Интерактивная лаборатория · химия
BOND LAB
Типы химических связей
Что заставляет атомы объединяться в молекулы и вещества?
Модель: три молекулы H₂O · сплошные линии — ковалентные связи · пунктир — водородные
Эксперимент 01 · два атома водорода
Почему атомы соединяются?
ближе
дальше
Рядом друг с другом атомы могут перейти в состояние с меньшей энергией. Такое состояние устойчиво — это и есть химическая связь.
Словарь — нажмите на понятие
Свойства вещества зависят не только от того, какие атомы в нём есть, но и от того, как они связаны.
Карта лаборатории
Три главных типа связи
Главный вопрос каждого раздела: что происходит с валентными электронами?
Ионная связь · эксперимент NaCl
Передача электрона
NaCl — не молекула, а соотношение ионов Na⁺ : Cl⁻ = 1 : 1вокруг каждого Cl⁻ — шесть Na⁺, вокруг каждого Na⁺ — шесть Cl⁻ · линии показывают порядок, а не отдельные «палочки»-связи
Схема оболочек условная: электроны не движутся по круговым орбитам
- Электронные оболочки
- Внешний электрон натрия
- Передача электрона
- Ионы Na⁺ и Cl⁻
- Электростатическое притяжение
- Кристаллическая решётка
Ионная связь · свойства
Когда соль проводит ток?
Модель не показывает процессы на электродах
Состояние вещества
Ионные соединения
- обычно твёрдые кристаллические вещества;
- многие плавятся при высокой температуре (NaCl — 801 °C);
- расплавы и растворы проводят ток, если в них есть подвижные ионы.
Ковалентная связь · лаборатория молекул
Общие электронные пары
Цвет точек показывает, от какого атома электрон. Сами электроны неразличимы
Электрон не переходит от атома к атому. Каждый атом даёт по электрону в общую пару — и пара принадлежит обоим.
Ковалентная связь · электронная плотность
Поровну или со смещением?
- δ⁺ и δ⁻ — частичные заряды. Они меньше заряда иона: электрон не переходит полностью.
- Полярная связь ≠ полярная молекула. В CO₂ связи C=O полярные, но молекула линейная и симметричная — в целом неполярная.
Ковалентная связь · кратность
Одна, две или три общие пары
Энергия связи, кДж/моль
В школьной модели чёрточка в формуле — одна общая электронная пара. Нажмите на карточку, чтобы увидеть, как образуются пары.
Металлическая связь · решётка
Электроны в движении
Качественная модель: точки не показывают реальные траектории электронов
Атомы металла отдают валентные электроны в общее пользование. Положительные ионы стоят в узлах решётки, а электроны принадлежат всему кристаллу.
Свойства металлов — нажмите
Электропроводность — на следующем экране →
Металлическая связь · эксперимент
Почему металл проводит электрический ток?
- Ионы решётки
- колеблются около узлов и никуда не перемещаются
- Электроны
- движутся хаотически, общего направления нет
- Ток
- отсутствует
Нажмите на источник напряжения и следите за электронами.
- В настоящем проводнике направленный дрейф электронов очень медленный — доли миллиметра в секунду. В модели он ускорен.
Сводная панель
Три связи — три поведения электронов
Электроны
переходят от одного атома к другому
общие для двух атомов
общие для всего кристалла
Типичное описание
притяжение ионов
общие электронные пары
делокализованные электроны в решётке
Где встречается
ионные соединения
молекулы и атомные структуры
металлы
Пример
NaCl
H₂, HCl, H₂O
Cu, Fe, Al
Электропроводность
зависит от подвижности ионов
зависит от строения и условий
обычно высокая у металлов
Это типичные случаи, а не правила без исключений: графит — ковалентное вещество, но проводит ток; ртуть — металл, но жидкая. Граница между типами тоже нерезкая: ионная связь — предельный случай полярной ковалентной.
Отдельный блок · взаимодействие между молекулами
Водородная связь
Притяжение между H (δ⁺) одной молекулы и O (δ⁻) другой. Не входит в три основных типа и намного слабее ковалентной связи.
- Вода кипит при 100 °C, а более тяжёлый H₂S — при −60 °C.
- Лёд легче воды: молекулы выстроены в ажурный каркас.
- Бывает и внутри крупных молекул, например белков.
Практика · конструктор
Собери связь
1 · Атомы — нажмите, чтобы добавить
2 · Что происходит с электронами
Практика · проверка
Викторина
Итог исследования
Микромир больше не тайна
Ионная
электростатическое притяжение противоположно заряженных ионов
Ковалентная
общие электронные пары между атомами
Металлическая
делокализованные электроны и положительные ионы решётки
Водородная
отдельный тип взаимодействия, важный для свойств многих веществ
Химия — это не просто формулы. Это строение мира на уровне атомов.