Właściwości cząsteczek w zależności od typu wiązania

Najważniejszą rolą każdego modelu jest wyjaśnianie faktów. Dzięki widokom z poziomu atomowego, możemy zobaczyć, jak model wiązania jonowego wyjaśnia właściwości ciał stałych:

1. Jako typowy związek jonowy weźmiemy kawałek soli kamiennej (NaCl). Jest on twardy (nie wgniata się), sztywny (nie zgina się) i kruchy (pęka bez deformacji).

Właściwości te wynikają z silnych sił przyciągania, które utrzymują jony w określonych

pozycjach. Przesunięcie ich z pozycji wymaga pokonania tych sił, dlatego sól kamienna nie wgniata się ani nie wygina. Jeśli przyłożona zostanie odpowiednia siła, jony o podobnym ładunku znajdą się obok siebie, a odpychanie między nimi powoduje gwałtowne pęknięcie, co jest pokazane na obrazku poniżej. 

2. Przewodnictwo elektryczne. Związki jonowe zazwyczaj nie przewodzą prądu w

w stanie stałym, ale przewodzą, gdy są stopione lub rozpuszczone. Zgodnie z modelem wiązań chemicznych, ciało stałe składa się ze stałych jonów, ale kiedy się topi lub rozpuszcza, jony mogą się poruszać i dzięki temu przewodzić prąd 

3.  Temperatura topnienia i wrzenia. Wiązanie jonowe jest bardzo silne, więc duże ilości energii są potrzebne do uwolnienia jonów z ich pozycji i w efekcie je rozdzielić. Dlatego oczekujemy, że związki jonowe będą miały wysokie temperatury topnienia i znacznie wyższe temperatury wrzenia). W rzeczywistości międzyjonowe przyciąganie (tj. między kationem i anionem) jest tak silne, że odparowany związek jonowy składa się z par jonowych gazowych cząsteczek h, a nie pojedynczych jonów (rysunek poniżej)  Jak pamiętasz związki jonowe są stałymi sieciami, ciągnących się nieskończenie połączeń kation i anion i nie istnieją żadne oddzielne cząsteczki (to że my piszemy np. NaCl to tylko uproszczenie).

---

Przechodzimy do modelu wiązania kowalencyjnego.

Na pierwszy rzut oka, model wydaje się niespójny z fizycznymi właściwościami substancji kowalencyjnych. Większość z nich to gazy (takie jak jak metan i amoniak), cieczami (jak woda) lub niskotopliwymi ciałami stałymi (jak siarka i parafina). Skoro wiązania kowalencyjne są tak silne (~200 do 500 kJ/mol), dlaczego substancje kowalencyjne topią się i gotują w tak niskich temperaturach? Aby odpowiedzieć na to pytanie, skupimy się na dwóch różnych siłach:

1. silne siły wiązania utrzymują atomy razem w cząsteczce, oraz
2. słabe siły międzycząsteczkowe (czyli to nie są wiązania kowalencyjne) działają pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami utrzymując ją jako całość

To właśnie słabe siły pomiędzy jedną cząsteczką a innymi cząsteczkami wokół niej odpowiadają za właściwości fizyczne kowalencyjnych substancji molekularnych. Na przykład podczas wrzenia pentanu (C₅H₁₂) słabe siły międzycząsteczkowe pomiędzy, cząsteczkami pentanu są pokonywane podczas tego procesu, ale silne wiązania kowalencyjne między atomami węgla i wodoru, które budują jedną cząsteczkę C₅H₁₂ pozostają nierozerwane.

Niektóre substancje kowalencyjne nie nie składają się z oddzielnych cząsteczek. Te sieciowe kowalencyjne ciała stałe są raczej trzymane razem wiązania kowalencyjne między atomami w całej próbce, a ich właściwości odzwierciedlają siłę wiązań kowalencyjnych (podobnie jak to było w cząsteczkach, gdzie mieliśmy wiązanie jonowe). Dwa przykłady to kwarc i diament . Kwarc (SiO₂) posiada wiązania kowalencyjne krzem-tlen w trzech wymiarach. Nie istnieją oddzielne cząsteczki SiO2. Jest bardzo twardy i topi się w temperaturze 1550°C. Diament ma wiązania kowalencyjne łączące każdy atom węgla z czterema innymi. Jest to najtwardsza znana substancja naturalna, która topi się w temperaturze około 3550°C.
Tak więc wiązania kowalencyjne są silne, ale większość substancji kowalencyjnych składa się z oddzielnych cząsteczek, między którymi występują słabe siły.

Przewodnictwo elektryczne. Prąd elektryczny jest przenoszony przez ruchome elektrony lub ruchome jony. Większość substancji kowalencyjnych jest słabymi przewodnikami elektrycznymi, czy to w postaci stopionej czy rozpuszczonej. , ponieważ ich elektrony są zlokalizowane jako pary współdzielone (tj. wiązanie kowalencyjne) lub wolne pary elektronowe i nie są ,,ruchome”
, a jony nie są obecne.

Opisana substancja jest związkiem (jonowym / kowalencyjnym).

W wodzie występuje w postaci (niezdysocjowanej / zdysocjowanej), dlatego jej wodny roztwór (przewodzi prąd elektryczny / nie przewodzi prądu elektrycznego).

Właściwość związku	Numery wzorów
Jest związkiem jonowym.	1, 3, 5
Jego wodny roztwór dobrze przewodzi prąd elektryczny.	1, 3, 4, 5