Режим

Параметры

Выберите ячейку «Атом 1» или «Атом 2», затем элемент. Оранжевые — металлы, синие — неметаллы; число под символом — электроотрицательность.

Частица
Кто отдаёт электронную пару (донор)?
Частица
Сколько p-орбиталей смешать с s

Опыты

0/4

Опыт засчитывается по вашим записям: соберите нужное состояние и нажмите «Записать».

Тип связи по ЭО

Атомы отдельно
выберите два атома и соедините их
ЭО атома 10
ЭО атома 20
ΔЭО0
Вид связи—

Шкала разницы ЭО

записанные пары

Что происходит

Записи

№ЧастицаДанныеИтог
Пока нет записей. Соберите частицу и нажмите «Записать».

Журнал

    1

    Почему атомы соединяются. Правило октета

    Урок 9нажмите «Соединить»
    Химическая связь — совокупность сил, обусловливающих взаимодействие атомов друг с другом в химическом соединении.

    Устойчивы атомы с завершённым внешним уровнем — это благородные газы: у гелия 2 электрона, у неона и аргона по 8. Поэтому они почти не вступают в реакции.

    Остальные атомы стремятся получить конфигурацию ближайшего благородного газа — 8 электронов на внешнем уровне (у водорода — 2). Это правило октета. Добиться его можно тремя способами: отдать лишние электроны, принять недостающие или образовать общие пары.

    Что нужно знать для типа связиЭлектроотрицательность — способность атома притягивать к себе общие электроны (самый электроотрицательный — фтор). Валентность — сколько связей образует атом. Валентные электроны — электроны внешнего уровня, у элементов главных подгрупп их число равно номеру группы. И главное — металл это или неметалл.

    !
    Ловушка ЕНТ

    Валентные электроны — это электроны внешнего уровня, а не все электроны атома. У хлора (2, 8, 7) их 7, у натрия (2, 8, 1) — 1.

    2

    Электронная и структурная формулы. Кратность связи, σ и π

    Урок 9выберите молекулу

    В электронной формуле валентные электроны рисуют точками. Два электрона, которые принадлежат обоим атомам, — общая электронная пара. В структурной формуле каждую общую пару заменяют чёрточкой.

    Сколько пар образует атом неметалла? Столько, сколько электронов ему не хватает до восьми: хлору 8 − 7 = 1, кислороду 8 − 6 = 2, азоту 8 − 5 = 3.

    СвязьОбщих парσπПример
    одинарная110H–H, Cl–Cl
    двойная211O=O
    тройная312N≡N

    Число общих пар между атомами — кратность связи. Первая связь всегда σ (сигма), она самая прочная; вторая и третья — π (пи). Двойная и тройная связи вместе называются кратными.

    !
    Ловушка ЕНТ

    Иногда говорят, что двойная связь состоит из двух π-связей. Это неверно: σ-связь есть в любой связи. Двойная — 1σ + 1π, тройная — 1σ + 2π.

    3

    Электроотрицательность и вид связи

    Урок 9нажмите на два элемента

    Вид связи определяют по двум признакам: металл или неметалл и разница электроотрицательностей (ΔЭО).

    Вид связиКто с кемПримеры
    Ионнаяметалл и неметалл, ΔЭО > 1,7NaCl, KF, CaO, Mg₃N₂
    Ковалентная неполярнаяодинаковые атомы неметалла, ΔЭО = 0H₂, O₂, N₂, Cl₂, O₃, P₄, S₈
    Ковалентная полярнаяразные неметаллы, ΔЭО < 1,7HCl, H₂O, NH₃, CO₂, SF₆, P₂O₅
    Металлическаяметаллы и сплавыNa, Cu, Fe, латунь
    ВодороднаяH и F, O или N соседней молекулыH₂O, HF, NH₃, белки
    ПримерЭО(Na) = 0,9, ЭО(Cl) = 3,0: 3,0 − 0,9 = 2,1 > 1,7 — ионная. ЭО(H) = 2,1: 3,0 − 2,1 = 0,9 < 1,7 — ковалентная полярная.
    ИграРазложите вещества по видам химической связи.
    !
    Ловушка ЕНТ

    Граница 1,7 работает в обе стороны: больше 1,7 — ионная, меньше 1,7 — ковалентная полярная. Перепутанное неравенство — частая причина ошибки. Это ориентир: например, у HF разница 1,9, но оба атома — неметаллы, и связь ковалентная полярная.

    4

    Ионная связь

    Урок 9перенесите электрон

    Ионная связь — связь между ионами металла и неметалла, которая возникает за счёт отдачи и принятия электронов.

