Полярные и неполярные ковалентные связи.

Неполярная ковалентная связь

В случае большинства химических веществ, связь между атомами внутри молекул обеспечивается именно ковалентными связями. Но характер этой связи может отличаться.

Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента, как, например, молекулы Н₂, N₂, Cl₂, и т.д., то каждое электронное облако, образованное общей парой электронов и осуществляющее ковалентную связь, распределяется в пространстве симметричноотносительно ядер обоих атомов.

В подобном случае ковалентная связь называется неполярной.

Полярная ковалентная связь

Если же молекула состоит из атомов различных элементов, то общее электронное облако смещено в сторону одного из атомов, так что возникает ассиметрия в распределении заряда.

В таких случаях ковалентная связь назывется полярной.

Электроотрицательность химических элементов

Для оценки способности атома данного элемента оттягивать к себе общую электронную пару пользуются величиной относительной электроотрицательности.

Чем большее количество протонов содержит ядро атома элемента и чем меньше его радиус, тем выше будет его электротрицательность.

Понятно, что чем больше расстояние между ядром атома и его внешним электронным уровнем, тем меньше будет сила притяжения между ними и меньше будет поляризующий эффект.

Причём, если рассмотреть последовательность расположения элементов в периодической системе, то выяснится, что большее влияние на величину электроотрицательности будет оказывать, как раз увеличение радиуса элемента, а не массивность его ядра.

Наиболее электроотрицательные атомы окажутся в верхнем правом углу таблицы Менделеева, а наименее электроотрицательные – в нижнем левом углу.

В направлении, заданном этой диагональю (от Фтора F к Францию Fr) электроотрицательность элементов будет закономерно убывать.

Вот значения относительной элетроотрицательности некоторых элементов:

Относительная электроотрицательность атомов
Н 2,1
Li 0,98	Be 1,5	B 2,0	C 2,5	N 3,07	O 3,5	F 4,0
Na 0,93	Mg 1,2	Al 1,6	Si 1,9	P 2,2	S 2,6	Cl 3,0
K 0,91	Ca 1,04	Ga 1,8	Ge 2,0	As 2,1	Se 2,5	Br 2,8
Rb 0,89	Sr 0,99	In 1,5	Sn 1,7	Sb 1,8	Te 2,1	I 2,6

Молекула воды

Молекула воды является типичным примером молекулы с полярной ковалентной связью. Причём эта полярность выражена достаточно явно. Ведь электроотрицательность кислорода является одной из самых высоких. Больше только у фтора.

Общее электронное облако будет значительно смещено от ядер атомов водорода к ядру кислорода.

Вследствие перераспределения электронной плотности атом кислорода приобретёт избыток отрицательного заряда, а атомы водорода, наоборот, окажутся заряженными положительно.

Похожим образом обстоят дела с молекулами неорганических кислот и их солей. Например, молекулы НCl, HF, NaCl, KCl и пр. представляют собой явно выраженные диполи с положительными и отрицательными полюсами.

Такие молекулярные диполи будут создавать вокуг местные электрические поля и притягивать к себе противоположно заряженные частицы, в том числе противоположно заряженные полюса диполей, таких же как они сами молекул.

Молекулы углеводородов

Молекулы углеводородов состоят из атомов углерода и водорода.

Простейший углеводород – метан СН4. Он открывает гомологический ряд предельных углеводородов. За метаном следуют: этан (С2Н6), пропан (С3Н8), бутан (С4Н10) и т.д.

Вот их структурные формулы:

Углеводороды от СН4 до С4Н10 – газы (при температуре 20°С).

От С5Н12 до С16Н34 – жидкости.

От С16Н34 – твёрдые вещества.

Атомы углеводородов связаны между собой всё той же ковалентной связью. Но в отличие от воды молекулы углеводородов неполярны.

По значениям электроотрицательности атомы водорода и углерода близки:

Водород – 2,1

Углерод – 2,5.

Для сравнения, электроотрицательность кислорода – 3,5.

Таким образом, в молекулах углеводородов электронная плотность крайне незначительно смещена в сторону ядра атома углерода. Такое малое смещение не создаст сколько-то заметных электрических полей, вследствии чего ковалентная связь в молекулах углеводородов будет ближе к неполярной.