Ионная, ковалентная и металлическая связи — разные механизмы удержания атомов/ионов в веществе; ниже — кратко о формировании, основных свойствах и по одному примеру с обоснованием.
- Ионная связь
- Формирование: перенос электронов от электроотдающего атома к электроакцептору с образованием ионов и электростатическим притяжением между ними. Примерный процесс: $\mathrm{Na}\to {\mathrm{Na}}^{+}+e^{-}$, $\mathrm{Cl}+e^{-}\to {\mathrm{Cl}}^{-}$, итог ${\mathrm{Na}}^{+}+{\mathrm{Cl}}^{-}\to \mathrm{NaCl}$.
- Свойства, которые определяет: высокая температура плавления и кипения (сильное электростатическое притяжение), твердость и хрупкость (непластичная кристаллическая решетка), проводимость электричества только в расплаве или растворе (подвижные ионы), хорошая растворимость в полярных растворителях. Направленность связи — ненаправленная (сила действуют между ионами во всех направлениях).
- Пример: NaCl — классический ионный кристалл: образован ${\mathrm{Na}}^{+}$ и ${\mathrm{Cl}}^{-}$, имеет высокий $T_{\text{пл}}$, растворим в воде и проводит ток в растворе/расплаве.
- Ковалентная связь
- Формирование: совместное (парное) использование валентных электронов двумя атомами; может быть одинарной/двойной/тройной, локализованной между конкретными атомами. Пример: $\mathrm{H}+\mathrm{H}\to {\mathrm{H}}_2$ (обмен/разделяемая пара электронов).
- Свойства, которые определяет: направление связи (направленная), прочность и жёсткость молекул или сетей; свойства сильно зависят от типа ковалентной структуры: молекулярные ковалентные вещества имеют низкие $T_{\text{пл}}$/$T_{\text{кип}}$ и слабую электропроводность, сетевые (например, алмаз) — очень высокие $T_{\text{пл}}$, большая твёрдость и низкая проводимость. Растворимость зависит от полярности молекул.
- Пример: ${\mathrm{H}}_2$ — простая ковалентная молекула: атомы делят электронную пару, газ при комнатной температуре, не проводит электрический ток, имеет направленную локализованную связь.
- Металлическая связь
- Формирование: атомы металла отдают(частично) валентные электроны в общую «электронную», делокализованную систему; положительные ионные решеточные ядра удерживаются за счёт общей электронной «моря». Схема: ${\mathrm{M}}^{\delta +}$ в решётке + делокализованные $e^{-}$.
- Свойства, которые определяет: высокая электрическая и тепловая проводимость (делокализованные электроны), пластичность и ковкость (немногонаправленная связь позволяет слоям сдвигаться), металлический блеск (электроны взаимодействуют с светом), обычно высокие, но варьирующиеся $T_{\text{пл}}$. Связь ненаправленная.
- Пример: медь (Cu) — в металлической решётке атомы Cu образуют положительные узлы, электроны делокализованы: хорошая проводимость, пластичность, металлический блеск.
Короткое сравнительное резюме: ионная = перенос электронов → ионы + электростатика (твёрдый, хрупкий, проводит в расплаве/растворе); ковалентная = совместное использование электронов → направленные связи (свойства зависят от молекулярной/сетевой природы); металлическая = делокализованные электроны → проводимость и пластичность.