Все вокруг вас скреплено химическими связями. От молекул, составляющих ваше тело, и соли, которую вы кладете в пищу, до стула, на котором вы сидите, ковалентные и ионные связи удерживают вещество в тех формах, с которыми мы ежедневно взаимодействуем. Изучение ионных и ковалентных связей является важной частью любого вводного курса химии, а обнаружение различий между связями дает вам понимание того, почему разные материалы ведут себя и реагируют по-разному. Тема проста, но она открывает двери для гораздо более глубокого понимания мира вокруг вас.

Определение ионных и ковалентных связей

Основные определения ионной и ковалентной связи помогают понять, почему они такие разные. Ионная связь - это та, которая образуется между двумя ионами с противоположными зарядами. Ион - это атом, который потерял или приобрел электрон, поэтому он больше не является электрически нейтральным. Потеря электрона означает, что ион имеет больше протонов, чем электронов, и имеет чистый положительный заряд. Получение электрона означает, что электронов больше, чем протонов. Этот ион имеет отрицательный заряд.

Ковалентные связи работают по-другому. Валентность элемента говорит вам, сколько «пространств» имеется во внешней оболочке электронов для связи с другими элементами. При ковалентной связи молекулы образуются из составляющих атомов, разделяющих электроны, поэтому они оба имеют полные валентные (внешние) оболочки, но некоторые электроны занимают внешние оболочки обоих элементов одновременно.

Сходство между ионными и ковалентными связями

Различия между связями явно важны, потому что ионные и ковалентные соединения работают так по-разному, но есть удивительное количество сходств. Наиболее очевидное сходство заключается в том, что результат один и тот же: как ионная, так и ковалентная связь приводят к созданию стабильных молекул.

Реакции, которые создают ионные и ковалентные связи, являются экзотермическими, потому что элементы связываются вместе, чтобы понизить их потенциальную энергию. По своей природе этот процесс выделяет энергию в форме тепла.

Хотя специфика отличается, валентные электроны участвуют в обоих процессах связи. При ионной связи валентные электроны приобретаются или теряются с образованием заряженного иона, а при ковалентной связи валентные электроны распределяются напрямую.

Получающиеся молекулы, созданные как ионной, так и ковалентной связью, электрически нейтральны. При ковалентном связывании это происходит потому, что два электрически нейтральных компонента объединяются, но при ионном связывании это происходит потому, что два заряда соединяются и взаимно нейтрализуются.

Ионные и ковалентные связи образуются в фиксированных количествах. Для ионных связей фиксированные количества ионов соединяются вместе, образуя электрически нейтральное целое с количествами, зависящими от избыточных зарядов на конкретных вовлеченных ионах. При ковалентном связывании они связываются в соответствии с количеством электронов, которое им необходимо разделить, чтобы заполнить свои валентные оболочки.

Различия между ионными и ковалентными связями

Различия между связями легче заметить, но они так же важны, если вы пытаетесь понять химическую связь. Самым очевидным отличием является способ формирования связей. Однако есть несколько других отличий, которые так же важны.

Отдельные компоненты ковалентно связанной молекулы электрически нейтральны, тогда как при ионной связи они оба заряжены. Это имеет важные последствия, когда они растворяются в растворителе. Ионное соединение, такое как хлорид натрия (поваренная соль), проводит электричество при растворении, потому что компоненты заряжены, но отдельные молекулы, образованные ковалентной связью, не проводят электричество, если они не ионизируются посредством другой реакции.

Другим следствием различных стилей склеивания является легкость, с которой полученные материалы распадаются и расплавляются. Ковалентная связь удерживает атомы вместе в молекулах, но сами молекулы слабо связаны друг с другом. В результате ковалентно связанные молекулы образуют структуры, которые легче расплавить. Например, вода ковалентно связана и лед тает при низкой температуре. Однако ионный материал, такой как соль, имеет более низкую температуру плавления, потому что вся его структура состоит из прочных ионных связей.

Есть много других различий между облигациями. Молекулы, которые составляют живые существа, ковалентно связаны, например, и ковалентные связи более распространены в природе, чем ионные связи в целом. Из-за различий в стилях связи ковалентные связи могут образовываться между атомами одного и того же элемента (например, газообразного водорода, который имеет формулу H2), но ионные связи не могут.