Химическая связь — взаимодействие, удерживающее атомы вместе в молекулах и твердых телах, различают типы по механизму образования, прочности и свойствам веществ.
- Ковалентная связь: образуется за счёт совместного использования электронной пары между атомами. Может быть неполярной (электроны делятся поровну) или полярной (смещение электронной плотности к более электроотрицательному атому). Свойства: высокая прочность, определённые направления (углы), распространена в молекулах и молекулярных кристаллах; энергия ~100–1000 кДж/моль.
- Ионная связь: возникает при передаче электрона от одного атома к другому с образованием ионов (катион + анион), удерживаемых электростатикой. Свойства: большая прочность в кристаллах, высокая температура плавления, проводимость в расплаве/растворе.
- Металлическая связь: в металлах валентные электроны делокализованы и образуют «электронный газ», который удерживает положительные ионные решётки. Свойства: проводимость электричества и тепла, пластичность.
- Координационная (донорно‑акцепторная): особый случай ковалентной связи. Процесс можно описать так: неподелённая электронная пара донора «заполняет» пустую орбиталь акцептора. При этом образовавшаяся связь по своим свойствам не отличается от обычной ковалентной — разница лишь в способе формирования
- Водородная связь: слабее ковалентной, возникает между атомом водорода, связанным с сильно электроотрицательным атомом, и свободной электронной парой другого электроотрицательного атома. Обеспечивает высокую температуру кипения воды и специфические структурные свойства биомолекул
- Силы Ван-дер-Ваальса (слабые взаимодействия): включают силы дисперсии— индуцированные мгновенные диполи, а также диполь‑дипольные и диполь‑индуцированные диполи. Очень важны для физических свойств мягких веществ, адсорбции
- Сетевые (ковалентные) кристаллические связи: в твёрдых телах типа алмаза, атомы Диоксида кремния (бесцветное твёрдое вещество с высокой твёрдостью и прочностью) связаны ковалентно в бесконечной трёхмерной сети, это даёт очень высокую твёрдость и температуры плавления.
Важные параметры: длина связи (зависит от радиусов и кратности), энергия связи, кратность (одинарная, двойная, тройная), полярность, гибридизация орбиталей и орбитальная симметрия (молекулярные орбитали).
Примеры для связи типа: H2O (вода) — ковалентная полярная + водородные связи между молекулами, NaCl (натрий хлор) — ионная кристаллическая решётка, Fe (железо) — металлическая проводящая связь.