Одновременно будут возрас­тать и силы отталкивания между одноименно заряженными ядрами атомов и между электронами этих атомов. Это при­ведет к тому, что атомы смогут сблизиться между собой на­столько, что силы притяжения будут полностью уравновеше­ны силами отталкивания. Расчет этого расстояния (длины ковалентной связи) показывает, что атомы сблизятся настоль­ко, что электронные оболочки, участвующие в образовании связи, начнут перекрываться между собой.

Это приводит к тому, что электрон, двигавшийся ранее в поле притяжения только одного ядра, получит возможность перемещаться и в поле притяжения другого ядра. В какой-то момент времени то вокруг одного, то вокруг другого атома будет возникать заполненная оболочка благородного газа (такой процесс мо­жет происходить только с электронами, обладающими проти­воположно направленными проекциями спина).

При этом воз­никает общая пара электронов, одновременно принадлежащая обоим атомам. Область перекрытия между электронными оболочками имеет повышенную электронную плотность, ко­торая уменьшает отталкивание между ядрами и способству­ет образованию ковалентной связи. Таким образом, связь, осуществляемая за счет образования электронных пар, в одинаковой мере принадлежащих обоим атомам, на­зывается ковалентной.

Ковалентная связь может возникать не только между одинаковыми, но и между разными атома­ми. Так, образование молекулы HCI из атомов водорода и хлора происходит также за счет общей пары электронов, од­нако эта пара в большей мере принадлежит атому хлора, не­жели атому водорода, поскольку электроотрицательность хло­ра гораздо больше, чем водорода.

Разновидность ковалентной связи, образованной одинаковыми атомами, называют неполярной, а образованной разными атомами — полярной. Природу ионной связи, структуру и свойства ионных со­единений можно объяснить электростатическим взаимодействи­ем ионов. Ионная связь обусловлена электростатическим при­тяжением между ионами, образованными путем полного сме­щения электронной пары к одному из атомов.

Металлы объединяют свойства, имеющие общий харак­тер и отличаются от свойств других веществ. Такими свой­ствами являются сравнительно высокие температуры плавле­ния, способность к отражению света, высокая тепло- и элект­ропроводность. Эти особенности обязаны существованию в металлах особого вида связи — металлической связи. Металлическая связь — это связь между положитель­ными ионами в кристаллах металлов, осуществляемая за счет притяжения электронов, свободно перемещающихся по крис­таллу.

В соответствии с положением в периодической систе­ме атомы металлов имеют небольшое число валентных элек­тронов. Эти электроны достаточно слабо связаны со своими ядрами и могут легко отрываться от них. В результате в кри­сталлической решетке металла появляются положительно за­ряженные ионы и свободные электроны. Поэтому в кристал­лической решетке металлов существует большая свобода пе­ремещения электронов: одни из атомов будут терять свои электроны, а образующиеся ионы могут принимать эти элек­троны из «электронного газа».

Энергия связи — это энергия, необходимая для разры­ва химической связи во всех молекулах, составляющих один моль вещества. Энергии ковалентных и ионных связей обыч­но велики и составляют 100 - 800 кДж/моль. Помимо связей внутри молекул существуют также меж­молекулярные взаимодействия, например в комплексных со­единениях. В них связь между молекулами может осуществ­ляться как электростатическим, так и донорно-акцепторным взаимодействием.

Общепризнанного определения понятия «комплексное соединение» нет. Это связано с разнообразием комплексных соединений и их характерных свойств. Тем не менее часто можно встретить приведенное ниже определение. Комплексные соединения — сложные вещества, в которых можно выделить центральный атом (комплексообразователь) и связанные с ним молекулы и ионы — лиганды.

Центральный атом и лиганды образуют комплекс (внутреннюю сферу), кo торый при записи формулы комплексного соединения заключа­ют в квадратные скобки. Число лигандов во внутренней сфере называется координационным числом. Молекулы и ионы, ок­ружающие комплекс, образуют внешнюю сферу. Само название водородного типа связи подчеркивает, что в ее образовании принимает участие атом водорода.

Во­дородные связи могут образовываться в тех случаях, когда атом водорода связан с электроотрицательным атомом, кото­рый смещает на себя электронное облако, создавая тем са­мым положительный заряд d + на водороде. Водородная связь — связь между положительно заряжен­ным атомом водорода одной молекулы и отрицательно заря­женным атомом другой молекулы.

Водородная связь имеет частично электростатический, частично донорно-акцепторный характер. Примером может служить образование водородной связи между двумя молекулами воды. Связи О—Н в Н20 име­ют заметный полярный характер с избытком отрицательного заряда на атоме кислорода. Атом водорода, наоборот, приоб­ретает небольшой положительный заряд и может взаимодей­ствовать с неподеленными парами электронов атома кислоро­да соседней молекулы воды.

'Вода служит примером распространенной водородной свя­зи, в то же время она является необыкновенным химическим веществом. Даже в Библии она особо выделена. В книге Бы­тия сказано: «Дух Божий носился над водою» (1,2). Это одно из немногих соединений, которое не подчиняется обычным законам химии и физики. В отличие от большинства веществ, сжимающихся при замерзании, вода расширяется, образуя лед.

В этом твердом состоянии она легче воды, что весьма важно для всех водных форм жизни, т. к. лед предохраняет водоемы от промерзания в зимнее время. Вода играет важ­ную роль в регулировании температуры на земле. Она является необходимой составной частью всех организмов. Из всех из­вестных жидкостей вода является лучшим растворителем. Свойства воды являются наиболее ярким выражением ант-ропного принципа, заложенного в мироздании Творцом.