Co2 в твърдо състояние се състои от молекули. Газовете, течностите, твърдите вещества принадлежат към макросистемите. Твърди вещества: аморфни и кристални

Молекула, в която центровете на тежестта на положително и отрицателно заредените места не съвпадат, се нарича дипол. Нека дадем определение на понятието "дипол".

Диполът е набор от два равни по големина различни електрически заряда, разположени на известно разстояние един от друг.

Водородната молекула Н 2 не е дипол (фиг. 50 а), а молекулата на хлороводорода е дипол (фиг.50 б). Водната молекула също е дипол. Електронните двойки в H 2 O са изместени в по -голяма степен от водородни атоми към кислород.

Центърът на тежестта на отрицателния заряд се намира близо до кислородния атом, а центърът на тежестта на положителния заряд е близо до водородните атоми.

В кристално вещество атомите, йони или молекули са в строг ред.

Мястото, където се намира такава частица, се нарича възел на кристалната решетка.Позицията на атоми, йони или молекули в местата на кристалната решетка е показана на фиг. 51.

в ж
Ориз. 51. Модели на кристални решетки (показана е една равнина на насипен кристал): а) ковалентен или атомен (диамант С, силиций Si, кварц SiO 2); б) йонна (NaCl); v) молекулен (лед, I 2); Г) метални (Li, Fe). В модела на метална решетка точките означават електрони

По вида на химическата връзка между частиците кристалните решетки се разделят на ковалентни (атомни), йонни и метални. Има и друг вид кристална решетка - молекулна. В такава решетка отделните молекули се държат от сили на междумолекулно привличане.

Кристали с ковалентни връзки (фиг. 51 а) са многоатомни молекулярни образувания. Парче диамант или кварц не е нищо повече от полимерна молекула с ковалентни химични връзки.

Йонни кристали(фиг. 51 б) съдържат положително и отрицателно заредени йони на местата на кристалната решетка. Кристалната решетка е конструирана така, че силите на електростатично привличане на противоположно заредени йони и силите на отблъскване на еднакво заредени йони са балансирани. Такива кристални решетки са типични за съединения като LiF, NaCl и много други.

Молекулни кристали(фиг. 51 v) съдържат молекули-диполи във възлите на кристала, които се задържат един спрямо друг от силите на електростатично привличане като йони в йонна кристална решетка. Например, ледът е молекулярна кристална решетка, образувана от водни диполи. На фиг. 51 v символите не се показват за такси, за да не се претовари чертежа.

Кристален метал(фиг. 51 Г) съдържа положително заредени йони в местата на кристалната решетка. Някои от външните електрони се движат свободно между йоните. " Електронен газ"задържа положително заредени йони във възлите на кристалната решетка. При удар металът не се убожда като лед, кварц или кристал от сол, а само променя формата си. Електроните, поради своята подвижност, имат време да се движат при момента на удара и задържат йоните в ново положение.Ето защо металите коване и пластмаса се огъват без разрушаване.

Ориз. 52. Структурата на силициевия оксид: а) кристален; б) аморфен. Черните точки показват силициеви атоми, светлите кръгове означават кислородни атоми. Равнината на кристала е изобразена, следователно четвъртата връзка при силициевия атом не е посочена. Пунктираната линия показва ред на къси разстояния в разстройството на аморфно вещество.
V аморфно веществотриизмерната периодичност на структурата, характерна за кристалното състояние, е нарушена (фиг. 52 б).

Течности и газовесе различават от кристалните и аморфните тела по случайното движение на атомите и
молекули. В течности силите на привличане са в състояние да задържат микрочастиците една спрямо друга на близки разстояния, съизмерими с разстоянията в твърдо тяло. В газовете взаимодействието на атомите и молекулите практически липсва, поради което газовете, за разлика от течностите, заемат целия им предоставен обем. Мол течна вода при 100 0 С заема обем от 18,7 cm 3, а мол наситена водна пара заема 30 000 cm 3 при същата температура.


Ориз. 53. Различни видове взаимодействие на молекули в течности и газове: а) дипол – дипол; б) дипол – недиполен; v) nondipole – недиполен
За разлика от твърдите тела, молекулите в течности и газове се движат свободно. В резултат на преместването те са ориентирани по определен начин. Например, на фиг. 53 а, б... показва как взаимодействат диполните молекули, както и неполярните молекули с диполните молекули в течности и газове.

Когато диполът се приближи до дипола, молекулите се обръщат в резултат на привличане и отблъскване. Положително заредената част на една молекула се намира близо до отрицателно заредената част на другата. Ето как взаимодействат диполите в течната вода.

Когато две неполярни молекули (недиполи) се доближават една до друга на достатъчно близки разстояния, те също си влияят взаимно (фиг. 53 v). Молекулите се обединяват от отрицателно заредени електронни обвивки, които обгръщат ядрото. Електронни черупкисе деформират така, че има временна поява на положителни и отрицателни центрове в двете молекули и те взаимно се привличат един към друг. Достатъчно е молекулите да се разпръснат, тъй като временните диполи отново се превръщат в неполярни молекули.

