химическая связь2026

1.

ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

2.

• Атомы способны объединяться в молекулы. Молекула
– мельчайшая частица вещества, сохраняющая его
свойства.
• Совокупность сил, удерживающих атомы в молекуле,
называют химической связью. Простейшей молекулой
является молекула водорода Н2, она образуется из двух
атомов водорода Н.
• Химическая связь в Н2 достаточно сильная, поскольку
при обычной температуре водород существует исключительно в виде молекул. Только при очень высоких
температурах молекулы Н2 распадаются на атомы.

3.

• Химическая связь - это взаимодействие,
которое связывает отдельные атомы
в более сложные системы (молекулы,
радикалы, кристаллы и др.).
•Основная
причина
образования
химической связи - это достижение более
устойчивого состояния с минимально
возможным запасом энергии.

4.

«Под химической связью следует понимать
силу, удерживающую атомы друг около друга
в молекулах, ионах или кристаллах»
химическая связь — это
взаимодействие атомов, обусловленное
перекрыванием их электронных облаков и
сопровождающееся уменьшением полной
энергии системы.
По
другому:

5.

• Основное условие образования химической связи - понижение
полной энергии системы по сравнению с суммарной энергией
изолированных атомов.
А
Б
АБ

6.

Таким
образом,
образование
химических
соединений происходит потому, что возникает
энергетическое состояние с более низкой
полной энергией, чем у непрореагировавших
исходных атомов.
Иными словами молекулярное состояние
вещества устойчивее, чем атомное.
При образовании связей всегда выделяется
энергия:
атом 1 + атом 2 + …
молекула + энергия

7.

8. Отличительные признаки химической связи:

•Понижение
энергии
системы
по
сравнению с суммой энергий несвязанных
атомов;
•Перераспределение
электронной
плотности в области образования
химической связи.

9.

Фундаментальная
роль
в
образовании
химических связей принадлежит электронам,
именно они выполняют роль своеобразного
«клея», удерживающего атомы друг около
друга.
Доказано, что главную роль при этом играют
электроны, расположенные на внешней оболочке и,
следовательно, связанные с ядром наименее
прочно, так называемые валентные электроны.

10.

Химическая связь осуществляется
валентными электронами:
1. У s- и p- элементов внешними электронами являются:
… ns1-2 или …ns2np1-6
2. У d-элементов внешними ns- и предвнешними (n-1) d- электронами:
…(n-1)d1-10ns2
3. У f-элементов nS, (n-1)d и (n-2)f- электронами.
…(n-2)f 1-14 ns2

11.

• В образовании химической связи принимают
участие валентные электроны.
• При образовании химической связи каждый
атом хочет завершить свой внешний
энергетический уровень.

12.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
Энергией химической связи Есв кДж/моль называется количество энергии, выделяющееся при образовании химической связи. Чем больше энергия химической связи, тем устойчивее молекулы.
Длиной связи называется межъядерное расстояние
взаимодействующих атомов. Она зависит от размеров
электронных оболочек и степени их перекрывания.
С уменьшением длины связи обычно увеличивается энергия связи и соответственно устойчивость молекул.

13. Характеристики химической связи

• Энергия химической связи (Есв) – энергия, которую необходимо
затратить для разрыва химической связи [кДж/моль].
✓Чем больше длина связи, тем меньше её энергия:

14. Характеристики химической связи

• Длина химической связи (lсв) – расстояние между ядрами
соседних атомов в молекуле или кристалле [нм].
• Химическая связь консервативна – каждый атом вносит всегда
определенный вклад в длину химической связи, независимо от
того, в состав какой молекулы он входит.

