Определите вид химической связи и кристаллической решетки в соединениях: CO2, O2, Cl2O7, Al, CaO, S8, BaCl2, H2S, SiO2, ZnS. Напишите механизм образования связи в молекуле O2 и CaO.

Вид химической связи и тип кристаллической решётки зависят от природы частиц, из которых построено вещество: атомов, молекул, ионов или атомов металла.

Пояснения по отдельным веществам

В CO₂ атом углерода соединён с двумя атомами кислорода двойными ковалентными полярными связями. Молекула в целом линейная и неполярная, но сами связи C=O полярные. В твёрдом состоянии CO₂, например «сухой лёд», имеет молекулярную кристаллическую решётку.

В O₂ связь образована между одинаковыми атомами кислорода, поэтому разности электроотрицательностей нет. Связь ковалентная неполярная. В твёрдом состоянии кислород образует молекулярную решётку.

В Cl₂O₇ связи между хлором и кислородом ковалентные полярные, так как кислород более электроотрицателен. Вещество состоит из отдельных молекул, поэтому решётка молекулярная.

В Al атомы алюминия связаны металлической связью. В металлической решётке находятся положительно заряженные ионы алюминия и обобществлённые электроны.

В CaO кальций — металл, кислород — неметалл. Кальций отдаёт электроны, кислород принимает их, образуются ионы Ca²⁺ и O²⁻. Поэтому связь ионная, а решётка ионная.

В S₈ молекула состоит из восьми атомов серы, соединённых ковалентными неполярными связями S—S. Между молекулами действуют слабые межмолекулярные силы, поэтому решётка молекулярная.

В BaCl₂ барий отдаёт два электрона, а два атома хлора принимают по одному электрону. Образуются ионы Ba²⁺ и 2Cl⁻. Связь ионная, решётка ионная.

В H₂S связи H—S ковалентные полярные, так как сера более электроотрицательна, чем водород. Вещество молекулярное, поэтому кристаллическая решётка молекулярная.

В SiO₂ нет отдельных молекул SiO₂ в обычном кристаллическом состоянии. Каждый атом кремния связан с атомами кислорода в пространственной ковалентной сетке. Поэтому связь ковалентная полярная, а решётка атомная.

В ZnS соединение образовано металлом цинком и неметаллом серой. Связь часто относят к ионной, но из-за поляризующего действия Zn²⁺ она имеет заметный ковалентный характер. Решётка обычно рассматривается как ионная или ионно-ковалентная.

Механизм образования связи в молекуле O₂

У атома кислорода электронная конфигурация:

O: 1s² 2s² 2p⁴

На внешнем энергетическом уровне у кислорода 6 электронов. До завершения октета каждому атому кислорода не хватает 2 электронов. Поэтому два атома кислорода образуют две общие электронные пары.

Схематично:

O + O → O₂

Электронная схема:

:O::O:

или структурная формула:

O=O

Между атомами кислорода образуется двойная ковалентная неполярная связь. Она состоит из двух общих электронных пар. Поскольку атомы одинаковые, общие электронные пары не смещаются ни к одному из атомов.

Таким образом, механизм образования связи в O₂ — обобществление электронов двумя одинаковыми атомами кислорода.

Механизм образования связи в CaO

Кальций — металл II группы, у него на внешнем уровне 2 электрона:

Ca: 2, 8, 8, 2

Кислород — неметалл VI группы, у него на внешнем уровне 6 электронов:

O: 2, 6

Кальций легко отдаёт 2 внешних электрона:

Ca → Ca²⁺ + 2e⁻

Кислород принимает эти 2 электрона:

O + 2e⁻ → O²⁻

В результате образуются противоположно заряженные ионы:

Ca²⁺ и O²⁻

Они притягиваются друг к другу электростатическими силами:

Ca²⁺ + O²⁻ → CaO

Итоговая схема:

Ca + O → Ca²⁺O²⁻

В CaO связь образуется за счёт перехода электронов от атома кальция к атому кислорода, поэтому это ионная связь. В кристалле CaO нет отдельных молекул; всё вещество представляет собой ионную кристаллическую решётку из чередующихся ионов Ca²⁺ и O²⁻.