Пример е взаимодействието между молекулите на водородния газ. (фиг. 53 v).
3.2. Класификация неорганични вещества... Прости и сложни вещества
V началото на XIXвек, шведският химик Берцелиус предложил вещества, получени от живи организми, за да се нарече органичен.Вещества, характерни за нежива природабяха наречени неорганиченили минерал(получен от минерали).

Всички твърди, течни и газообразни вещества могат да бъдат разделени на прости и сложни.

Веществата, състоящи се от атоми на един химичен елемент, се наричат ​​прости.

Например водород, бром и желязо при стайна температура и атмосферно наляганепредставляват прости вещества, които са съответно в газообразно, течно и твърдо състояние (фиг.54 a B C).

Газообразният водород H 2 (g) и течен бром Br 2 (g) се състоят от двуатомни молекули. Твърдото желязо Fe (t) съществува под формата на кристал с метална кристална решетка.

Простите вещества се делят на две групи: неметали и метали.

а) б) v)

Ориз. 54. Прости вещества: а) водороден газ. Той е по-лек от въздуха, така че тръбата се затваря с тапа и се обръща с главата надолу; б) течен бром (обикновено се съхранява в запечатани ампули); v) железен прах

Неметали са прости вещества с ковалентна (атомна) или молекулна кристална решетка в твърдо състояние.

При стайна температура ковалентна (атомна) кристална решетка е характерна за такива неметали като бор В (t), въглерод С (t), силиций Si (t). Белият фосфор P (t), сярата S (t), йодът I 2 (t) имат молекулна кристална решетка. Някои неметали само при много ниски температури преминават в течно или твърдо агрегатно състояние. При нормални условия те са газове. Такива вещества включват например водород H 2 (g), азот N 2 (g), кислород O 2 (g), флуор F 2 (g), хлор Cl 2 (g), хелий He (g), неон Ne (d), аргон Ar (g). Молекулният бром Br 2 (g) съществува в течна форма при стайна температура.

Металите са прости вещества с метална кристална решетка в твърдо състояние.

Те са пластични, пластични вещества, които имат метален блясък и са способни да провеждат топлина и електричество.

Приблизително 80% от елементите Периодичната таблицаобразуват прости метални вещества. При стайна температура металите са твърди вещества. Например Li (t), Fe (t). Само живакът, Hg (l) е течност, която се втвърдява при –38,89 0 С.

Сложните вещества са вещества, състоящи се от различни атоми химични елементи

Атомите на елементите в сложното вещество са свързани чрез постоянни и добре дефинирани отношения.

Например, водата H 2 O е сложно вещество. Неговата молекула съдържа атоми от два елемента. Водата винаги, навсякъде на Земята, съдържа 11,1% водород и 88,9% кислород по маса.

В зависимост от температурата и налягането водата може да бъде в твърдо, течно или газообразно състояние, което е показано вдясно от химична формулавещества - H 2 O (g), H 2 O (g), H 2 O (t).

V практически дейностиние по правило се занимаваме не с чисти вещества, а с техните смеси.

Сместа е агрегат химични съединенияс различен състав и структура

Представяме прости и сложни вещества, както и техните смеси под формата на диаграма:

Просто

Неметали

Емулсии

Основи

Сложни вещества в неорганична химиясе подразделят на оксиди, основи, киселини и соли.

Оксиди
Правете разлика между оксиди на метали и неметали. Металните оксиди са съединения с йонни връзки. В твърдо състояние те образуват йонни кристални решетки.

Неметални оксиди- съединения с ковалентни химически връзки.

Оксидите са сложни вещества, състоящи се от атоми на два химични елемента, единият от които е кислород, степента на окисление на който е - 2.

По-долу са молекулните и структурните формули на някои оксиди на неметали и метали.
Молекулна формула Структурна формула

CO 2 - въглероден оксид (IV) O = C = O

SO 2 - серен (IV) оксид

SO 3 - серен оксид (VI)

SiO 2 - силициев оксид (IV)

Na 2 O - натриев оксид

CaO - калциев оксид

K 2 O - калиев оксид, Na 2 O - натриев оксид, Al 2 O 3 - алуминиев оксид. Калият, натрият и алуминият образуват по един оксид.

Ако даден елемент има няколко степени на окисление, има няколко от неговите оксиди. В този случай, след името на оксида, степента на окисляване на елемента е посочена с римски цифри в скоби. Например, FeO е железен (II) оксид, Fe 2 O 3 е железен (III) оксид.

В допълнение към имената, образувани съгласно правилата на международната номенклатура, се използват традиционните руски имена на оксиди, например: CO 2 въглероден оксид (IV) - въглероден двуокис , CO въглероден окис (II) - въглероден окис, CaO калциев оксид - негасена вар, SiO2 силициев оксид - кварц, силициев диоксид, пясък.

Има три групи оксиди, които се различават по химични свойства - основен, кисели амфотерни(старогръцки , - а той и другият, двойствен).

Основни оксидиобразуван от елементи от основните подгрупи от групи I и II на Периодичната система (степен на окисление на елементи +1 и +2), както и елементи странични подгрупи, чието окислително състояние също е +1 или +2. Всички тези елементи са метали, така че основните оксиди са метални оксиди, например:
Li 2 O - литиев оксид

MgO - магнезиев оксид

CuO - меден (II) оксид
Базите съответстват на основните оксиди.

