Хімія · Будова речовини
Хімічний зв’язок і ступінь окиснення: типи зв’язку, ґратки, правила визначення
Тип хімічного зв’язку визначає різниця електронегативностей атомів, а від типу зв’язку залежать будова речовини й її фізичні властивості. Ступінь окиснення — це умовний заряд атома в сполуці; його знаходять за кількома правилами й перевіряють нульовою сумою.
Авторський матеріал Тями · оновлено
Електронегативність і типи зв’язку
Електронегативність — здатність атома в сполуці притягувати до себе електрони. Вона зростає в періоді зліва направо й зменшується в групі згори вниз; найбільша вона у Флуору, далі йде Оксиген. Якщо атоми однакові, зв’язок неполярний; якщо це різні неметали — полярний; якщо сполучаються типовий метал і типовий неметал — йонний.
| Тип зв’язку | Між чим утворюється | Приклади |
|---|---|---|
| ковалентний неполярний | однакові атоми неметалів | H₂, Cl₂, O₂ (подвійний зв’язок), N₂ (потрійний) |
| ковалентний полярний | різні неметали | HCl, H₂O, NH₃, CO₂ |
| йонний | катіони й аніони | NaCl, K₂O, CaF₂ |
| металічний | атоми й катіони металів та вільні електрони | Cu, Fe, Na |
| водневий | між молекулами, де Гідроген сполучений з F, O або N | H₂O, NH₃, спирти |
Ковалентний зв’язок утворюється за обмінним механізмом (кожен атом дає по одному неспареному електрону) або за донорно-акцепторним. Так утворюється йон амонію NH₄⁺: Нітроген надає неподілену електронну пару, а катіон H⁺ — вільну орбіталь. Тому в NH₄Cl є ковалентні зв’язки всередині катіона й йонний зв’язок між NH₄⁺ і Cl⁻. Молекула CO₂ неполярна, хоча кожен зв’язок C=O полярний: диполі компенсують одне одного через лінійну будову молекули.
Кристалічні ґратки
| Ґратка | У вузлах | Властивості | Приклади |
|---|---|---|---|
| атомна | атоми | дуже тверді, тугоплавкі | алмаз, кремній, SiO₂ |
| молекулярна | молекули | м’які, леткі, легкоплавкі | лід, йод I₂, «сухий лід» CO₂ |
| йонна | катіони й аніони | тверді, крихкі, тугоплавкі; розплав проводить струм | NaCl, CaF₂ |
| металічна | атоми й катіони металів | пластичність, електро- та теплопровідність | Cu, Fe |
Правила визначення ступеня окиснення
- у простих речовинах ступінь окиснення дорівнює 0;
- сума ступенів окиснення в нейтральній сполуці дорівнює 0, а в йоні — його заряду;
- Флуор завжди має −1; Оксиген зазвичай −2 (у пероксидах, наприклад H₂O₂, −1); Гідроген зазвичай +1 (у гідридах металів, наприклад NaH, −1);
- метали головних підгруп I та II груп мають +1 і +2, Алюміній +3;
- у сполуці двох неметалів негативний ступінь має електронегативніший.
Для неметалів і елементів головних підгруп (крім Оксигену й Флуору) вищий позитивний ступінь окиснення дорівнює номеру групи, а нижчий негативний ступінь неметалу — номеру групи мінус 8. Наприклад, у Сульфуру вищий ступінь +6, а нижчий −2.
Розібрані приклади
Спробуй розв’язати сам, а потім відкрий розв’язання. Це авторські приклади, а не завдання з тренувань.
Приклад 1
Визначте ступінь окиснення Мангану в KMnO₄ та Хрому в K₂Cr₂O₇.
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- У KMnO₄: (+1) + x + 4 · (−2) = 0, звідки x = +7.
- У K₂Cr₂O₇: 2 · (+1) + 2x + 7 · (−2) = 0, тобто 2x = 12 і x = +6.
Відповідь: Mn +7; Cr +6.
Приклад 2
Визначте ступені окиснення Нітрогену в NH₄NO₃.
Показати розв’язанняСховати розв’язання
- Сіль складається з йонів NH₄⁺ і NO₃⁻.
- У NH₄⁺: x + 4 · (+1) = +1, звідки x = −3.
- У NO₃⁻: x + 3 · (−2) = −1, звідки x = +5.
Відповідь: −3 у катіоні амонію й +5 в нітрат-іоні.
Приклад 3
Які типи хімічного зв’язку є в натрій гідроксиді NaOH?
Показати розв’язанняСховати розв’язання
Типові помилки
- Плутати валентність і ступінь окиснення: у HNO₃ Нітроген має ступінь окиснення +5, а валентність IV.
- Вважати, що Оксиген завжди має −2: у пероксиді водню H₂O₂ він має −1.
- Ставити Гідрогену +1 у гідридах металів (NaH, CaH₂): там він має −1.
- Називати зв’язок у молекулі HCl неполярним, а в молекулі H₂ — полярним.
- Плутати водневий зв’язок між молекулами з ковалентним зв’язком O–H усередині молекули води.
- Вважати, що в NH₄Cl є лише йонний зв’язок: усередині катіона NH₄⁺ зв’язки ковалентні.