Полярные и неполярные ковалентные связи.

 

Неполярная ковалентная связь

 

В случае большинства химических веществ, связь между атомами внутри молекул обеспечивается именно ковалентными связями. Но характер этой связи может отличаться.

 

Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента, как, например, молекулы Н2, N2, Cl2, и т.д., то каждое электронное облако, образованное общей парой электронов и осуществляющее ковалентную связь, распределяется в пространстве симметричноотносительно ядер обоих атомов.

 

В подобном случае ковалентная связь называется неполярной.

 

Полярная ковалентная связь

 

Если же молекула состоит из атомов различных элементов, то общее электронное облако смещено в сторону одного из атомов, так что возникает ассиметрия в распределении заряда.

 

В таких случаях ковалентная связь назывется полярной.

 

Электроотрицательность химических элементов

 

Для оценки способности атома данного элемента оттягивать к себе общую электронную пару пользуются величиной относительной электроотрицательности.

 

Чем большее количество протонов содержит ядро атома элемента и чем меньше его радиус, тем выше будет его электротрицательность.

 

Понятно, что чем больше расстояние между ядром атома и его внешним электронным уровнем, тем меньше будет сила притяжения между ними и меньше будет поляризующий эффект.

 

Причём, если рассмотреть последовательность расположения элементов в периодической системе, то выяснится, что большее влияние на величину электроотрицательности будет оказывать, как раз увеличение радиуса элемента, а не массивность его ядра.

 

Наиболее электроотрицательные атомы окажутся в верхнем правом углу таблицы Менделеева, а наименее электроотрицательные – в нижнем левом углу.

 

В направлении, заданном этой диагональю (от Фтора F к Францию Fr) электроотрицательность элементов будет закономерно убывать.

 

 

Вот значения относительной элетроотрицательности некоторых элементов:

 

Относительная электроотрицательность атомов
Н 2,1            
Li 0,98 Be 1,5 B 2,0 C 2,5 N 3,07 O 3,5 F 4,0
Na 0,93 Mg 1,2 Al 1,6 Si 1,9 P 2,2 S 2,6 Cl 3,0
K 0,91 Ca 1,04 Ga 1,8 Ge 2,0 As 2,1 Se 2,5 Br 2,8
Rb 0,89 Sr 0,99 In 1,5 Sn 1,7 Sb 1,8 Te 2,1 I 2,6

 

Молекула воды

 

Молекула воды является типичным примером молекулы с полярной ковалентной связью. Причём эта полярность выражена достаточно явно. Ведь электроотрицательность кислорода является одной из самых высоких. Больше только у фтора.

 

 

Общее электронное облако будет значительно смещено от ядер атомов водорода к ядру кислорода.

 

Вследствие перераспределения электронной плотности атом кислорода приобретёт избыток отрицательного заряда, а атомы водорода, наоборот, окажутся заряженными положительно.

 

Похожим образом обстоят дела с молекулами неорганических кислот и их солей. Например, молекулы НCl, HF, NaCl, KCl и пр. представляют собой явно выраженные диполи с положительными и отрицательными полюсами.

 

Такие молекулярные диполи будут создавать вокуг местные электрические поля и притягивать к себе противоположно заряженные частицы, в том числе противоположно заряженные полюса диполей, таких же как они сами молекул.

 

Молекулы углеводородов

 

Молекулы углеводородов состоят из атомов углерода и водорода.

Простейший углеводород – метан СН4. Он открывает гомологический ряд предельных углеводородов. За метаном следуют: этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10) и т.д.

 

Вот их структурные формулы:

 

 

Углеводороды от СН4 до С4Н10 – газы (при температуре 20°С).

От С5Н12 до С16Н34 – жидкости.

От С16Н34 – твёрдые вещества.

 

Атомы углеводородов связаны между собой всё той же ковалентной связью. Но в отличие от воды молекулы углеводородов неполярны.

 

По значениям электроотрицательности атомы водорода и углерода близки:

Водород – 2,1

Углерод – 2,5.

 

Для сравнения, электроотрицательность кислорода – 3,5.

 

Таким образом, в молекулах углеводородов электронная плотность крайне незначительно смещена в сторону ядра атома углерода. Такое малое смещение не создаст сколько-то заметных электрических полей, вследствии чего ковалентная связь в молекулах углеводородов будет ближе к неполярной.