Киселинни оксиди образуван от неметали и метали, чието окислително състояние е по-голямо от +4, например:
CO 2 - въглероден оксид (IV)

SO 2 - серен оксид (IV)

SO 3 - серен оксид (VI)

Р 2 О 5 - фосфорен (V) оксид
Киселинните оксиди съответстват на киселините.

Амфотерни оксиди образувани от метали, чието окислително състояние е +2, +3, понякога +4, например:
ZnO - цинков оксид

Al 2 O 3 - алуминиев оксид
Амфотерните оксиди съответстват на амфотерните хидроксиди.

Освен това има малка група от т.нар индиферентни оксиди:
N 2 O - азотен оксид (I)

NO - азотен оксид (II)

CO - въглероден оксид (II)
Трябва да се отбележи, че един от най-важните оксиди на нашата планета е водородният оксид, известен като вода H 2 O.
Основи
В раздела "Оксиди" беше споменато, че основните оксиди съответстват на основите:
Натриев оксид Na 2 O - натриев хидроксид NaOH.

Калциев оксид CaO - калциев хидроксид Ca (OH) 2.

Меден оксид CuO - меден хидроксид Cu (OH) 2

Базите се наричат ​​сложни вещества, състоящи се от метален атом и една или повече хидроксо групи –OH.

Основите са твърди вещества с йонна кристална решетка.

Когато се разтварят във вода, кристали на разтворими основи ( алкали)се разрушават от действието на полярните водни молекули и се образуват йони:

NaOH (t)  Na + (разтвор) + OH - (разтвор)

Подобен запис на йони: Na + (p-p) или OH - (p-p) означава, че йоните са в разтвор.

Името на фондацията включва думата хидроксиди Руско имеметал в родителен падеж. Например, NaOH е натриев хидроксид, Ca (OH) 2 е калциев хидроксид.

Ако металът образува няколко основи, тогава името показва степента на окисление на метала с римски цифри в скоби. Например: Fe (OH) 2 - железен (II) хидроксид, Fe (OH) 3 - железен (III) хидроксид.

Освен това има традиционни имена по някои причини:

NaOH - сода каустик, каустик Газирани напитки

KOH - каустик калий

Ca (OH) 2 - гасена вар, варова вода

R
Водоразтворимите основи се наричат алкали

Азличат разтворими и неразтворими във вода основи.

Това са метални хидроксиди от основните подгрупи I и II групи, с изключение на хидроксидите Be и Mg.

Амфотерните хидроксиди включват,
HCl (g)  H + (разтвор) + Cl - (разтвор)

Киселините се наричат ​​сложни вещества, които включват водородни атоми, които могат да бъдат заменени или заменени с метални атоми, и киселинни остатъци.

В зависимост от наличието или отсъствието на кислородни атоми в молекулата, те се отделят аноксичен и оксигениранкиселина.

За назоваване на аноксидни киселини, буквата се добавя към руското име на неметал - О-и думата водород :

HF - флуороводородна киселина

HCl - солна киселина

HBr - бромоводородна киселина

HI - йодоводородна киселина

H 2 S - сярна киселина
Традиционните имена на някои киселини са:

HCl - солна киселина; ВЧ - флуороводородна киселина

За назоваване на кислород-съдържащи киселини се добавят окончания към корена на руското име за неметал - не,

-новако неметалът е в най-висока степен на окисление. Най-високата степен на окисление съвпада с номера на групата, в която се намира неметалния елемент:
H 2 SO 4 - сив наякиселина

HNO 3 - азот наякиселина

HClO 4 - хлор наякиселина

HMnO 4 - манган новкиселина
Ако елемент образува киселини в две степени на окисление, тогава краят - вярно:
H 2 SO 3 - сяра вярнокиселина

HNO 2 - азот вярнокиселина
Броят на водородните атоми в молекулата се отличава с едноосновен(HCl, HNO 3), двуосновен(H2SO4), триосновенкиселина (H3PO4).

Много кислородсъдържащи киселини се образуват чрез взаимодействието на съответните киселинни оксидис вода. Оксидът, съответстващ на дадена киселина, се нарича негов анхидрид:

Серен анхидрид SO 2 - сярна киселина H 2 SO 3

Серен анхидрид SO 3 - сярна киселина H2SO4

Азотен анхидрид N 2 O 3 - азотна киселина HNO 2

Азотен анхидрид N 2 O 5 - азотна киселина HNO 3

Фосфорен анхидрид P 2 O 5 - фосфорна киселина H 3 PO 4
Имайте предвид, че степените на окисление на елемента в оксида и съответната киселина са еднакви.

Ако един елемент в една и съща степен на окисление образува няколко кислородни киселини, след това префиксът " мета", с високо съдържание на кислород - префикс" орто". Например:

HPO 3 - метафосфорна киселина

H 3 PO 4 - ортофосфорна киселина, която често се нарича просто фосфорна киселина

H 2 SiO 3 - метасилициева киселина, обикновено наричана силициева киселина

H 4 SiO 4 - ортосилициева киселина.

