Выше показано, что полярная и неполярная ковалентные связи образуются общей парой электронов, представленной 2-мя атомами, между которыми возникает химическая связь.
Например атом азота, имеющий в стационарном состоянии электронную структуру внешнего слоя 2s22p3, за счет 3-х не спаренных p-электронов образует 3 ковалентные связи с атомами водорода, превращаясь в аммиак. 2 спаренных s-электрона атома азота в этой реакции участия не принимают, эта электронная пара остается неподеленной.
Если точками обозначить электроны, первоначально принадлежавшие атому азота, а крестиками — принадлежавшие атомам водорода, то электронную структуру молекулы аммиака можно представить следующей схемой:
Из 8 электронов внешнего электронного слоя атома азота 6 принимают участие в образовании 3-х ковалентных связей и являются общими для атома азота и атомов водорода, а 2 принадлежат только атому азота. Эта электронная пара может принимать участие в образовании ковалентной связи с другим атомом, имеющим свободную электронную орбиталь.
Например у атома водорода на 1s-орбитали находится 1 электрон, а у иона водорода эта орбиталь свободна. Поэтому между молекулой аммиака и ионом водорода возникает ковалентная связь, в которой неподеленная электронная пара атома азота становится общей для 2-х атомов. Образование иона аммония можно представить схемой:
Из приведенных схем видно, что в образовании химической связи участвует неподеленная пара электронов, ранее принадлежавшая только атому азота.
При образовании химической связи эта пара электронов становится общей для обоих атомов, дополняя до 8 количество электронов во внешнем электронном слое.
Атом (или ион), предоставляющий свою неподеленную пару при образовании химической связи, называется донором. Атом (или ион), принимающий на свободную орбиталь эту неподеленную электронную пару, называется акцептором.
Ковалентную связь, возникающую между 2-мя атомами за счет неподеленной электронной пары одного из них, называют донорно-акцепторной или координационной связью. В рассмотренных примерах донором электронной пары служит атом азота, а акцепторами — ион водорода и атом бора.
Экспериментально доказано, что в ионе NH4+ все 4 связи азота с водородом равноценны, хотя 3 из них возникли по механизму образования ковалентной связи, а одна — донорно-акцепторная. Следовательно, ковалентная и координационная связи тождественны по своей природе и различаются лишь способом образования.
Координационная связь осуществляется при образовании координационных соединений. В таких соединениях может проявляться одновременно несколько типов химической связи. Так в координационном соединении [Cu(NH3)4]SO4 между комплексным катионом [Cu(NH3)4]2+ и ионом сульфата (SO42-) осуществляется ионная связь.
Между ионом меди (Cu2+) и 4-мя молекулами аммиака (NH3) существует донорно-акцепторная связь. Наконец между атомами азота и водорода в аммиаке, а также между атомами серы и кислорода в ионе сульфата возникает полярная ковалентная связь.