Вправа 1 Поясніть, який зв’язок називають ковалентним. Ковалентний зв’язок — це зв’язок на основі спільних електронних пар. Із валентних неспарених електронів утворюються спільні електронні пари в такій кількості, щоб забезпечити кожному атому завершену будову зовнішнього енергетичного рівня
Вправа 2 Назвіть відомі вам способи утворення ковалентного зв’язку. Ковалентний зв’язок може бути одинарним (якщо між атомами виникла одна спільна електронна пара), подвійним (якщо дві) і потрійним (коли виникають три спільні електронні пари).
Вправа 3 Охарактеризуйте на конкретних прикладах механізми утворення ковалентних зв’язків:
а) неполярного
Механізм виникнення зв’язку між атомами Нітрогену з утворенням молекули азоту N2 полягає в тому, що ядра атомів Нітрогену притягують електронні хмари р-електронів. Унаслідок зближення атомів їхні електронні хмари перекриваються, що супроводжується виділенням енергії та утворенням зони підвищеної електронної густини. Тоді електрони обох атомів Нітрогену перебувають у спільному користуванні двох ядер, виникають три електронні пари з шести р-електронів атомів Нітрогену, які рівновіддалені від обох ядер атомів
б) полярного
На зовнішньому енергетичному рівні в атома Гідрогену є один s- неспарений електрон, а в атома Хлору — два s- та п’ять р-електронів, з них, один р-електрон неспарений. Механізм виникнення полярного зв’язку між атомами Гідрогену і Хлору з утворенням молекули гідроген хлориду HСl полягає в тому, що ядра атомів Гідрогену й Хлору притягують хмари неспарених електронів, внаслідок взаємодії s-електрона атома Гідрогену та неспареного р-електрона атома Хлору утворюється спільна електронна пара, яка зміщена до більш електронегативного елемента Хлору, бо сили притягання з боку Хлору значно більші, оскільки більшим є заряд ядра атома Хлору (+17) у порівнянні з зарядом ядра атома Гідрогену (+1). Оскільки віддалі між ядрами атомів та утвореною спільною електронною парою неоднакові, це спричиняє поляризацію молекули. На кінці молекули, де розміщується Хлор, зосереджується негативний заряд, а там, де Гідроген, — позитивний. Такі молекули називають полярними молекулами, або диполями.
Вправа 4 Поясніть, які електрони зовнішнього енергетичного рівня беруть участь в утворенні хімічних зв’язків у молекулах сполук, поданих формулами:
а) О2
У атомі Оксигену на зовнішньому енергетичному рівні міститься шість електронів: два s- i чотири p-електрони, з них, два р-електрони неспарені.
Унаслідок взаємодії двох атомів Оксигену, кожний з яких має по два валентних електрони, утворюються дві спільні електронні пари з чотирьох р-електронів, які рівновіддалені від обох ядер атомів
б) H2S
На зовнішньому енергетичному рівні в атомі Гідрогену міститься один s-електрон, а в атомі Сульфуру — два s-електрони і три р-електрони, з них, два р-електрони неспарені.
Унаслідок взаємодії s-електрона кожного атома Гідрогену та неспарених р-електронів атома Сульфуру утворюються дві спільні електронні пари, які зміщені до більш електронегативного елемента Сульфуру
в) СН4
Для того, щоб утворити хімічні зв'язки, атом Карбону поглинає невелику кількість енергії і переходить у так званий збуджений стан: один електрон з s-орбаталі переходить на вільну р-орбіталь і на зовнішньому енергетичному рівні атома Карбону стає чотири неспарені електрони. У атомі Гідрогену на зовнішньому енергетичному рівні міститься один s-електрон.
Унаслідок взаємодії s-електрона кожного атома Гідрогену та неспарених електронів атома Карбону утворюються чотири спільні електронні пари, які зміщені до більш електронегативного елемента Карбону
Вправа 5 Укажіть сполуку з неполярним ковалентним зв’язком.
А NaCl
Б СS2
В NH3
Г Br2
Відповідь: Г
Вправа 6 Укажіть сполуку з полярним ковалентним зв’язком.
А NaBr
Б H2O
В KCl
Г Cl2
Відповідь: А
Вправа 7 Визначте, яку максимальну кількість зв’язків можуть утворювати атоми Нітрогену та Фосфору. Напишіть формули сполук.
Відповідь: три і п'ять, формули сполук: N2, NH3, P5, H3PO4
Вправа 8 Складіть рівняння реакцій взаємодії гідроген хлориду та води з амоніаком. Поясніть механізм утворення ковалентних зв’язків під час взаємодії цих сполук.
NH3 + H+Cl- = [NH4]+Cl-
NH3 + H+OH- = [NH4]+OH-
За донорно-акцепторним механізмом відбувається утворення продуктів під час реакції взаємодії амоніаку з гідроген хлоридом та амоніаку з водою.
На зовнішньому енергетичному рівні атома Нітрогену у молекулі амоніаку є два спарені s-електрони, які утворюють неподілену електронну пару, а у йона Гідрогену не заповнена 1s-орбіталь. Під час взаємодії молекули амоніаку з йоном Гідрогену неподілена електронна пара від Нітрогену переходить на його вільну s-орбіталь і стає спільною для обох атомів. Як наслідок, утворюється йон амонію [NH4]+
Вправа 9 Обґрунтуйте залежність властивостей речовин від типу хімічного зв’язку та кристалічної будови.
У речовин з ковалентним неполярним зв’язком у вузлах кристалічних ґраток розміщуються неполярні молекули, а у речовин з ковалентним полярним зв'язком - полярні молекули, що зв'язані між собою слабкими міжмолекулярними силами, значно слабшими, ніж ковалентний зв’язок у молекулі. Їх легко зруйнувати, тому речовини з молекулярними ґратками є крихкими й мають невеликі значення температур плавлення і кипіння.
Вправа 10 Спрогнозуйте вид хімічного зв’язку в сполуках за їхніми формулами: NH3, CaCl2, H2S, N2 та які фізичні властивості вони проявляють.
Ковалентний зв'язок: неполярний в N2 і полярний в NH3, H2S. Сполуки леткі, легкоплавкі, мають низькі температури кипіння, невисоку твердість
Йонний зв'язок: CaCl2. Сполука нелетка, тверда, тугоплавка, має високі температури кипіння, добре розчинна у воді