Химические связи. Валентность и ковалентность.

Когда такой электроположительный элемент, как натрий, встречает такой электроотрицательный элемент, как хлор, атом натрия легко отдает один электрон, который атом хлора так же легко принимает. Получаются атом натрия с положительным зарядом (ион натрия), и атом хлора с отрицательным зарядом (ион хлора). Тут же возникает и мощное электрическое притяжение между этими двумя ионами, в результате чего вокруг каждого иона натрия толпится куча ионов хлора, и, соответственно, вокруг каждого иона хлора тусуется кучка ионов натрия. В результате получается сложный и очень упорядоченный строй ионов, крепко цепляющихся друг за друга. Такой вид связи называется «валентной». Иногда такую связь еще называют «ионной».

Валентность – это и есть способность атомов химических веществ образовывать электрические связи с атомами других элементов, отдавая или присоединяя электроны. Величина валентности определяется числом присоединенных или отданных электронов.

Электроны, расположенные на последней оболочке, в основном и определяют химические свойства атомов, и называются валентными. Число валентных электронов определяет валентность элемента. Так, все щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) – одновалентны. Все щелочноземельные элементы (Mg, Ca, Sr, Ba) – двухвалентны. Атомы с целиком заполненными оболочками не имеют валентных электронов и химически неактивны. Они образуют инертные газы – гелий, неон, аргон и т.д. и составляют нулевую группу, так как их валентность равна нулю.

Химическая связь – это явление взаимодействия атомов, обусловленное перекрыванием их электронных оболочек, т.е. пересечением траекторий движения их электронов.

Самый простой способ оторвать ионы друг от друга – нагреть вещество. Все ионы, как бы сильно они ни удерживались на месте электрическим притяжением, колеблются на своем месте. Чем выше температура, тем выше кинетическая энергия ионов, ведь «температура» - это и есть физическая величина, которая определяет кинетическую энергию частиц, то есть чем быстрее частицы движутся, тем большую температуру покажет градусник, измеряющий температуру системы.

Если сделать температуру достаточно высокой, то энергии колебаний хватает на то, чтобы оторвать ионы друг от друга, преодолевая силу электрического притяжения. И тогда вещество начинает «плавиться», т.е., как говорят, «переходит в жидкую фазу», то есть переходит в жидкое состояние, становится жидкостью. В жидкой фазе ионы больше не удерживаются строго на своих местах и свободно путешествуют.

А что происходит, когда встречаются два электроположительных атома? Например, два атома натрия, встречаясь, попросту начинают обладать двумя электронами совместно поскольку каждый готов отдать свой электрон, и уж тем более никто не хочет захватывать дополнительный. Возникает совместное владение электронами.

Точно то же самое происходит, когда встречаются два электроотрицательных атома – например два атома фтора. Каждый из них так сильно хочет схватить лишний электрон, что они делают то же самое – передают друг другу по одному электрону в совместное пользование, и из-за этого тоже становятся связанными друг с другом. Такой вид химической связи называется «ковалентной» (возможно, буквы «ко» от слова «кооперация»).

Существуют и другие виды химической связи, например «металлическая». При этом виде связи свободные электроны, то есть не привязанные ни к какому конкретному атому, бродят между атомов, осуществляя роль цемента.

Если ковалентную связь образуют одинаковые атомы, например как в молекуле Cl₂, то силы, с которой каждый атом тянет на себя общий электрон, одинаковы, и в результате электроны не смещены в сторону одного из них. Такую ковалентную связь называют «неполярной». Если же атомы разные, то один из них может сильно перетянуть общие электроны в свою сторону, и тогда на стороне более сильного атома возникнет избыточный отрицательный заряд, а на стороне другого – равный ему избыточный положительный, и молекула станет полярной. Такой вид ковалентной связи называют «полярной».