§ 35. Ковалентная химическая связь

Атомам одинаковых неметаллов невыгодно описывать связь как простую передачу электрона от одного к другому: они одинаково притягивают электроны. Устойчивая система может образоваться благодаря совместному использованию электронной пары. Такая пара связана с обоими атомами и удерживает их вместе. Этот способ образования связи называют ковалентным. В отличие от ионной модели здесь главное не притяжение готовых противоположных ионов, а общая электронная плотность между атомами.

В молекуле водорода каждый атом предоставляет по одному электрону. Общая пара позволяет обоим атомам иметь устойчивое двухэлектронное окружение. Структурная формула H—H изображает эту пару одним штрихом. У хлора в Cl₂ тоже одна общая пара, но у каждого атома остаются и неподелённые пары. Поэтому электронная формула показывает больше сведений об электронах, чем упрощённая запись одной чертой между символами.

Связи бывают одинарными, двойными и тройными в зависимости от числа общих пар. В O₂ атомы связаны двумя парами, в N₂ — тремя. В данной модели валентность связана с числом образованных ковалентных связей с учётом их кратности. Двойная связь означает две общие пары между теми же атомами, а не появление дополнительных атомов в молекуле. Это важно при переходе от структурной формулы к обычной химической.

Ковалентные связи внутри молекул могут быть прочными, но силы между самими молекулами обычно слабее. Поэтому многие молекулярные вещества сравнительно легкоплавки. В алмазе отдельные молекулы не выделяют: атомы углерода образуют связанную пространственную структуру. Такое атомное строение объясняет высокую твёрдость и другие свойства. Значит, по одному слову «ковалентная» нельзя сразу предсказать температуру плавления: нужно знать, образует вещество молекулярную или атомную кристаллическую решётку.