Ковалентний зв'язок

Вперше про таке поняття як ковалентний зв'язок вчені-хіміки заговорили після відкриття Гілберта Ньютона Льюїса, який описав хімічний зв'язок як усуспільнення двох електронів. Пізніші дослідження дозволили описати і сам принцип ковалентного зв'язку. Слово ковалентний можна розглядати в рамках хімії як здатність атома утворювати зв'язки з іншими атомами.

Пояснимо на прикладі:

Є два атома з незначними відмінностями в електронегативності (С і CL, С і Н). Як правило, це атоми, будова електронної оболонки яких максимально близько до будови електронної оболонки благородних газів.

При виконанні даних умов виникає тяжіння ядер цих атомів до електронної пари, загальною для них. При цьому електронні хмари не просто накладаються один на одного, як при іонного зв'язку. Ковалентний зв'язок забезпечує надійне з'єднання двох атомів за рахунок того, що перерозподіляється електронна щільність і змінюється енергія системи, що викликано "втягуванням" в меж'ядерних простір одного атома електронної хмари іншого. Чим більш обширно взаємне перекриття електронних хмар, тим зв'язок вважається більш міцною.

Звідси, ковалентний зв'язок - це утворення, що виникло шляхом взаємного усуспільнення двох електронів, що належать двом атомам.

Як правило, речовини з молекулярною кристалічною решіткою утворюються за допомогою саме ковалентного зв'язку. Характерними для молекулярної будови є плавлення і кипіння при низьких температурах, погана розчинність у воді і низька електропровідність. Звідси можна зробити висновок: в основі будови таких елементів, як германій, кремній, хлор, водень - ковалентний зв'язок.

Властивості, характерні для даного виду з'єднання:

1. Насичуваність. Під цим властивістю зазвичай розуміється максимальна кількість зв'язків, яке вони можуть встановити конкретні атоми. Визначається це кількість загальним числом тих орбіталей в атомі, які можуть брати участь в утворенні хімічних зв'язків. Валентність атома, з іншого боку, може бути визначена числом вже використаних з цією метою орбіталей.
2. Спрямованість. Всі атоми прагнуть утворювати максимально міцні зв'язки. Найбільша міцність досягається в разі збігу просторової спрямованості електронних хмар двох атомів, оскільки вони перекривають один одного. Крім того, саме така властивість ковалентного зв'язку як спрямованість впливає на просторове розташування молекул органічної речовини, тобто відповідає за їх "геометричну форму".
3. Поляризованість. В основі цього положення лежить уявлення про те, що ковалентний зв'язок існує двох видів:

• полярна або несиметрична. Зв'язок даного виду можуть утворювати лише атоми різних видів, тобто ті, чия електронегативність значно різниться, або у випадках, коли загальна електронна пара несиметрично розділена.
• неполярная ковалентний зв'язок виникає між атомами, електронегативність яких практично дорівнює, а розподіл електронної щільності рівномірно.

Крім того, існують певні кількісні характеристики ковалентного зв'язку:

• Енергія зв'язку. Даний параметр характеризує полярну зв'язок з точки зору її міцності. Під енергією розуміється те кількість тепла, яке було необхідно для руйнування зв'язку двох атомів, а також ту кількість тепла, що було виділено при їх з'єднанні.
• Під довжиною зві в молекулярній хімії розуміється довжина прямій між ядрами двох атомів. Цей параметр також характеризує міцність зв'язку.
• Дипольний момент - величина, яка характеризує полярність валентної зв'язку.