Учебник для 11 класса

ХИМИЯ

§ 6. Химическая связь

Учение о химической связи составляет основу всей теоретической химии.

Различают три типа химических связей: ионную, ковалентную, металлическую.

Ионная химическая связь

Как вы знаете, наиболее устойчивой является такая электронная конфигурация атомов, при которой на внешнем электронном уровне, подобно атомам благородных газов, будет находиться 8 электронов (или для первого энергетического уровня — 2). При химических взаимодействиях атомы стремятся приобрести именно такую устойчивую электронную конфигурацию и часто достигают этого или в результате присоединения валентных электронов от других атомов (процесса восстановления), или в результате отдачи своих валентных электронов (процесса окисления). Атомы, присоединившие «чужие» электроны, превращаются в отрицательные ионы, или анионы. Атомы, отдавшие свои электроны, превращаются в положительные ионы, или катионы. Понятно, что между анионами и катионами возникают силы электростатического притяжения, которые и удерживают их друг около друга, осуществляя тем самым ионную химическую связь.

Так как катионы образуют в основном атомы металлов, а анионы — атомы неметаллов, логично сделать вывод, что этот тип связи характерен для соединений типичных металлов (элементы главных подгрупп I и II групп, кроме магния Mg и бериллия Be) с типичными неметаллами (элементы главной подгруппы VII группы). Классическим примером является образование галогенидов щелочных металлов (фторидов, хлоридов и др.). Рассмотрим схему образования ионной связи в хлориде натрия:

Два разноименно заряженных иона, связанные силами притяжения, не теряют способности взаимодействовать с другими противоположно заряженными ионами, вследствие чего образуются соединения с ионной кристаллической решеткой. В ионном соединении ионы представлены как бы в виде электрических зарядов со сферической симметрией электрического поля, одинаково убывающего с увеличением расстояния от центра заряда (иона) в любом направлении (рис. 9). Поэтому взаимодействие ионов не зависит от направления, т. е. ионная связь, в отличие от ковалентной, будет ненаправленной.

Рис. 9.
Кристаллическая решетка хлорида натрия, состоящая из противоположно заряженных ионов натрия и хлорид-ионов

Ионные соединения представляют собой твердые, прочные, тугоплавкие вещества с высокой температурой плавления. Растворы и расплавы большинства ионных соединений — электролиты.

Ионный тип связи характерен для гидроксидов типичных металлов и многих солей кислородсодержащих кислот.

Ионная связь существует также в солях аммония, где нет атомов металлов (их роль играет катион аммония NH⁺₄) — NH₄Cl, (NH₄)₂SO₄, и в солях, образованных органическими основаниями — аминами (например, в хлориде метиламмония — [CH₃NH₃]⁺C1^- и т. д.).

Однако при образовании ионной связи не происходит идеального (полного) перехода электронов. Ионная связь является крайним случаем ковалентной полярной связи.