Хімічний зв'язок і будова речовини: ковалентний, йонний, металічний, водневий зв'язок; типи кристалічних ґраток і їхній вплив на властивості

📌 Про що ця тема

Тут перевіряють, чи вмієш ти визначати ТИП хімічного зв'язку в речовині за її формулою й будовою атомів, а також передбачати властивості речовини за типом кристалічних ґраток. Ключове поняття — електронегативність (ЕН): саме різниця ЕН двох атомів визначає характер зв'язку.

📖 Головне

• Хімічний зв'язок утворюється за рахунок спільних або переданих електронів, щоб атоми набули стійкої (октетної) оболонки.

• Ковалентний зв'язок — між НЕМЕТАЛАМИ через спільні електронні пари.

• Ковалентний НЕПОЛЯРНИЙ — між однаковими атомами (H₂, O₂, N₂, Cl₂, проста речовина неметалу). ЕН однакова, пара посередині.

• Ковалентний ПОЛЯРНИЙ — між різними неметалами (HCl, H₂O, NH₃, CO₂). Пара зміщена до атома з більшою ЕН.

• Йонний зв'язок — між типовим МЕТАЛОМ і НЕМЕТАЛОМ (NaCl, KBr, CaO, солі, луги). Електрони повністю переходять, утворюються катіони й аніони. Це крайній випадок полярного зв'язку (велика різниця ЕН).

• Металічний зв'язок — у металах і сплавах: катіони в «морі» вільних (усуспільнених) електронів. Пояснює електро- і теплопровідність, ковкість, металічний блиск.

• Водневий зв'язок — слабка взаємодія між атомом Гідрогену (звʼязаним з F, O, N) і електронегативним атомом сусідньої молекули. Виникає у H₂O, HF, NH₃, спиртах. Підвищує температури кипіння й плавлення.

• Ряд ЕН (за зростанням для важливих): металі малі, найбільша у F, потім O, N, Cl.

Кристалічні ґратки (у вузлах — різні частинки):

• Атомна: атоми, ковалентні зв'язки (алмаз, графіт, SiO₂ — кварц, кремній). Дуже тверді, тугоплавкі, нерозчинні, не проводять струм (крім графіту).

• Йонна: йони (солі, оксиди й гідроксиди металів). Тверді, крихкі, тугоплавкі, розчин/розплав проводить струм.

• Молекулярна: молекули (I₂, CO₂-сухий лід, лід, цукор, більшість органіки). Мʼякі, легкоплавкі, леткі, часто не проводять струм.

• Металічна: катіони + електрони (усі метали). Проводять струм, пластичні, мають блиск.

🔢 Як це працює на прикладі

Приклад: визнач тип зв'язку в CaCl₂.

1) Кальцій — активний метал, Хлор — неметал → зв'язок ЙОННИЙ.

2) Ca віддає 2 електрони → Ca²⁺; кожен Cl приймає 1 → 2Cl⁻.

3) Ґратка йонна → речовина тверда, тугоплавка, розплав проводить струм.

Приклад: чому вода кипить при 100 °C, а H₂S — при мінусовій температурі, хоча молекули схожі? Бо між молекулами H₂O діють ВОДНЕВІ зв'язки (O має велику ЕН), а в H₂S їх практично немає. Тому вода «важче» переходить у пару.

⚠️ Типові помилки

• Плутають ковалентний полярний і йонний: NaCl — йонний (метал+неметал), а HCl — ковалентний полярний (два неметали).

• Вважають, що O₂ чи N₂ мають полярний зв'язок — ні, атоми однакові → неполярний.

• Приписують молекулярним речовинам високу твердість; насправді тверді й тугоплавкі — атомні та йонні.

• Забувають, що тверда сіль струм НЕ проводить, а розплав/розчин — проводить.

• Плутають водневий зв'язок (між молекулами) зі звичайним ковалентним усередині молекули.

🎯 Що завчити напам'ять

• Метал + неметал = йонний; неметал + неметал = ковалентний; однакові атоми = неполярний.

• Водневий зв'язок лише за наявності H–F, H–O, H–N.

• Атомна й йонна ґратки — тверді/тугоплавкі; молекулярна — мʼяка/леткa.

• Найбільша ЕН: F > O > N > Cl.

🧠 Перевір себе

1) Який тип зв'язку в KF?

2) Яка ґратка в йоду I₂ і які його властивості?

3) У якій речовині є водневий зв'язок: CH₄ чи NH₃?

4) Чому графіт проводить струм, а алмаз — ні?

Відповіді: 1 — йонний (метал + неметал); 2 — молекулярна, мʼякий, легкоплавкий, леткий; 3 — NH₃ (є звʼязок N–H); 4 — у графіті є вільні рухливі електрони між шарами, в алмазі всі електрони в ковалентних зв'язках.