15. Особенности lсв

• Длина связи зависит от степени перекрывания электронных
облаков и кратности связи:
• Длина связи зависит от радиусов атомов, образующих связь

16. Характеристики химической связи

Валентный угол – это угол между связями, которые образует атом
в молекуле. Главный фактор — пространственное расположение
электронных облаков (орбиталей) вокруг центрального атома.
гибридные орбитали стремятся максимально разойтись в
пространстве, потому что электроны отталкиваются. Отсюда —
симметричные углы. CO₂, C₂H₂, BeCl₂; CH₄, NH₄⁺, CCl₄; BF₃, C₂H₄,
бензол(1200).
Неподелённая пара занимает больше места, чем связывающая, потому что она
«принадлежит» только одному атому и её облако более размыто. NH₃, H₂O

17. Характеристики химической связи

• Полярность связи – это смещение электронной плотности к
более электроотрицательному атому.
• Полярность связи характеризуется дипольным моментом (μ),
эффективным зарядом (δ) и степенью ионности (i).

18.

19. Полярность молекул

• Молекула представляет собой систему из
положительно заряженных ядер и отрицательно
заряженных молекулярных электронных орбиталей.
Если центры тяжести положительных и отрицательных
зарядов совпадают, то такие молекулы называют
неполярными, а вещества, состоящие из неполярных
молекул, называют неполярными веществами.
Примером неполярных могут служить молекулы,
состоящие из атомов одного вида (О2, N2, H2 − т.н.
простые вещества), или сложные многоатомные
молекулы с симметричным распределением
электронной плотности: СО2 (О=С=О), СCl4.

20.

• Если же центры тяжести зарядов не совпадают: в
одной части молекулы преобладает положительный,
в другой − отрицательный заряд, то такие молекулы
называют полярными, а вещества, состоящие из
полярных молекул, называют полярными
веществами. Несовпадение зарядов обусловлено
различной электроотрицательностью атомов,
входящих в состав молекулы и несимметричностью
расположения электронной плотности относительно
ядер. Это молекулы HCl, H2O и т.п.

21.

• Из-за смещения зарядов относительно друг друга
полярные молекулы образуют электрические
диполи. Диполь – система одинаковых по величине и
противоположных по знаку зарядов (эффективных
зарядов в электронейтральной молекуле. Диполь
характеризуется дипольным моментом –
произведением эффективного заряда на расстояние
между зарядами:
= •q l
В системе СИ единицей измерения дипольного момента
является [Кл м], но на практике чаще используют несистемную
размерность − Дебай.

22. Дипольный момент [Кл·м] = [D]

• ℓ – длина диполя; расстояния между двумя равными по величине и
противоположными по знаку зарядами +q и -q
q – абсолютная величина заряда электрона в кулонах 1 D = 3,33 · 10-30 Кл · м
Дипольный момент связи — это векторная величина, которая характеризует
степень неравномерного распределения электронной плотности в
химической связи. Она показывает, насколько электронная плотность
смещена в сторону одного из атомов, образующих связь.
Пример расчёта дипольного момента молекулы
μ = q·ℓ
• HF: μ(HF) = (1,6 · 10-19) Кл · (9,2 · 10-9 ) м =
• 1,47 · 10-29 Кл · м = 4,4 D

23. В химии дипольный момент является векторной величиной, которая направлена от отрицательного(частичного) заряда к

В химии дипольный момент является векторной величиной,
которая направлена от отрицательного(частичного) заряда к
положительному(частичному) заряду в молекуле или связи.
Это направление отражает распределение заряда и полярность
химической связи, где более электроотрицательный атом
притягивает электроны, создавая частичный отрицательный заряд,
а менее электроотрицательный – частичный положительный.
Вектор дипольного момента всегда
указывает на смещение электронной
плотности от положительно заряженного
центра к отрицательно заряженному центру
:
В контексте химической связи: В
полярной ковалентной связи, где
атомы имеют разную
электроотрицательность, дипольный
момент связи направлен от менее
электроотрицательного атома к более
электроотрицательному.

24.

