Связь, объединяющая в кристаллах и молекулах нейтральные атомы, называется гомеополярной или ковалентной. Силы взаимодействия при гомеополярной связи имеют, как и в случае с гетерополярной связью, электрический (но не кулоновский) характер. Ковалентную связь образуют атомы или (группы атомов), на валентных орбиталях которых имеются неспаренные электроны. Обобществление последних ведет к формированию общей для связывающихся атомов электронной пары.
[править] Образование связи
Ковалентная связь (атомная связь, гомеополярная связь) — связь между двумя атомами за счет взаимодействия двух электронов — по одному от каждого атома:
A. + В. -> А : В
По этой причине гомеополярная связь имеет направленный характер. Пара электронов, осуществляющая связь, принадлежит одновременно обоим связываемым атомам, например:
.. .. ..
: Cl : Cl : H : O : H
.. .. ..
[править] Виды ковалентной связи
Сигма (?)-, пи (? )-связи — приближенное описание видов ковалентных связей в молекулах органических соединений, ?-связь характеризуется тем, что плотность электронного облака максимальна вдоль оси, соединяющей ядра атомов. При образовании ?-связи осуществляется так называемое боковое перекрывание электронных облаков, и плотность электронного облака максимальна «над» и «под» плоскостью ?-связи. Для примера возьмем этилен, ацетилен и бензол. В молекуле этилена С2Н4 имеется двойная связь СН2=СН2, его электронная формула: Н:С::С:Н. Ядра всех атомов этилена расположены в одной плоскости. Три электронных облака каждого атома углерода образуют три ковалентные связи с другими атомами в одной плоскости (с углами между ними примерно 120°). Облако четвертого валентного электрона атома углерода располагается над и под плоскостью молекулы. Такие электронные облака обоих атомов углерода, частично перекрываясь выше и ниже плоскости молекулы, образуют вторую связь между атомами углерода. Первую, более прочную ковалентную связь между атомами углерода называют ?-связью; вторую, менее прочную ковалентную связь называют ?-связью. В линейной молекуле ацетилена
Н—С?С—Н (Н : С ::: С : Н)
имеются ?-связи между атомами углерода и водорода, одна ?-связь между двумя атомами углерода и две ?-связи между этими же атомами углерода. Две ?-связи расположены над сферой действия ?-связи в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Все шесть атомов углерода циклической молекулы бензола С6H6 лежат в одной плоскости. Между атомами углерода в плоскости кольца действуют ?-связи; такие же связи имеются у каждого атома углерода с атомами водорода. На осуществление этих связей атомы углерода затрачивают по три электрона. Облака четвертых валентных электронов атомов углерода, имеющих форму восьмерок, расположены перпендикулярно к плоскости молекулы бензола. Каждое такое облако перекрывается одинаково с электронными облаками соседних атомов углерода. В молекуле бензола образуются не три отдельные ?-связи, а единая ?-электронная система из шести электронов, общая для всех атомов углерода. Связи между атомами углерода в молекуле бензола совершенно одинаковые.