Силициевите киселини не се образуват при взаимодействие на SiO2 с вода, те се получават по друг начин.
С
Солите са сложни вещества, съставени от метални атоми и киселинни остатъци.
oli
NaNO 3 - натриев нитрат

CuSO 4 - меден (II) сулфат

CaCO 3 - калциев карбонат

При разтваряне във вода кристалите на солта се разрушават, образуват се йони:

NaNO 3 (t)  Na + (разтвор) + NO 3 - (разтвор).
Солите могат да се разглеждат като продукти от пълно или частично заместване на водородни атоми в киселинна молекула с метални атоми или като продукти от пълно или частично заместване на основни хидроксо групи с киселинни остатъци.

С пълното заместване на водородните атоми, средни соли: Na 2 SO 4, MgCl2. ... С частична подмяна, киселинни соли (хидросоли) NaHSO4 и основни соли (хидроксосоли) MgOHCl.

Съгласно правилата на международната номенклатура, имената на солите се образуват от името на киселинния остатък в именителен падеж и руското наименование на метала в родителен падеж (Таблица 12):

NaNO 3 - натриев нитрат

CuSO 4 - меден (II) сулфат

CaCO 3 - калциев карбонат

Ca 3 (PO 4) 2 - калциев ортофосфат

Na 2 SiO 3 - натриев силикат

Името на киселинния остатък произлиза от корена на латинското наименование на киселинния елемент (например азот - азот, корен на нитр-) и окончанията:

-приза най-висока степен на окисление, -тоза по-ниска степен на окисление на киселиннообразуващия елемент (Таблица 12).

Таблица 12

Имена на киселини и сол

Име на киселина	Киселинна формула	Име на солите	Примери за Сол
хлороводородна (сол)	HCl	хлориди	AgCl Сребърен хлорид
Водороден сулфид	H 2 S	Сулфиди	FeS Sulf документ за самоличностжелязо (II)
Сярна	H2SO3	Сулфити	Na 2 SO 3 Сяра тонатрий
сяра	H2SO4	Сулфати	K 2 SO 4 Sulf прикалий
Азотен	HNO 2	нитрит	LiNO 2 Нитър толитий
Азот	HNO 3	нитрати	Al (NO 3) 3 Нитър приалуминий
Ортофосфорно	H 3 PO 4	Ортофосфати	Ca 3 (PO 4) 2 Калциев ортофосфат
въглища	H 2 CO 3	Карбонати	Na 2 CO 3 Натриев карбонат
Силиций	H 2 SiO 3	силикати	Na 2 SiO 3 Натриев силикат

Имена киселинни солисе образуват като имената на средни соли, с добавяне на представка " хидро":

NaHSO 4 - натриев хидроген сулфат

NaHS - натриев хидросулфид
Имената на основните соли се образуват чрез добавяне на префикса " хидроксо": MgOHCl - магнезиев хидроксихлорид.

В допълнение, много соли имат традиционни имена като:
Na 2 CO 3 - Газирани напитки;

NaHCO 3 - сода за хляб (питейна);

CaCO 3 - креда, мрамор, варовик.

Атомно-молекулярната доктрина е разработена и приложена за първи път в химията от големия руски учен М. В. Ломоносов. Основните разпоредби на това учение са изложени в труда „Елементи на математическата химия“ (1741) и редица други. Същността на учението на Ломоносов може да се обобщи по следния начин.

1. Всички вещества се състоят от „тела“ (както Ломоносов нарече молекулите).

2. Молекулите са съставени от „елементи“ (както Ломоносов нарече атомите).

3. Частиците - молекули и атоми - са в непрекъснато движение. Топлинното състояние на телата е резултат от движението на техните частици.

4. Молекулите на простите вещества се състоят от еднакви атоми, молекули сложни вещества- от различни атоми.

67 години след Ломоносов атомната доктрина в химията е приложена от английския учен Джон Далтън. Той очерта основните положения на атомизма в книгата " Нова системахимическа философия" (1808 г.). По принцип учението на Далтон повтаря учението на Ломоносов. Далтън обаче отрече съществуването на молекули в простите вещества, което в сравнение с доктрината на Ломоносов е стъпка назад. Според Далтън простите вещества се състоят само на атоми и само сложни вещества - от "сложни атоми" (в съвременното разбиране- молекули). Атомно-молекулярната доктрина в химията е окончателно установена едва в средата на 19 век. На международния конгрес на химиците в Карлсруе през 1860 г. са приети дефиниции на понятията молекула и атом.

Молекулата е най -малката частица от дадено вещество, която има своите химични свойства. Химични свойствамолекулите се определят от неговия състав и химическа структура.

Атомът е най -малката частица от химичен елемент, която е част от молекулите на прости и сложни вещества. Химичните свойства на даден елемент се определят от структурата на неговия атом. Оттук следва определението за атом, което отговаря на съвременните понятия:

Атомът е електрически неутрална частица, състояща се от положително заредено атомно ядро ​​и отрицателно заредени електрони.