    У натрия электронная конфигурация 2, 8, 1 — один внешний электрон проще отдать. У хлора 2, 8, 7 — до восьми не хватает одного, его проще принять. Натрий становится катионом Na⁺, хлор — анионом Cl⁻, разноимённые ионы притягиваются.

    Na⁰ − 1e⁻ → Na⁺Cl⁰ + 1e⁻ → Cl⁻

    Ионную связь образуют металл и неметалл, разница электроотрицательностей больше 1,7: у NaF она 4,0 − 0,9 = 3,1.

    !
    Ловушка ЕНТ

    Заряд иона равен числу отданных или принятых электронов: Mg отдаёт два — Mg²⁺, O принимает два — O²⁻. Отсюда формулы: MgO, а у Mg и N — Mg₃N₂.

    5

    Ковалентная связь: неполярная и полярная

    Урок 9перекрывание орбиталей
    Ковалентная связь — связь между атомами неметаллов за счёт образования общих электронных пар.

    Неполярная — между одинаковыми атомами: ЭО равны, пара принадлежит обоим поровну. Так устроены простые вещества-неметаллы: H₂, O₂, N₂, Cl₂, F₂, O₃, P₄, S₈.

    Полярная — между разными неметаллами: пара смещена к более электроотрицательному атому. На нём частичный заряд δ−, на соседе — δ+. Примеры: HCl, H₂O, NH₃, CO₂, N₂O₅, SF₆, H₃BO₃, P₂O₅.

    Общая пара — это перекрывание орбиталей: у H₂ перекрываются два s-облака (шары), у HF — s и p (шар и гантель), у F₂ — два p-облака.

    Связь и строениеПримерыСвойства
    Ковалентная неполярная, молекулыO₂, H₂, N₂, Cl₂летучие газы, невысокая твёрдость, низкие температуры плавления и кипения
    Ковалентная неполярная, атомный кристаллалмаз, графит, кремнийнелетучие, твёрдые, очень высокие температуры плавления
    Ковалентная полярная, молекулыCO₂, H₂Oлетучие, невысокая твёрдость, низкие температуры плавления и кипения
    Ковалентная полярная, атомный кристаллкварц SiO₂ (песок), карбид кремния SiCнелетучие, очень твёрдые, тугоплавкие
    !
    Ловушка ЕНТ

    Иногда говорят, что в озоне O₃ связь ковалентная полярная, раз атомов три. Это неверно: атомы одинаковые, ΔЭО = 0 — связь ковалентная неполярная. Число атомов на вид связи не влияет.

    !
    Ловушка ЕНТ

    Иногда говорят, что кварц и карбид кремния мягкие и легкоплавкие, как CO₂. Это неверно: у них атомный кристалл — ковалентные связи пронизывают весь кристалл, поэтому они очень твёрдые и тугоплавкие.

    6

    Металлическая и водородная связь

    Урок 9включите ток · выберите вещество

    Металлическая связь

    катионы + «электронный газ»

    Связь между катионами металла и общими свободными электронами («электронный газ») — металлическая. Она есть в металлах и сплавах.

    Водородная связь

    между молекулами
    ИграКакое свойство металлов объясняет металлическая связь? Нажмите на карточку.
    !
    Ловушка ЕНТ

    Водородная связь — не любая связь с водородом. Водород образует её только с фтором, кислородом и азотом. В H₂S и HCl водород есть, а водородной связи между молекулами нет. Она слабее ковалентной, но сильнее обычного притяжения молекул.

    7

    Донорно-акцепторный механизм

    Урок 9отдайте пару

    Обычно каждый атом даёт в общую пару по одному электрону — это обменный механизм. Но пару можно образовать иначе.

    Донорно-акцепторный механизм — способ образования ковалентной связи, при котором один атом (донор) предоставляет готовую неподелённую электронную пару, а другой (акцептор) принимает её в свою свободную орбиталь.

    В аммиаке у азота пять валентных электронов: три пошли на связи с водородом, два остались неподелённой парой. Азот — донор, ион водорода H⁺ (у него нет электронов, есть пустая орбиталь) — акцептор. После образования все четыре связи N–H в катионе аммония одинаковые.

    По такому механизму образуются: катион аммония NH₄⁺ и соли аммония, катион гидроксония H₃O⁺, связи в аминах, азотной кислоте и нитратах, озоне, многих комплексных соединениях.

