Причината за образуване на химична връзка. Ще изясним причината за свързване на атомите с примера за образуване на водородната молекула.
Да разгледаме два атома водород, приближаващи се един към друг. Нека електроните на двата атома да са с противоположни спинове. Следете изменението на енергията по кривата на фигура 1.10. На далечното разстояние атомите практически не си взаимодействат. Когато разстоянието между тях намалява, те започват да се привличат. Общата им енергия намалява.
Това продължава, докато разстоянието помежду им достигне атомните им размери. Тогава стойността на енергията е минимална – 436 kJ/mol.
Образуването на водородната молекула е екзотермичен процес.
H + H → H2 + Q
Ако трябва да се разкъса така създадената връзка между водородните атоми, ще са необходими точно 436 kJ/mol. Енергията на свързване на два атома с химична връзка е равна на енергията на нейното разкъсване.
При по-нататъшното намаляване на разстоянието между атомите започват да доминират силите на отблъскване и енергията на системата започва да расте. Очевидно най-ниската стойност на енергията е в точка ro, което отговаря на най-стабилното състояние на системата – молекулното. В това състояние електроните се намират най-често между двете ядра. Те образуват електронна двойка, която принадлежи в еднаква степен и на двата атома. Тази електронна двойка се нарича обща електронна двойка. Именно общата електронна двойка свързва двата атома (вижте фигури 1.11.а и 1.11.б.).
Обща електронна двойка – H↑ + ↓H → H ↑↓ H
Чрез общи електронни двойки се свързват химически и два хлорни атома до молекула хлор и два азотни атома до молекула азот и пр.
Причината за свързването на атомите и образуването на химични връзки между тях е понижаването на енергията.
Образуване на химичната връзка между атомите на два различни химични елемента. Да повторим мисловни експеримент, като сега доближаваме един атом водород и един атом хлор. Когато двата атома се доближат на достатъчно малко разстояние, единичните електрони с противоположни спинове образуват електронна двойка, която е обща за двата атома (вижте фугура 1.12.).
H↑ + ↓Cl → H ↑↓ Cl
Общата електронна двойка свързва атомите на водорода и на хлора в молекулата на хлороводорода.
Химичните връзки се осъществяват чрез общи електронни двойки между атомите.
Електронни формули. Прието е образуването на химичните връзки да се представя с т. нар. Люисови символи. Така уравнение (1), което представлява електронна формула на водородната молекула придобива вида:
а уравнение (2) изглежда така:
Формулите, в които свързването на атомите е изразено чрез общи електронни двойки, се наричат електронни формули.
Електронните формули на молекулата на хлора, на азота, на водата и съответстващите им структурни формули изглеждат по следния начин:
На всяка валентна черта в структурната формула отговаря една електронна двойка.
Електроотрицателност. Да обсъдим отново строежа на водородната и на хлороводородната молекула.
Ядрата на двата водородни атома в молекулата на водорода имат по един положителен електричен заряд (по един протон). Затова те привличат с еднаква сила общата електронна двойка. В молекулата на хлороводорода двете ядра съдържат различен брой протони и затова силата, с която ядрата на двата атома привличат общата електронна двойка, е различена. За да се характеризира свойството на атомите в молекулите да привличат към себе си общите електронни двойки, е въведено понятието електроотрицателност.
Електроотрицателността е мярка за силата, с която ядрата на атомите в молекулите привличат към себе си общите електронни двойки.
Електроотрицателността се бележи с гръцката бука Χ (хи)
Колкото по-голяма е силата, с която атомът на даден химичен елемент привлича към себе си общата електронна двойка, толкова по-голяма е неговата електроотрицателност.
На таблица 1.18. са дадено стойностите за електроотрицателност на първите 20 елемента от периодичната система. Установяват се следните зависимости: по периоди от ляво на дясно в периодичната система електроотрицателността на химичните елементи расте; по група от горе на долу в периодичната система електроотрицателността на химичните елементи намалява.