Според съвременните схващания молекулите са съставени от вещества в газообразно и парообразно състояние. В твърдо състояние само веществата са изградени от молекули, чиято кристална решетка има молекулярна структура. По-голямата част от твърдите неорганични вещества нямат молекулярна структура: тяхната решетка не се състои от молекули, а от други частици (йони, атоми); те съществуват под формата на макро тела (кристал на натриев хлорид, парче мед и др.). Солите, металните оксиди, диамантът, силицийът, металите нямат молекулярна структура.

Химически елементи

Атомно-молекулярната доктрина направи възможно обяснението на основните понятия и закони на химията. От гледна точка на атомно-молекулярното учение, всеки отделен вид атом се нарича химичен елемент. Най-важната характеристика на атома е положителният заряд на неговото ядро, който е числено равен на порядковия номер на елемента. Стойността на ядрения заряд служи като отличителна черта за различни видове атоми, което ни позволява да дадем по-пълно определение на понятието елемент:

Химичен елементТова е определен вид атоми със същия положителен ядрен заряд.

Има 107 известни елемента. Понастоящем продължава работата по изкуственото производство на химични елементи с по -високи порядкови номера.

Всички елементи обикновено се делят на метали и неметали. Това разделение обаче е произволно. Важна характеристика на елементите е тяхното изобилие в земната кора, т.е. в горната твърда обвивка на Земята, чиято дебелина се приема като условно равна на 16 km. Разпределението на елементите в земната кора се изучава от геохимията - науката за химията на Земята. Геохимикът A.P. Виноградов състави таблица на средните стойности химичен съставземната кора. Според тези данни най-разпространеният елемент е кислородът - 47,2% от масата на земната кора, следван от силиций - 27,6, алуминий - 8,80, желязо -5,10, калций - 3,6, натрий - 2,64, калий - 2,6, магнезий - 2,10, водород - 0,15%.

Ковалентна химическа връзка, нейните разновидности и механизми на образуване. Характеризиране на ковалентна връзка (полярност и енергия на връзката). Йонна връзка. Метална връзка. Водородна връзка

Доктрината за химическото свързване формира основата на цялата теоретична химия.

Под химична връзка се разбира взаимодействието на атоми, което ги свързва в молекули, йони, радикали, кристали.

Има четири вида химични връзки: йонни, ковалентни, метални и водородни.

Разделянето на химичните връзки на типове е условно, тъй като всички те се характеризират с определено единство.

Йонната връзка може да се разглежда като граничен случай на ковалентната полярна връзка.

Металната връзка съчетава ковалентното взаимодействие на атомите с помощта на споделени електрони и електростатичното привличане между тези електрони и металните йони.

При веществата често няма ограничаващи случаи на химични връзки (или чисти химически връзки).

Например, литиев флуорид $ LiF $ е посочен като йонни съединения. Всъщност връзката в него е $80% $ йонна и $20% $ ковалентна. Следователно е по-правилно да се говори за степента на полярност (йонност) на химичната връзка.

В поредицата от водородни халогениди $ HF - HCl - HBr - HI - HÀt $, степента на полярност на връзката намалява, тъй като разликата в стойностите на електроотрицателност на халогенни и водородни атоми намалява, а във водородния астат връзката става почти неполярни $ (EO (H) = 2,1; EO (At) = 2,2) $.

В същите вещества могат да се съдържат различни видове връзки, например:

1. в основите: между кислородните и водородните атоми в хидроксилните групи връзката е полярна ковалентна, а между метала и хидроксилната група е йонна;
2. в соли на кислород-съдържащи киселини: между неметалния атом и кислорода на киселинния остатък - ковалентен полярен, и между метала и киселинен остатък- йонна;
3. в амониеви, метиламониеви соли и др.: между азотни и водородни атоми - ковалентно полярни, и между амониеви или метиламониевите йони и киселинен остатък - йонни;
4. в металните пероксиди (например $ Na_2O_2 $) връзката между кислородните атоми е ковалентна неполярна, а между метал и кислород е йонна и т.н.

Различните видове връзки могат да преминават една в друга:

- по време на електролитна дисоциация на ковалентни съединения във вода, ковалентни полярна връзкапреминава в йонен;

- по време на изпаряването на металите металната връзка се превръща в ковалентна неполярна и т.н.

Причината за единството на всички видове и типове химични връзки е тяхната идентична химическа природа - електронно-ядрено взаимодействие. Образуването на химическа връзка във всеки случай е резултат от електронно-ядреното взаимодействие на атомите, придружено от освобождаване на енергия.

Методи за образуване на ковалентна връзка. Характеристики на ковалентната връзка: дължина и енергия на връзката

Ковалентна химична връзка е връзка, която възниква между атоми поради образуването на общи електронни двойки.

Механизмът за образуване на такава връзка може да бъде обменен и донор-акцептор.

аз Механизъм за обмендейства, когато атомите образуват общи електронни двойки чрез комбиниране на несдвоени електрони.

