Kovalentnye-himicheskie-svyazi-stroenie-svojstva-i-primery

1.

Ковалентные химические
связи: строение, свойства и
примеры
Глубокое погружение в основы, механизмы формирования и ключевые
различия ковалентных связей в химии.

2.

Что такое ковалентная связь?
Определение
Общие электронные пары
Ковалентная связь — это
Результат
Такое взаимодействие
химическая связь, образующаяся
Это пары электронов,
обеспечивает образование
за счёт общих электронных пар
принадлежащие одновременно
молекул с чрезвычайно прочной и
между атомами.
двум атомам, которые «делятся»
стабильной структурой.
ими для достижения стабильной
внешней оболочки (правило
октета).
Ковалентные связи лежат в основе большинства органических и многих неорганических соединений, формируя многообразие вещества вокруг нас.

3.

Механизм образования
ковалентной связи
Сближение Атомов
Атомы сближаются настолько, что их внешние электронные оболочки
(орбитали) начинают перекрываться.
Совместное Использование
Электроны внешних оболочек начинают совместно использоваться
двумя ядрами атомов, формируя общую электронную пару.
Формирование Молекулы
Общая электронная пара удерживает ядра обоих атомов вместе.
Например, в молекуле водорода (H₂) два атома делят пару
электронов.

4.

Полярная и неполярная ковалентные связи
В чём разница?
Неполярная связь
Полярная связь
Образуется между атомами с одинаковой электроотрицательностью (или очень близкой).
Образуется между атомами с разной электроотрицательностью.
Общая электронная пара распределена равномерно между атомами.
Электронная пара смещена к более электроотрицательному атому, создавая частичные заряды (\delta+ и \delta-).
Пример: H₂ (водород), O₂ (кислород).
Пример: HCl (хлороводород), H₂O (вода).

5.

Пример: Молекула Водорода (H₂)
Классический пример неполярной ковалентной связи.
Одинаковые Атомы
Связь образуется между двумя
Равномерное
Распределение
атомами водорода, которые
Общая электронная пара
имеют абсолютно одинаковую
находится примерно поровну
электроотрицательность.
между двумя ядрами.
Отсутствие Диполя
Молекула стабильна и прочна, но
не имеет электрического
дипольного момента, так как
заряды распределены
симметрично.

6.

Пример: Молекула Хлороводорода (HCl)
Молекула с выраженной полярной ковалентной связью.
Смещение Электронной Плотности
Атом Хлора (Cl) гораздо более электроотрицателен, чем Водород (H). Он сильно притягивает общую электронную пару к себе.
У атома Cl возникает частичный отрицательный заряд (\delta-).
У атома H возникает частичный положительный заряд (\delta+).
Это смещение делает молекулу диполем, что обуславливает её способность растворяться в полярных растворителях, например, в воде.

7.

Молекула воды (H₂O): Уникальная
Полярность
Молекула воды является идеальным примером сложной полярной структуры, определяющей
её свойства как универсального растворителя.
Две Полярные Связи
Нелинейная Геометрия
Вода содержит две ковалентные связи
Молекула имеет изогнутую форму с
O–H. Кислород (O) очень сильно
углом связи ~104,5° (тетраэдрическая
оттягивает электроны от двух атомов
геометрия с двумя неподеленными
Водорода (H).
парами).
Сильный Диполь
Сочетание полярных связей и угловой формы создаёт очень сильный дипольный момент,
делая воду "полярной" молекулой.

8.

Сверхпрочность: Ковалентные Связи в Алмазе
Алмаз — это эталон прочности и твёрдости в природе, благодаря исключительной структуре его ковалентных связей.
Тетраэдрическая Связь
Пространственная Решётка
Каждый атом углерода связан с четырьмя
Формируется сплошная, трёхмерная
соседними атомами углерода.
атомная кристаллическая решётка.
Электроны «Путешествуют»
Связи являются локализованными и очень
прочными, обеспечивая максимальную силу
сцепления.
Именно эта прочность ковалентного каркаса делает алмаз самым твёрдым природным материалом.
Максимальная Твёрдость
Твёрдость по шкале Мооса — 10. Разорвать
эти связи чрезвычайно сложно.

9.

Интересные факты о прочности связей в алмазе
Геометрия: Каждый атом углерода связан четырьмя ковалентными связями в идеальной тетраэдрической форме, что обеспечивает
невероятную плотность и устойчивость структуры.
Термостойкость: Энергия связи в алмазе настолько велика (около 347 кДж/моль), что температура его плавления достигает 3700–4000 °C (при
высоком давлении), делая его тугоплавким материалом.
Теплопроводность: Алмаз обладает рекордной теплопроводностью среди всех известных материалов (до 2300 Вт/(м·К)), что в 5 раз выше, чем у
меди. Это связано с эффективностью передачи колебаний в сверхпрочном кристаллическом каркасе.
Применение: Благодаря экстремальной прочности связей, алмаз используется не только в ювелирном деле, но и в промышленности для резки и
шлифовки сверхтвёрдых материалов, а также в высокотехнологичной электронике для отвода тепла.