Виды химической связи и строение молекул: теория для ОГЭ

Коротко о главном

Химическая связь — это взаимодействие атомов, удерживающее их вместе в молекуле, кристалле или веществе. Тип связи зависит от того, какие атомы соединяются: металл с неметаллом, неметалл с неметаллом или металл с металлом. От вида связи зависит строение вещества и его свойства.

В ОГЭ важно уметь по формуле вещества определить тип связи и тип кристаллической решётки, а также понимать полярность связи и молекулы.

Определения и формулы/правила

Виды химической связи

Вид связи	Между какими атомами	Механизм образования	Примеры веществ
Ковалентная неполярная	Одинаковые неметаллы	Общие электронные пары, смещения нет	$H_2$, $O_2$, $N_2$, $Cl_2$
Ковалентная полярная	Разные неметаллы	Общая пара смещена к более электроотрицательному атому	$HCl$, $H_2O$, $NH_3$, $CO_2$
Ионная	Типичный металл + типичный неметалл	Переход электронов, образование ионов, притяжение разноимённых зарядов	$NaCl$, $CaO$, $KBr$, $MgF_2$
Металлическая	Атомы металлов между собой	Свободные электроны удерживают положительные ионы металла	$Na$, $Fe$, $Cu$, сплавы

Как определить тип связи по формуле

1. Если вещество состоит из атомов одного неметалла — связь ковалентная неполярная.
2. Если вещество состоит из атомов двух разных неметаллов — связь ковалентная полярная.
3. Если вещество образовано металлом и неметаллом — связь ионная.
4. Если вещество — простое вещество металл — связь металлическая.

Электроотрицательность (ЭО) — способность атома притягивать электроны в связи. Чем больше разница ЭО между атомами, тем более полярна связь; при очень большой разнице связь становится ионной.

Приближённое правило:

$$\Delta ЭО < 0{,}4 \Rightarrow \text{неполярная ковалентная}$$ $$0{,}4 \le \Delta ЭО < 1{,}7 \Rightarrow \text{полярная ковалентная}$$ $$\Delta ЭО \ge 1{,}7 \Rightarrow \text{ионная}$$

Кристаллические решётки и их связь с типом связи

Тип решётки	Тип связи/частицы в узлах	Свойства вещества	Примеры
Молекулярная	Ковалентная (внутри молекул), слабые силы между молекулами	Низкие t° плавления, летучие, хрупкие	$I_2$, $CO_2$, лёд ($H_2O$)
Атомная	Ковалентная (прочные связи между атомами)	Очень высокая твёрдость и t° плавления	алмаз, кремний ($Si$)
Ионная	Ионная связь	Твёрдые, хрупкие, высокая t° плавления, проводят ток в расплаве	$NaCl$, $CaCO_3$
Металлическая	Металлическая связь	Пластичность, электро- и теплопроводность, металлический блеск	$Fe$, $Al$, $Cu$

Полярность молекулы зависит не только от полярности связей, но и от геометрии молекулы (симметрии). Например, связи в молекуле $CO_2$ полярны, но молекула линейна и симметрична — в целом она неполярна.

Как применять

Пример 1. Определить тип связи в веществе $MgO$. Mg — типичный металл, O — типичный неметалл, ЭО сильно различается → связь ионная. Кристаллическая решётка — ионная.

Пример 2. Определить тип связи в веществе $Cl_2$. Оба атома — один и тот же неметалл, электроны общие пары без смещения → связь ковалентная неполярная. Решётка молекулярная.

Пример 3. Определить тип связи в веществе $H_2S$. H и S — разные неметаллы, ЭО серы выше, электронная пара смещена к S → связь ковалентная полярная. Молекула угловая, полярная.

Типичные ошибки

• Считать, что любая связь между неметаллами обязательно неполярная — на самом деле неполярная только между одинаковыми атомами.
• Путать ионную связь с ковалентной полярной: ионная возникает только при сочетании типичного металла и типичного неметалла (например, щелочной металл + галоген), а не в любых соединениях с металлом.
• Забывать, что металлическая связь есть только в простых веществах-металлах и их сплавах, а не в оксидах или солях металлов.
• Считать молекулу полярной только из-за полярных связей, не учитывая геометрию (например, ошибочно считать $CO_2$ полярной молекулой).
• Путать понятия «вид химической связи» и «тип кристаллической решётки» — они связаны, но не идентичны.

Где встречается на экзамене

В задании 5 ОГЭ по химии часто просят:

• определить вид химической связи в предложенном веществе или ряду веществ;
• сопоставить вещество и тип связи/кристаллической решётки;
• выбрать вещество с определённым типом связи из списка;
• указать, в какой молекуле связь наиболее полярна.

Для успешного решения нужно твёрдо знать таблицу электроотрицательности элементов и уметь быстро анализировать формулу вещества по составу атомов.