    ИграРасставьте этапы образования катиона аммония по порядку.
    !
    Ловушка ЕНТ

    Иногда путают роли: донором называют ион H⁺ или катион аммония. Верно так: донор — атом азота молекулы NH₃ (у него неподелённая пара), акцептор — ион H⁺ (у него свободная орбиталь).

    8

    Формы электронных облаков. Что такое гибридизация

    Урок 10выберите облако · смешайте

    Область, где электрон бывает чаще всего, — электронное облако (орбиталь). s — шар, 1 орбиталь; p — гантель, 3 орбитали вдоль осей x, y, z; d — «клевер», 5 орбиталей; f — сложной формы, 7 орбиталей.

    Гибридизация — процесс смешивания атомных орбиталей разной формы и энергии с образованием новых, равнозначных — гибридных — орбиталей.

    Как человек, освоивший несколько профессий, становится универсальным специалистом, так и s- и p-орбитали «перемешиваются» и дают одинаковые гибридные. Гибридная орбиталь отличается от исходных формой (один лепесток большой, другой маленький), энергией (промежуточная между s и p) и направлением в пространстве.

    Главное правилоЧисло гибридных орбиталей равно числу смешавшихся: s + p → 2, s + 2p → 3, s + 3p → 4. Орбитали не появляются и не исчезают — меняется только их форма.
    Смешивание s + 3p0 %
    !
    Ловушка ЕНТ

    Иногда говорят, что при гибридизации из одной s- и трёх p-орбиталей получается три или восемь гибридных. Это неверно: смешались четыре — получилось четыре sp³-орбитали.

    9

    Три вида гибридизации: sp, sp², sp³

    Урок 10переключайте вид
    ВидСмешиваютсяОрбиталейФормаУголПримеры
    sp1s + 1p2линейная180°BeCl₂, CO₂, C₂H₂
    sp²1s + 2p3плоский треугольник120°BF₃, BCl₃, C₂H₄
    sp³1s + 3p4тетраэдр109,5°CH₄, NH₄⁺, NH₃, H₂O

    Гибридные орбитали отталкиваются и расходятся как можно дальше: две делят круг пополам — 360° : 2 = 180°, три делят плоскость на три части — 360° : 3 = 120°, четыре в плоскости не помещаются и уходят в вершины тетраэдра — 109,5°.

    Не вошедшие в гибридизацию p-орбитали остаются и образуют π-связи: у sp-атома их две (тройная связь в C₂H₂, две двойные в CO₂), у sp² — одна (двойная связь в C₂H₄).

    ПодсказкаЕсть двойная связь — часто sp², есть тройная — sp, все одинарные — sp³. Но проверять нужно подсчётом (раздел 10).
    !
    Ловушка ЕНТ

    Подсказка «двойная связь — значит sp²» без подсчёта подводит: в CO₂ две двойные связи, но гибридизация sp (2 связи + 0 пар); в XeO₂ двойные связи, но гибридизация sp³ (2 связи + 2 пары).

    10

    Как определить тип гибридизации. Неподелённые пары и форма

    Урок 10калькулятор по шагам
    число гибридных орбиталей = связи центрального атома + неподелённые парыкратная связь считается за одну · 2 → sp, 3 → sp², 4 → sp³
    1. Найти центральный атом — тот, к которому присоединены остальные.
    2. Посчитать, со сколькими атомами он связан. Двойную и тройную связь считать за одну: гибридные орбитали образуют только σ-связи.
    3. Посчитать неподелённые пары центрального атома: валентные электроны минус электроны, ушедшие на связи, пополам.
    4. Сложить: 2 — sp, 3 — sp², 4 — sp³.
    ЗаписьСвязейПарФормаУголПример
    AB₄40тетраэдр109,5°CH₄, NH₄⁺
    AB₃31тригональная пирамида≈ 107°NH₃, SO₃²⁻
    AB₂22угловая≈ 104,5°H₂O, XeO₂

    Во всех трёх случаях гибридизация sp³, а форма разная: неподелённые пары занимают гибридные орбитали, но в название формы не входят. Пара отталкивает сильнее связи, поэтому угол уменьшается.

    ИграРазложите частицы по типу гибридизации центрального атома.
    !
    Ловушка ЕНТ

    Запись AB₂ ещё не говорит о гибридизации: у CO₂ две связи и ноль пар — sp, линейная; у H₂O две связи и две пары — sp³, угловая. Неподелённые пары считать обязательно.

    11

    Разбор задач

    открывайте по шагам

    Модели и схемы упрощены для обучения: значения электроотрицательности учебные (шкала, где у фтора 4,0), электроны показаны точками, размеры облаков и расстояния не в масштабе.