1) $ H_2 $ - водород:

Връзката възниква поради образуването на обща електронна двойка от $ s $ -електрони на водородни атоми (припокриване на $ s $ -орбитали):

2) $ HCl $ - хлороводород:

Връзката възниква поради образуването на обща електронна двойка от $ s- $ и $ p- $ електрони (припокриващи се $ s-p- $ орбитали):

3) $ Cl_2 $: в хлорна молекула се образува ковалентна връзка поради несдвоени $ p- $ електрони (припокриване на $ p-p- $ орбитали):

4) $ N_2 $: в азотната молекула се образуват три общи електронни двойки между атомите:

II. Механизъм донор-акцептор Нека разгледаме образуването на ковалентна връзка, като използваме примера на амониевия йон $ NH_4 ^ + $.

Донорът има електронна двойка, акцепторът има свободна орбитала, която тази двойка може да заема. В амониевия йон и четирите връзки с водородни атоми са ковалентни: три се образуват поради създаването на общи електронни двойки от азотния атом и водородните атоми чрез обменния механизъм и една от донорно-акцепторния механизъм.

Ковалентните връзки могат да бъдат класифицирани по начина, по който електронните орбитали се припокриват, както и по тяхното изместване към един от свързаните атоми.

Химически връзкиобразувани в резултат на припокриване на електронни орбитали по комуникационната линия се наричат ​​$ σ $ -връзки (сигма-връзки)... Сигма връзката е много силна.

$ p- $ орбиталите могат да се припокриват в две области, образувайки ковалентна връзка поради странично припокриване:

Химически връзки, образувани в резултат на "странично" припокриване на електронни орбитали извън комуникационната линия, т.е. в две области се наричат ​​$ π $ -връзки (пи-връзки).

от степен на пристрастиеобщи електронни двойки към един от атомите, свързани с тях, може да бъде ковалентна връзка полярнии неполярни.

Нарича се ковалентна химична връзка, образувана между атоми с еднаква електроотрицателност неполярни.Електронните двойки не се изместват към нито един от атомите, тъй като атомите имат еднакъв EO - свойството да отдръпват валентни електрони от други атоми. Например:

тези. молекулите се образуват чрез ковалентна неполярна връзка прости неметални вещества... Нарича се ковалентна химична връзка между атоми на елементи, чиито електроотрицателности се различават полярни.

Дължина и енергия на ковалентната връзка.

Характеристика свойства на ковалентна връзка- неговата дължина и енергия. Дължина на връзкатаТова е разстоянието между ядрата на атомите. Колкото по-къса е дължината му, толкова по-силна е химическата връзка. Въпреки това, мярка за сила на връзката е енергия на връзката, което се определя от количеството енергия, необходимо за прекъсване на връзката. Обикновено се измерва в kJ / mol. Така, според експериментални данни, дължините на връзките на молекулите $ H_2, Cl_2 $ и $ N_2 $ са съответно $ 0,074, 0,198 $ и $ 0,109 $ nm, а енергията на свързване е $ 436, 242 $ и $ 946 $ kJ / mol, съответно.

Йона. Йонна връзка

Нека си представим, че два атома „се срещат“: метален атом от група I и неметален атом от група VII. При металния атом отвън енергийно нивоима само един електрон, а на неметалния атом просто му липсва само един електрон, за да бъде външното му ниво пълно.

Първият атом лесно ще даде на втория своя електрон, който е далеч от ядрото и слабо свързан с него, а вторият ще му даде свободно пространство на външното му електронно ниво.

Тогава атомът, лишен от един от отрицателния си заряд, ще се превърне в положително заредена частица, а вторият ще се превърне в отрицателно заредена частица поради получения електрон. Такива частици се наричат йони.

Химическата връзка, която възниква между йони, се нарича йонна.

Нека разгледаме образуването на тази връзка, използвайки примера на добре известното съединение на натриев хлорид (готварска сол):

Процесът на превръщане на атомите в йони е показан на диаграмата:

Тази трансформация на атомите в йони винаги се случва, когато атомите на типичните метали и типичните неметали взаимодействат.

Помислете за алгоритъм (последователност) на разсъждения, когато записвате образуването на йонна връзка, например между калциевите и хлорните атоми:

Извикват се числата, показващи броя на атомите или молекулите коефициенти, а числата, показващи броя на атомите или йоните в една молекула, се наричат индекси.

Метална връзка

Нека се запознаем с това как атомите на металните елементи взаимодействат един с друг. Металите обикновено не съществуват като изолирани атоми, а под формата на буца, слитък или метален продукт. Какво държи металните атоми в един обем?

Атомите на повечето метали на външно ниво не съдържат голям бройелектрони - $ 1, 2, 3 $. Тези електрони лесно се откъсват и атомите се превръщат в положителни йони. Отделените електрони се преместват от един йон в друг, свързвайки ги в едно цяло. Комбинирайки се с йони, тези електрони временно образуват атоми, след което се отчупват отново и се комбинират с друг йон и т.н. Следователно в по-голямата част от метала атомите непрекъснато се трансформират в йони и обратно.

Връзката в металите между йони посредством споделени електрони се нарича метална.

Фигурата показва схематично структурата на натриев метален фрагмент.

В този случай малък брой споделени електрони свързват голям брой йони и атоми.

