У перші роки 19 століття швед Дж. Дж. Берцеліус виявив, що деякі солі, розчинені у воді, проводять електрику; На підставі цього факту він постулював існування електричних полюсів, позитивних і негативних, у сполуках цього типу.

блок

Через сто років, маючи величезну кількість накопичених експериментальних доказів, німецький фізик Вальтер Коссель (1888-1956) запропонував так звану модель іонного зв'язку. У цій моделі атом сполуки віддає один або кілька електронів (валентні електрони) іншому, щоб у зовнішній оболонці залишилося вісім електронів. Отже, атом, який віддає електрони, набуває позитивного електричного заряду і стає позитивним іоном або катіоном (рис. 1).

Атом, який отримує переданий електрон або електрони, завершує октет у своїй валентній оболонці і також є електрично зарядженим, хоча його заряд негативний; тому він утворює негативний іон або аніон.

Рис. 1 Метали віддають валентні електрони неметалам при утворенні солей.

Отримані іони з протилежними електричними зарядами притягують один одного.

Ця когезивна сила утримує їх разом, утворюючи сполуку іонного типу. З'єднання з іонними зв'язками складають кристали, а не прості молекули, оскільки притягання іонів створює розташування, яке називається кристалічною граткою (рис. 2).

Іонний зв’язок відбувається, коли метал із сімейств 1 (лужний) або 2 (лужноземельний) Періодичної системи реагує з неметалом, утворюючи сполуку. Наприклад, хлорид натрію - це іонна сполука, що складається з металу натрію сімейства 1 та неметалу хлору.

Рис. 2 Кристалічна структура хлориду натрію.

Поки Берцеліус намагався пояснити провідність електричного струму в деяких водних розчинах, інші вчені виявили, що не всі речовини, розчинені у воді, проводять електрику. З часом цей факт породив іншу модель зв’язування, яка задовільно пояснює поведінку цих речовин.

Саме Льюїс в 1916 р. Запропонував модель ковалентного зв’язку. При цьому типі зв'язку атоми набувають структуру благородного газу, тобто на кожній орбіті у них залишається 8 електронів або повна оболонка, що робить їх дуже стабільними. Благородні гази - це елементи, які завжди відповідають цьому так званому правилу октету (рис. 3). Кажуть, що молекула має ковалентний зв’язок, коли всі атоми, що її складають, ділять свої електрони таким чином, що кожен представляє вісім електронів у своїй валентній оболонці.

Рис. 3 Електронне розташування благородних газів: у всіх них валентний шар насичений.

Ковалентні зв’язки виникають переважно між неметалами і позначаються тире між символами атомів, що їх утворюють; це представляє пару спільних електронів. Наприклад, F2 можна представити так, як цей F - F.

Існує два типи ковалентних зв’язків: чистий ковалентний, який виникає між одними і тими ж атомами, наприклад, F2, і полярний ковалентний, який виникає між різними атомами. Наприклад, вода - це молекула з двома полярними ковалентними зв’язками, де атом кисню поділяє пару електронів з кожним атомом водню.

Сполуки, утворені ковалентними зв’язками, мають більше, ніж іонні, і можуть бути твердими, рідкими або газоподібними. Більшість з них не розчиняються у воді і є поганими провідниками електричної енергії. Досить сказати, що більшість складових частин живих істот і поживних речовин, що містяться в раціоні будь-якої людини, є сполуками з ковалентними зв’язками.

З атомами вуглецю, водню та кисню утворюються мільйони сполук, в яких кожен атом вуглецю завжди утворює чотири ковалентні зв’язки. Враховуючи величезну кількість сполук, що утворюються з вуглецем, їх вивченню присвячена частина хімії: органічна хімія.

Ковалентний зв’язок, у якому розділяється лише одна пара електронів, називається одинарним зв’язком. Атоми можуть іноді поділяти більше однієї пари електронів, щоб завершити октет. Це випадок з атомом кисню, який має шість валентних електронів, і для завершення свого октету він повинен ділити дві пари електронів з іншим атомом того самого елемента.

Молекула кисню показує два ковалентні зв’язки; отже, кажуть, що він має подвійний зв’язок або ковалентний подвійний зв’язок. Це представлено так за допомогою структур Льюїса:

Багато сполук утворюються шляхом з’єднання атомів подвійними та потрійними зв’язками. Такий випадок з вуглекислим газом, який у твердій формі відомий як сухий лід, та ацетиленом, газом, що використовується для зварювання, оскільки його полум'я дуже гаряче і придатне для плавлення металів.

0 = C = 0
Вуглекислий газ
H - C C - H
Ацетилен

Зв’язування металів відбувається в чистих металах і в сплавах. Як і в ковалентному зв’язку, атоми ділять пари електронів; але в металічному багато атомів мають багато електронів.

Валентні електрони чистого металу, наприклад срібла або міді, утворюють струмінь електронів, які вільно протікають через шматок металу. Оскільки електрони не належать до якогось конкретного атома, атоми існують як позитивні іони, які нейтралізуються негативними зарядами всіх електронів. Метали утворюють кристалічну решітку, як показано на рис. 4.

Ця модель посилань пояснює багато властивостей металів. Деякі з них описані нижче:

  • Висока щільність металів зумовлена ​​малим простором, який існує між позитивними іонами.

Ковкість (здатність формуватися інструментами) обумовлена ​​ковзанням шарів металевих катіонів один над одним.

  • Проведення тепла та електрики пов'язане із вільним рухом електронів між шарами решітки.

    • Рис. 4 У металевому зв’язку метали поводяться як іони, їх заряди нейтралізуються рухливими електронами.