Связь атомов посредством общих электронных пар называется ковалентной связью. Как считают в настоящее время, образование общих электронных пар происходит между неспаренными электронами, причем они должны иметь разные спины. Атомы, имеющие неспаренные электроны с параллельными спинами отталкиваются, и химическая связь между ними не возникает.
Различают неполярную и полярную ковалентную связь.
При ковалентной неполярной связи электронное облако распределяется в пространстве на одинаковом расстоянии от ядер атомов. Такая связь возникает между молекулами, состоящими из одинаковых атомов ( например, молекулы водорода и кислорода)
При ковалентной полярной связи электронное облако смещено к атому с большей электроотрицательностью (разница <2.0). Электроотрицательность — это свойство атомов оттягивать к себе электроны, связывающие их с другими атомами.
Часто число образуемых элементом связей превосходит число неспаренных электронов в его атомах. Это объясняется существованием особого донорно-акцепторного механизма образования ковалентной связи. Он заключается в том, что ковалентная связь образуется в результате оттягивания уже существующей электронной пары донора (поставщика неподеленных электронных пар) на свободную орбиталь акцептора. Донорно-акцепторный механизм хорошо иллюстрируется схемой образования иона аммония
В ионе аммония каждый атом водорода связан с атомом азота общей электронной парой, одна из которых реализована по донорно-акцепторному механизму. Связи H-N, образованные по различным механизмам, никаких различий в свойствах не имеют, т. е. возникающие ковалентные связи равноценны. Это обусловлено тем, что орбитали 2s- и 2р-электронов атома азота изменяют свою форму, в результате чего возникают четыре совершенно одинаковые по форме орбитали. Форма этих новых орбиталей представляет из себя нечто среднее между s- и р-орбиталями, поэтому эти новые орбитали называются гибридными, а их возникновение — гибридизацией атомных орбиталей. Число гибридных орбиталей всегда равно числу исходных.
В зависимости от числа участвующих в гибридизации р-орбиталей гибридные орбитали имеют разную ориентацию в пространстве. У атома с одним s-электроном и одним р-электроном возникают две гибридные орбитали, расположенные под углом 180°. Гибридизация одной s-орбитали и двух р-орбиталей (sp2-гибридизация) образует три гибридные орбитали, расположенные в плоскости под углом 120°. Гибридизация одной s- и трех р-орбиталей (sр3-гибридизация) приводит к образованию четырех гибридных орбиталей. Их расположение в пространстве имеет форму тетраэдра, валентный угол составляет 109°23′.
Число ковалентных связей, которое способен образовывать некоторый атом в каждом конкретном случае ограничено числом тех валентных орбиталей, использование которых для образования ковалентных связей оказывается энергетически выгодным. Это свойство атома называется насыщаемостью ковалентной связи.
Химическая связь, образованная в результате перекрывания электронных облаков вдоль условной линии, соединяющей центры атомов, называется s-связью.
Связь, образованная при перекрывании электронных облаков, расположенных перпендикулярно условной линии, соединяющей центры атомов, называется p-связью. В молекуле может присутствовать одновременно как s, так и p-связь.
Взаимное расположение связывающих электронных облаков называется направленностью химической связи. Пространственная направленность ковалентной связи характеризуется некоторыми углами между связями, которые называются валентными углами.
Также вы можете посмотреть ВИДЕО-уроки на эту тему:
И выполнить задания из ЦТ и ЕГЭ на эту тему вы можете здесь