Металната връзка има известна прилика с ковалентната връзка, тъй като се основава на споделянето на външни електрони. Въпреки това, при ковалентна връзка външните несдвоени електрони само на два съседни атома се социализират, докато при метална връзка всички атоми участват в социализацията на тези електрони. Ето защо кристалите с ковалентна връзка са крехки, а кристалите с метална връзка обикновено са пластмасови, електропроводими и имат метален блясък.

Металната връзка е характерна както за чисти метали, така и за смеси от различни метали - сплави в твърдо и течно състояние.

Водородна връзка

Химическата връзка между положително поляризирани водородни атоми на една молекула (или част от нея) и отрицателно поляризирани атоми на силно електроотрицателни елементи, имащи самотни електронни двойки ($ F, O, N $ и по-рядко $ S $ и $ Cl $), друга молекулата (или нейните части) се наричат ​​водород.

Механизмът на образуване на водородна връзка е отчасти електростатичен и отчасти донорно-акцепторен.

Примери за междумолекулни водородни връзки:

При наличието на такава връзка дори нискомолекулните вещества могат при нормални условия да бъдат течности (алкохол, вода) или лесно втечнени газове (амоняк, флуороводород).

Вещества с водородна връзкаимат молекулярни кристални решетки.

Вещества с молекулярна и немолекулна структура. Тип кристална решетка. Зависимост на свойствата на веществата от техния състав и структура

Молекулна и немолекулна структура на веществата

V химични взаимодействияне влизат отделни атоми или молекули, а вещества. Вещество при дадени условия може да бъде в едно от трите агрегатни състояния: твърдо, течно или газообразно. Свойствата на дадено вещество зависят и от естеството на химичната връзка между частиците, които го образуват – молекули, атоми или йони. По вида на връзката се разграничават вещества с молекулярна и немолекулна структура.

Веществата, състоящи се от молекули, се наричат молекулярни вещества... Връзките между молекулите в такива вещества са много слаби, много по-слаби, отколкото между атомите вътре в молекула и дори при относително ниски температури се разрушават - веществото се превръща в течност и след това в газ (сублимация на йод). Точките на топене и кипене на вещества, съставени от молекули, се увеличават с увеличаване на молекулното тегло.

ДА СЕ молекулярни веществавключват вещества с атомна структура ($ C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W $), сред тях има метали и неметали.

Обмисли физични свойстваалкални метали. Относително ниската якост на връзката между атомите причинява ниска механична якост: алкалните метали са меки, лесно се режат с нож.

Големият размер на атомите води до ниска плътност на алкалните метали: литият, натрият и калият са дори по-леки от водата. В групата на алкалните метали точките на кипене и топене намаляват с увеличаване на поредния номер на елемента, т.к. размерът на атомите се увеличава и връзките отслабват.

Към веществата немолекуленструктурите включват йонни съединения. Повечето метални съединения с неметали имат такава структура: всички соли ($ NaCl, K_2SO_4 $), някои хидриди ($ LiH $) и оксиди ($ CaO, MgO, FeO $), основи ($ NaOH, KOH $). Йонни (немолекулни) вещества имат високи температуритопене и кипене.

Кристални решетки

Веществото, както знаете, може да съществува в три агрегатни състояния: газообразни, течни и твърди.

Твърди вещества: аморфни и кристални.

Нека разгледаме как характеристиките на химичните връзки влияят върху свойствата на твърдите тела. Твърдите вещества се разделят на кристалнаи аморфни.

Аморфните вещества нямат ясна точка на топене - при нагряване те постепенно омекват и преминават в течно състояние. В аморфно състояние например са пластилинът и различни смоли.

Кристалните вещества се характеризират с правилното подреждане на онези частици, от които са съставени: атоми, молекули и йони - в строго определени точки от пространството. Когато тези точки са свързани с прави линии, се образува пространствена рамка, наречена кристална решетка. Точките, където се намират кристалните частици, се наричат ​​решетъчни точки.

В зависимост от вида на частиците, разположени на местата на кристалната решетка, и естеството на връзката между тях, се разграничават четири типа кристални решетки: йонна, атомна, молекулярнаи метални.

Йонни кристални решетки.

йоннанаречени кристални решетки, в чиито възли има йони. Те се образуват от вещества с йонна връзка, които могат да бъдат свързани както с прости йони $ Na ^ (+), Cl ^ (-) $, така и с сложни йони $ SO_4 ^ (2−), OH ^ - $. Следователно солите, някои оксиди и хидроксиди на металите имат йонни кристални решетки. Например, кристал на натриев хлорид се състои от редуващи се положителни $ Na ^ + $ и отрицателни $ Cl ^ - $ йони, образуващи решетка с форма на куб. Връзките между йони в такъв кристал са много стабилни. Следователно веществата с йонна решетка се отличават със сравнително висока твърдост и здравина, те са огнеупорни и нелетливи.

Атомни кристални решетки.

Атомнасе наричат ​​кристални решетки, в чиито възли има отделни атоми. В такива решетки атомите са свързани помежду си чрез много силни ковалентни връзки. Пример за вещества с този тип кристална решетка е диамантът - една от алотропните модификации на въглерода.

Повечето вещества с атомна кристална решетка имат много високи точки на топене (например за диаманта тя е над $ 3500 ° C $), те са силни и твърди, практически неразтворими.

