Wiązania chemiczne i wartościowość – chemia klasa 7

Po tej lekcji potrafisz

• wyjaśnić rolę elektronów walencyjnych
• rozróżniać wiązania
• tworzyć proste wzory
• łączyć budowę z właściwościami

Elektrony i trwałość

Elektrony walencyjne znajdują się na zewnętrznej powłoce i uczestniczą w reakcjach. Atomy wielu pierwiastków dążą do konfiguracji podobnej do najbliższego gazu szlachetnego przez uwspólnienie, oddanie lub przyjęcie elektronów. Reguła dubletu lub oktetu jest użytecznym modelem szkolnym, nie uniwersalnym prawem bez wyjątków.

Wzór elektronowy pokazuje pary wiążące i niewiążące, a kreska zwykle symbolizuje wspólną parę. Wiązanie pojedyncze, podwójne i potrójne obejmuje odpowiednio jedną, dwie lub trzy wspólne pary. Dolny indeks we wzorze informuje o liczbie atomów, nie o liczbie wiązań.

Wiązanie kowalencyjne

Jednakowe atomy niemetalu, jak w H₂ lub Cl₂, jednakowo przyciągają parę i tworzą wiązanie niespolaryzowane. Różne niemetale mogą przyciągać ją nierówno; w HCl chlor uzyskuje cząstkowy ładunek ujemny, a wodór dodatni. Są to ładunki cząstkowe, nie pełne jony.

Polaryzacja pojedynczych wiązań nie przesądza sama o polarności całej cząsteczki, ponieważ znaczenie ma geometria. Na poziomie szkoły podstawowej najważniejsze jest poprawne rozpoznanie, że substancje cząsteczkowe składają się z odrębnych cząsteczek, a ich właściwości zależą także od oddziaływań między nimi.

Jony, wartościowość i wzory

Atom oddający elektrony staje się kationem, a przyjmujący anionem. Przeciwnie naładowane jony tworzą sieć krystaliczną. Chlorek sodu nie jest zbiorem niezależnych cząsteczek NaCl; wzór podaje najprostszy stosunek jonów zapewniający elektryczną obojętność.

Wartościowość opisuje liczbę wiązań atomu w prostym ujęciu. Przy tworzeniu wzoru liczby atomów dobiera się tak, aby wartościowości lub ładunki się zrównoważyły, a indeksy skraca do najmniejszych liczb całkowitych. Mg²+ i O²− dają MgO, natomiast Ca²+ i Cl− dają CaCl₂.

Od ładunku jonu do wzoru związku

Rozważ chlorek wapnia. Jon Ca²+ ma ładunek +2, a jon Cl− ma ładunek −1. Jeden jon chlorkowy nie wystarcza do zrównoważenia kationu wapnia: potrzebne są dwa. Otrzymujemy CaCl₂ i sprawdzamy sumę ładunków: (+2) + 2 · (−1) = 0. Dolna dwójka dotyczy tylko chloru. Zapis Ca₂Cl oznaczałby inne proporcje i nie spełniałby tego bilansu. W krysztale nie wydzielamy pojedynczej cząsteczki CaCl₂; wzór opisuje stosunek liczby jonów.

Porównaj teraz H₂ i HCl. W pierwszej cząsteczce oba atomy przyciągają wspólną parę elektronową jednakowo. W drugiej para jest przesunięta w stronę chloru, lecz nadal należy do wiązania kowalencyjnego. Cząstkowego ładunku przy atomie chloru nie zapisujemy jako pełnego ładunku anionu Cl−. Podobnie nie utożsamiamy liczby atomów z liczbą wiązań: we wzorze H₂ są dwa atomy wodoru, ale łączy je jedna wspólna para. Narysowanie kropek lub kreski pomaga odróżnić te informacje.

Kolejność rozumowania

Najważniejsze pojęcia

elektrony walencyjne

elektrony zewnętrznej powłoki

wiązanie kowalencyjne

połączenie przez wspólną parę elektronową

jon

dro­bina o ładunku elektrycznym

wartościowość

liczba wiązań tworzonych przez atom w danym związku

Najczęstsze pomyłki

• Cząstkowy ładunek w wiązaniu spolaryzowanym nie jest pełnym ładunkiem jonu.
• Związek jonowy nie składa się z pojedynczych cząsteczek.
• Indeksu we wzorze nie można dowolnie zmieniać podczas uzgadniania reakcji.

Podsumowanie do zapamiętania

• Wiązania wykorzystują elektrony walencyjne.
• Kowalencyjne oznacza uwspólnienie.
• Jonowe wynika z przyciągania jonów.
• Wzór związku musi być elektrycznie obojętny.