрон (хотя процесс и идёт с некоторой затратой энергии).

При этом, потеряв отрицательно заряженный электрон, атом натрия превратится в положительно заряженный ион — катион Na+. Атому хлора, наоборот, выгодно принять один электрон, добавив его к имеющимся у него на валентной оболочке семи электронам. При этом он превращается в отрицательно заряженный ион — анион С1. В результате в атоме хлора образуется, как показывают расчёты, очень устойчивая восьмиэлектронная оболочка.

Кстати, и в атоме натрия, потерявшем валентный электрон, появится наружная восьмиэлектронная оболочка.

В этом заключается сформулированное в 1916 году правило октета (от греч.

okto — «восемь»). Магний, кальций, барий, ряд других элементов находятся во второй группе.

На валентной оболочке у них по два электрона.

Поэтому эти элементы двухвалентны.

Если они отдадут два своих валентных электрона, обнажится устойчивая восьмиэлектронная оболочка.

То же происходит с алюминием (3-я группа периодической системы), на внешней валентной оболочке которого расположены три электрона. Очень важный элемент углерод (4-я группа периодической системы) имеет на внешней валентной оболочке 4 электрона.

И тут возможны уже варианты: для получения восьмиэлектронной оболочки атом углерода может либо отдать все свои валентные электроны (их у него 4), либо, наоборот, принять ещё 4. А в сумме получается та же восьмёрка! И это свойственно не только углероду.

Так, атом фосфора может принять 3 электрона или отдать 5; атом серы может принять 2 электрона или отдать 6; атом хлора может принять 1 электрон или отдать 7. В сумме во всех случаях получаем 8. Правило октета позволило также объяснить, почему валентность элемента не может быть больше 8, почему в ряде случаев свойства расположенных в ряд элементов повторяются при переходе от 8-го элемента к 9-му. Так что «закон октав» Ньюлендса приобрел чёткий физический смысл!

Говоря об образовании ионной связи, например, в молекуле NaCl, следует сразу сказать, что свойства катионов и анионов не имеют ничего общего со свойствами исходных незаряженных атомов!

Например, нейтральные (не заряженные) атомы натрия химически очень активны, энергично реагируют с молекулами воды. Для человека они — сильный яд. А катионы натрия (они присутствуют в растворе NaCl) с молекулами воды в реакцию не вступают, а для человека не только не вредны, а жизненно необходимы, так как находятся во всех его тканях!

То же и в случае атомов и анионов хлора — их свойства совершенно различны: атомы О при встрече немедленно объединяются в молекулы С12, а молекулярный хлор — сильный яд. Анионы же СЕ (они тоже «плавают» в растворе NaCl) друг с другом не реагируют и для человека безвредны.

Кстати, очень многие химики XIX века никак не могли понять различие между нейтральными и заряженными атомами и потому выступали против новых теорий. Но главный выигрыш в энергии происходит в результате притяжения по закону Кулона между катионами натрия и анионами хлора.

Если взять один катион Na+ и один анион СЕ, то, притянувшись, они образуют молекулу NaCl. Связь в ней называется ионной.

Но если таких катионов и анионов огромное количество, то получится кристалл поваренной соли! Как же он устроен?

Комментарии запрещены.

О химии и химиках
  • Выращивание кристаллов

    15.10.2020

    Приготовьте в стакане насыщенный раствор соли. Для этого добавляйте соль в тёплую воду и размешивайте до тех пор, пока соль не перестанет растворяться. Для роста кристалла необходима затравка — крупный кристалл соли, на... 

  • «Тяжелая» вода

    15.10.2020

    Установите подставки по разным сторонам аквариума, наполните пузырьки холодной и горячей водой. Добавьте красители — синий и красный. Прикройте пальцами оба пузырька, одновременно погрузите в аквариум, установив их на... 

  • Прыгающий мыльный пузырь

    15.10.2020

    Наденьте перчатку, затем надуйте пузырь, окунув трубочку или специальное кольцо в мыльный раствор. Когда пузырь будет касаться перчатки, он не лопнет, а лишь отскочит, как воздушный шарик (немного практики и всё получится). Чудо... 

  • Какие опыты можно делать с детьми 7-8 лет дома

    15.10.2020

    Проведение опытов в домашних условиях занятие простое и общедоступное. Демонстрировать их можно детям с раннего возраста, например, запускать самолетики, исследовать песок. С возрастом эксперименты становятся сложнее.... 

  • Как обустроить домашнюю лабораторию для ребенка

    15.10.2020

    Задумываясь о том, чтобы создать дома уголок, где ребенок сможет проводить свои опыты и эксперименты, родителям часто приходится отказываться от подобной затеи.  Читать полностью →