Глава 6 .
Когда электронные оболочки атомов, входящих в состав молекул, немного сдви-
нуты, на них возникает частичный электрический заряд, и в силу этого появля-
ется межмолекулярное электрическое притяжение там, где заряды имеют разный
знак. Такая связь, при которой один из притягивающихся атомов
— это атом во-
дорода , называется «водородной связью». Очень важно понимать разницу между
водородной и ковалентной связью между атомами. При ковалентной связи возника-
ет обобществление электронов. При водородной связи обобществления электронов
не происходит
— просто соседние молекулы притягиваются друг к другу потому,
что они являются электрическими диполями, и на их концах возникают электриче-
ские заряды, которыми они и притягиваются друг к другу. Тот конец диполя, на
котором есть некоторый отрицательный электрический заряд, притягивается к то-
му концу соседнего диполя, на котором есть некоторый положительный заряд.
Посмотрим на таблицу электроотрицательности атомов, наиболее часто встре-
чающихся в органических соединениях. Разместим химические элементы в порядке
убывания силы их электроотрицательности, т.е. той силы, с которой атом стре-
мится захватить и обобществить электроны соседних атомов. Номер перед назва-
нием элемента - это его порядковый номер в периодической таблице. Вообще же-
лательно постепенно запоминать эти номера, так как если я помню номер элемен-
та, то за секунду могу вычислить его электронную формулу, а значит, и сказать
многое о его свойствах. Цветом выделена конфигурация внешних электронных обо-
лочек
— тех самых, которые и имеют значение для анализа химических взаимодей-
ствий между атомами.
Мы видим, что те элементы, у которых на внешних s-p-подуровнях в сумме лишь
по 1-2 электрона, обладают слабой электроотрицательностью, и их можно понять
— им гораздо проще отдать кому-нибудь свои 1-2 электрона, чем совершать не-
благодарный труд по собиранию 6-7 электронов. Отсюда следует очень важный вы-
вод: если мы видим молекулу, в которой есть атомы магния, кальция, натрия или
калия, то можно быть уверенным, что именно в той части молекулы, где располо-
жены эти атомы, имеется небольшой положительный заряд (б+), поскольку элек-
троны оттуда оттянуты к более электроотрицательным атомам.
Самой большой электроотрицательностью обладают фтор, кислород, хлор и азот:
им нужно добрать лишь по 1-2 электрона для того, чтобы их внешние (s+p)-
подуровни обрели состояние завершенности, и их незаполненные подуровни распо-
ложены близко к ядру, что делает их аппетит особенно сильным, ведь положи-
тельно заряженное атомное ядро сильно притягивает к себе электроны, и это
притяжение не экранируется многочисленными внутренними электронными оболочка-
ми.
И вот теперь, вооружившись всей этой информацией, представим себе, что бу-
дет, если натрий встретится с хлором. У натрия на внешнем уровне есть лишь
один электрон: 3s1. Хлор настолько мощно захватит этот валентный электрон на-
трия, что буквально оторвет его с руками. В результате электрон так сильно
переместится от натрия к хлору, что вместо того, чтобы говорить о каком-то
«частичном электрическом заряде», который образуется на концах молекул, уже
можно говорить о полноценных электрических зарядах.
Атом натрия, практически полностью лишившийся внешнего электрона, приобре-
тает полноценный положительный заряд (+1), а атом хлора, получив дополнитель-
ный электрон практически в свою полную собственность, становится отрицательно
заряженным (-1), то есть и натрий и хлор становятся ионами в этом химическом
соединении, и между ними возникает сильное электрическое притяжение, и такая
химическая связь называется «ионной ковалентной связью», или, для краткости,
«ионной».
Можно сказать, что ионная связь
— это полярная ковалентная связь, доведен-
ная до своего предела полярности. Ученые так договорились, что если разница в
электроотрицательности двух соединенных между собой атомов превышает две еди-
ницы, то такая полярная ковалентная связь будет называться ионной. Подсчитаем
разницу в нашем случае: 3.2
— 0.9
= 2.3, так что связь атомов натрия и хлора
в соединении NaCl является несомненно ионной.
Ионная связь очень прочна, потому что теперь помимо того, что атомы удержи-
ваются на своих местах за счет энергетической выгодности их электронных обо-
лочек, они еще к тому же притягиваются друг к другу с дополнительной силой
электрического притяжения, ведь они теперь стали ионами, заряженными положи-
тельно и отрицательно. Поэтому химические соединения, составляющие которых
образуют между собой ионную связь, существенно отличаются от тех, в которых
связь является обычной, ковалентной. Как правило, ионные химические соедине-
ния представляют собой твердые и хрупкие вещества с высокой температурой
плавления. Раствор ионных соединений отлично проводит ток, ведь в растворе
они распадаются на заряженные ионы. В отличие от них, средне-полярные (то
есть образованные атомами с небольшой разницей в электроотрицательности, так
что общая электронная пара сдвинута лишь немного) и неполярные ковалентные
соединения представляют собой газ или жидкость, а если они являются твердыми
телами, то легко плавятся, и их раствор далеко не всегда проводит ток.