•Эффективный заряд – безразмерная
величина, определяемая отношением
экспериментально найденного μ к
теоретически рассчитанному.
•qэфф=μэксп /μтеор
•Например: μэксп (HF) = 1,82 D.
•qэфф = 1,82/4,4 = ±0,41
•H+0,41―F-0,41
•Степень ионности – реальный заряд
иона в кристаллической структуре.
Может быть, оценена по разности
электроотрицательностей атомов.

25.

Классификация связи. СТЕПЕНЬ (ДОЛЯ) ИОННОСТИ СВЯЗИ
Чисто ионной связи не существует. Можно лишь
говорить о степени (доле) ионности связи.
Степень ионности химической связи показывает, на
сколько связь между атомами приближается к «чисто
ионной» (когда один атом полностью отдаёт электрон
другому). На практике связь почти всегда имеет
смешанный характер — и ковалентный, и ионный
одновременно.
•Для оценки способности атома данного элемента
оттягивать к себе электроны, осуществляющие связь,
пользуются значением относительной электроотрицательности (ЭО) Условно принято считать
химические связи с долей ионности выше 50% ионными, а
ниже — ковалентными.

26.

27.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРООТРИЦАТЕЛЬНОСТЬ
АТОМОВ (по Полингу)
Н
2,1
Li
Be
В
С
N
О
F
0,98
1,5
2,0
2,5
3,07
3,5
4,0
Na
Mg
Al
Si
P
S
Сl
0,93
1,2
1,6
1,9
2,2
2,6
3,0
К
Ca
Ga
Ge
As
Se
Br
0,91
1,04
1,8
2,0
2,1
2,5
2,8
Rb
Sr
In
Sn
Sb
Те
I
0,89
0,99
1,5
1,7
1,8
2,1
2,6

28.

Зависимость типа связи от электроотрицательности
взаимодействующих атомов
Соединение
ЭО
ΔЭО
Тип связи
HCl
(H) = 2,2
(Cl) = 3,1
0,9
Ковалентная
полярная
ΔЭО = (0,4 – 2)
PН3
(P) = 2,1
(Н) = 2,2
0,1
Ковалентная
неполярная
ΔЭО < 0,4
CsCl
(Cs) = 0,8
(Cl) = 3,1
2,3
Ионная
ΔЭО > 2

29. Степень ионности

• Под ЭО атома понимают его способность притягивает к себе
обобществленные электроны. Поэтому, чем больше разность
электроотрицательностей (∆ЭО) взаимодействующих атомов, тем выше степень
ионности связи
• Степень ионности (β) рассчитывают так:
• β = (μ_эксп / μ_теор) × 100%
• где:
• μ_эксп — экспериментально измеренный дипольный момент (в Кл·м или в дебаях,
Д);
• μ_теор — теоретический дипольный момент для полностью ионной связи.
• Как найти μ_теор?
• Теоретический дипольный момент для полностью ионной связи считают по
формуле:μ_теор = q × l
• где:
• q — заряд электрона (1,6 × 10⁻¹⁹ Кл);
• l — длина связи (в метрах). Идея в том, что при полностью ионной связи на атомах
возникают заряды, равные по модулю заряду электрона.
• Пример расчёта для NaCl
• Возьмём такие данные:
• Экспериментальный дипольный момент для NaCl: μ_эксп ≈ 3,0 × 10⁻²⁹ Кл·м.
• Длина связи в NaCl: l ≈ 2,36 × 10⁻¹⁰ м (2,36 Å).
• Шаг 1. Считаем μ_теор. μ_теор = 1,6 × 10⁻¹⁹ Кл × 2,36 × 10⁻¹⁰ м = 3,776 × 10⁻²⁹ Кл·м.
• Шаг 2. Подставляем в формулу для β. β = (3,0 × 10⁻²⁹ / 3,776 × 10⁻²⁹) × 100% ≈ 79,5%.
• Вывод: степень ионности связи в NaCl по этому методу — примерно 79,5%. Это
значит, что связь очень близка к ионной, но не на 100%.

30.

• Степень ионности
• Если нужно быстро посчитать