Основні типи хімічних зв'язків: чому і як вони утворюються
Закони, за якими перетворюються речовини, довгий час залишалися нерозгаданою таємницею для людини. Класична теорія міжатомних зв'язків була запропонована досить-таки пізно - в 1916 році. З тих пір уявлення вчених еволюціонували. Принципово нічого нового з тих пір не відкрили, і типи хімічних зв'язків знає тепер кожен школяр, який хоча б намагається вчитися. За ці знання деякі середньовічні вчені продали б душу.
Отже, існують основні типи хімічного зв'язку і додаткові, звані слабкими взаємодіями. Іноді вони, правда, набувають важливого значення, наприклад, при формуванні структури білка. Основні типи хімічних зв'язків включають в себе ковалентні, а ще іонні та металеві.
Почнемо з ковалентних. Саме для них Гілберт Льюїс і запропонував свою першу класичну теорію хімічного зв'язку. У чому полягає ідея цього вченого, актуальна досі? Ковалентний зв'язок утворюється тому, що в пов'язаної формі в системі з атомів виходить менше енергії, ніж в атомах поодинці. А це важливо в хімії. Кожна система прагне позбутися максимальної кількості енергії. У процесі формування ковалентного зв'язку кожен з об'єднуваних атомів вносить свій внесок у створення з'єднання. Таким чином, зовнішній електронний рівень виявляється заповненим, частинки з негативним зарядом переходять «у спільне користування».
Типи хімічних зв'язків поділяють на підтипи. Наприклад, ковалентний зв'язок часто буває неполярной - наприклад, між атомами ідентичного хімічного елемента. Так утворюються молекули газів, таких як азот, фтор, водень. Електронна пара «у спільній власності» виявляється геометрично приблизно посередині. Хоча про це складно говорити, тому що дослідження показують, що шлях електрона передбачити майже неможливо.
Інша справа - зв'язки між атомами різних хімічних елементів. Наприклад, у зв'язку між атомами фтору та водню загальна пара виявляється просторово ближче до одного з атомів, а саме - до фтору. Такий зв'язок носить ім'я полярної.
Але не завжди атоми «чесно вносять рівний внесок» у формування вкладу. Буває й так, що один з атомів надає відразу два електрони, а другий - орбіту для цієї пари, яка переходить у спільне користування. Як назвати характер цього з'єднання? Донорно-акцепторні різновид зв'язку. Іон амонію може бути гарним прикладом. Три водневих атома беруть участь у звичайних полярних ковалентних зв'язках, а залишилася вільною пара електронів азоту може передаватися в спільне користування з ще одним атомом водню. Все-таки такий зв'язок вважається ковалентного, тому що ділянки підвищеної електронної щільності знаходяться між атомами.
Які ще типи хімічних зв'язків існують? Іонна зв'язок існує між частинками, що мають різний заряд. Сила тяжіння елементів цього зв'язку залежить тільки від відстані, яка їх розділяє, а від орієнтації - не залежить. Де зустрічаються такі зв'язки? Перш за все, в кристалічних речовинах - лугах, карбідах, солях, нітриду, основних оксидах. Якщо катіон і аніон схожі за розмірами, то зв'язок стає особливо стійкою. Деякі хіміки схильні вважати цей вид зв'язку крайнім випадком полярним ковалентним. Але це питання спірне, тому що електронна густина все ж не до кінця наближається до негативно зарядженого катиону.
Металева зв'язок зазвичай сильно несхожа на інші типи хімічних зв'язків. Оскільки вона являє собою не тільки унікальне хімічно, а й своєрідне фізично явище. Справа в тому, що у формуванні зв'язку беруть участь електрони всіх атомів. І їх спрямований рух пояснює можливість високої провідності електричного струму в металах. Так що кожен атом у вузлі решітки вносить свій внесок у хімічну зв'язок.
Як стало зрозуміло з опису вище, види хімічних зв'язків відрізняються саме за принципом їх утворення.