共价键的特征。哪些物质有共价键？

为什么原子可以相互结合形成分子？包括完全不同化学元素的原子的物质可能存在的原因是什么？这些是影响现代物理和化学科学基本概念的全球性问题。您可以回答它们，了解原子的电子结构并了解共价键的特性，这是大多数化合物类别的基本基础。我们这篇文章的目的是了解各种化学键的形成机制以及分子中含有这些化学键的化合物的性质特点。

原子的电子结构

物质的中性粒子是其结构元素，具有反映太阳系结构的结构。由于行星围绕中心恒星 - 太阳旋转，因此原子中的电子围绕带正电的原子核移动。表征在共价键中，位于最后一个能级和离核最远的电子将是重要的。由于它们与自己原子中心的联系很小，因此很容易被其他原子的原子核吸引。这对于导致分子形成的原子间相互作用的发生非常重要。为什么分子形式是我们星球上物质存在的主要形式？一起来看看吧。

原子的基本性质

电中性粒子相互作用的能力，导致能量的增加，是它们最重要的特征。事实上，在正常情况下，物质的分子态比原子态更稳定。现代原子和分子理论的主要规定解释了分子的形成原理和共价键的特征。回想一下，原子的外部能级可以包含 1 到 8 个电子，在后一种情况下，该层将是完整的，这意味着它将非常稳定。惰性气体原子具有这样的外部能级结构：氩、氪、氙--在 D. I. Mendeleev 系统中完成每个周期的惰性元素。这里的例外是氦，它在最后一级没有 8 个电子，但只有 2 个电子。原因很简单：在第一个周期中，只有两种元素的原子具有单个电子层。所有其他化学元素在最后一个不完整的层上有 1 到 7 个电子。在相互作用的过程中，原子将努力用电子填充到八位字节并恢复惰性元素原子的构型。这种状态可以通过两种方式实现：通过失去自己的或通过接受外来的带负电粒子。这些相互作用形式解释了如何确定反应原子之间是否会形成离子键或共价键。

形成稳定电子构型的机制

假设有两种简单的物质进入了化合物的反应：金属钠和气态氯。形成盐类物质 - 氯化钠。它具有离子型化学键。为什么以及它是如何产生的？让我们再次转向初始物质的原子结构。钠在最后一层只有一个电子，由于原子半径大，与原子核的结合较弱。包括钠在内的所有碱金属的电离能都很低。因此，外能级的电子离开能级，被氯原子的原子核吸引并留在其空间中。这为 Cl 原子转变为带负电荷的离子形式创造了先例。现在我们处理的不再是电中性粒子，而是带电的钠阳离子和氯阴离子。根据物理定律，它们之间产生静电引力，化合物形成离子晶格。我们所考虑的离子型化学键的形成机制将有助于更清楚地阐明共价键的具体细节和主要特征。

共享电子对

如果电负性差异很大的元素原子间发生离子键，即金属和非金属，那么当相同或不同非金属元素的原子相互作用时，就会出现共价键。在第一种情况下，通常谈论非极性，而在另一种情况下，通常谈论共价键的极性形式。它们的形成机制很常见：每个原子都部分地提供电子供共同使用，这些电子成对结合。但是电子对相对于原子核的空间排列会有所不同。在此基础上，区分共价键的类型 - 非极性和极性。大多数情况下，在由非金属元素的原子组成的化合物中，存在由具有相反自旋的电子组成的对，即围绕它们的原子核以相反的方向旋转。由于带负电粒子在太空中的运动导致电子云的形成，最终以它们相互重叠而告终。这个过程对原子有什么后果，会导致什么？

共价键的物理性质

原来，在两个相互作用的原子的中心之间，有一个高密度的二电子云。带负电的云本身和原子核之间的静电吸引力增加。一部分能量被释放，原子中心之间的距离减小。例如分子形成之初H₂氢原子核之间的距离是 1.06 A，在云层重叠和形成共同电子对后 - 0.74 A。根据上述机制形成的共价键的例子可以在简单和复杂的无机物质中找到。它的主要区别特征是存在共同的电子对。结果，原子间出现共价键后，例如氢，各自获得惰性氦的电子构型，得到的分子结构稳定。

分子的空间形状

共价键的另一个非常重要的物理特性是方向性。它取决于物质分子的空间构型。例如，当两个电子与球形云重叠时，分子的外观是线性的（氯化氢或溴化氢）。 s-和p-云混合的水分子的形状是有棱角的，非常强的气态氮颗粒看起来像一个金字塔。

单质结构-非金属

了解了共价键是什么类型，有什么符号，现在该处理它的品种了。如果同一非金属的原子--氯、氮、氧、溴等，相互作用，就会形成相应的单质。它们共同的电子对与原子中心的距离相同，没有移动。对于具有非极性共价键的化合物，以下特征是固有的：低沸点和熔化，不溶于水，介电性能。接下来，我们将找出哪些物质以共价键为特征，其中常见的电子对发生了移位。

电负性及其对化学键类型的影响

化学中特定元素从另一个元素的原子中吸引电子的性质称为电负性。 L. Pauling 提出的这个参数的数值范围可以在所有无机化学和普通化学的教科书中找到。它的最高值 - 4.1 eV - 有氟，较小的一种 - 其他活性非金属，最低指标是碱金属的典型指标。如果电负性不同的元素相互反应，那么不可避免地会有一个更活跃的元素将一个更被动元素的原子的带负电粒子吸引到其原子核。因此，共价键的物理性质直接取决于元素提供电子以供常用的能力。由此产生的公共对不再相对于原子核对称定位，而是向更活跃的元素移动。

极性键化合物的特点

分子中的连接电子对相对于原子核不对称的物质包括卤化氢、酸、硫属元素与氢的化合物和酸性氧化物。这些是硫酸和硝酸，硫和磷的氧化物，硫化氢等。例如，氯化氢分子包含一个共同的电子对，由氢和氯的不成对电子形成。它移动到更靠近 Cl 原子的中心，这是一个更具电负性的元素。水溶液中所有具有极性键的物质都会解离成离子并传导电流。与简单的非金属物质相比，具有极性共价键的化合物（例如我们给出的示例）也具有更高的熔点和沸点。

化学键断裂方法

在有机化学中，饱和烃与卤素的取代反应遵循自由基机理。甲烷和氯的混合物在光照和常温下发生反应，氯分子开始分裂成携带不成对电子的粒子。换句话说，观察到公共电子对的破坏和非常活跃的自由基-Cl的形成。它们能够以破坏碳和氢原子之间的共价键的方式影响甲烷分子。形成活性粒子-H，碳原子的自由价带上氯自由基，氯甲烷成为反应的第一产物。这种分子分裂的机制称为均裂。如果共同的一对电子完全进入其中一个原子的拥有，那么他们说的是在水溶液中发生的反应的异裂机制特征。在这种情况下，极性水分子会增加溶解化合物化学键的破坏速度。

双倍和三倍链接

绝大多数有机物质和一些无机化合物在其分子中不是一个，而是几个共同的电子对。共价键的多样性减少了原子之间的距离并增加了化合物的稳定性。它们通常被称为耐化学性。例如，在一个氮分子中有三对电子，它们在结构式中用三个破折号表示，并决定了它的强度。单质氮是化学惰性的，只有在加热或高压下以及在催化剂存在的情况下才能与其他化合物（如氢、氧或金属）发生反应。