Молекулни кристални решетки.

Молекулярнанаречени кристални решетки, в чиито възли са разположени молекули. Химическите връзки в тези молекули могат да бъдат както полярни ($ HCl, H_2O $), така и неполярни ($ N_2, O_2 $). Въпреки факта, че атомите вътре в молекулите са свързани с много силни ковалентни връзки, между самите молекули действат слаби сили на междумолекулно привличане. Следователно веществата с молекулярни кристални решетки имат ниска твърдост, ниски температуритопящ се, летлив. Най-солиден органични съединенияимат молекулярни кристални решетки (нафталин, глюкоза, захар).

Метални кристални решетки.

Вещества с метална връзкаимат метални кристални решетки. На местата на такива решетки са атоми и йони (или атоми, или йони, в които металните атоми лесно се трансформират, дарявайки външните си електрони "за обща употреба"). Такава вътрешна структураметалите определя техните характерни физични свойства: ковкост, пластичност, електрическа и топлопроводимост, характерен метален блясък.

Молекулна и немолекулна структура на веществата. Структура на материята

Не отделни атоми или молекули влизат в химични взаимодействия, а вещества. По вида на връзката се разграничават веществата молекулярнои немолекулна структура... Веществата, състоящи се от молекули, се наричат молекулярни вещества... Връзките между молекулите в такива вещества са много слаби, много по-слаби, отколкото между атомите вътре в молекула и дори при относително ниски температури се разрушават - веществото се превръща в течност и след това в газ (сублимация на йод). Точките на топене и кипене на вещества, съставени от молекули, се увеличават с увеличаване на молекулното тегло. ДА СЕ молекулярни веществавключват вещества с атомна структура (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), сред тях има метали и неметали. Към веществата немолекулна структуравключват йонни съединения. Повечето метални съединения с неметали имат такава структура: всички соли (NaCl, K 2 SO 4), някои хидриди (LiH) и оксиди (CaO, MgO, FeO), основи (NaOH, KOH). Йонни (немолекулни) веществаимат високи точки на топене и кипене.

Твърди вещества: аморфни и кристални

Твърдите вещества се разделят на кристален и аморфен.

Аморфни веществанямат ясна точка на топене - при нагряване те постепенно омекват и преминават в течно състояние. В аморфно състояние например са пластилин и различни смоли.

Кристални веществахарактеризиращи се с правилното подреждане на онези частици, от които са съставени: атоми, молекули и йони - в строго определени точки от пространството. Когато тези точки са свързани с прави линии, се образува пространствена рамка, наречена кристална решетка. Точките, където се намират кристалните частици, се наричат ​​решетъчни точки. В зависимост от вида на частиците, разположени на местата на кристалната решетка, и естеството на връзката между тях, се разграничават четири типа кристални решетки: йонни, атомни, молекулярни и метални.

Кристалните решетки се наричат ​​йонни., в чиито възли има йони. Те се образуват от вещества с йонна връзка, които могат да бъдат свързани както с прости йони Na ​​+, Cl - така и с сложни SO 4 2-, OH -. Следователно солите, някои оксиди и хидроксиди на металите имат йонни кристални решетки. Например, кристал на натриев хлорид е изграден от редуващи се положителни Na ​​+ и отрицателни Cl - йони, образуващи решетка с форма на куб. Връзките между йони в такъв кристал са много стабилни. Следователно веществата с йонна решетка се отличават с относително висока твърдост и якост, те са огнеупорни и нелетливи.

Кристална решетка - а) и аморфна решетка - б).

Кристална решетка - а) и аморфна решетка - б).

Атомни кристални решетки

Атомнасе наричат ​​кристални решетки, в чиито възли има отделни атоми. В такива решетки атомите са свързани един с друг много силни ковалентни връзки... Пример за вещества с този тип кристална решетка е диамантът - една от алотропните модификации на въглерода. Повечето вещества с атомна кристална решетка имат много високи точки на топене (например за диаманта тя е над 3500 ° C), те са силни и твърди, практически неразтворими.

Молекулни кристални решетки

Молекулярнанаречени кристални решетки, в чиито възли са разположени молекули. Химическите връзки в тези молекули могат да бъдат както полярни (HCl, H 2 O), така и неполярни (N 2, O 2). Въпреки факта, че атомите вътре в молекулите са свързани с много силни ковалентни връзки, между самите молекули действат слаби сили на междумолекулно привличане... Следователно, веществата с молекулярни кристални решетки имат ниска твърдост, ниски точки на топене и са летливи. Повечето твърди органични съединения имат молекулярни кристални решетки (нафталин, глюкоза, захар).

Молекулна кристална решетка (въглероден диоксид)

Метални кристални решетки

Вещества с метална връзкаимат метални кристални решетки. Възлите на такива решетки съдържат атоми и йони(или атоми, или йони, в които металните атоми лесно се трансформират, давайки своите външни електрони „за обща употреба“). Тази вътрешна структура на металите определя техните характерни физични свойства: ковкост, пластичност, електрическа и топлопроводимост, характерен метален блясък.

Читалки