Ionske vezi med atomi. Kemična vez. Oglejte si, kaj je "ionska kemična vez" v drugih slovarjih

Nazaj Naprej

Pozor! Predogled Diapozitivi so zgolj informativne narave in morda ne predstavljajo vseh funkcij predstavitve. Če te zanima to delo, prenesite polno različico.

Cilji lekcije:

• Na primeru ionske vezi oblikujte pojem kemijske vezi. Doseči razumevanje nastanka ionskih vezi kot skrajnega primera polarnih.
• Pri pouku zagotoviti obvladovanje osnovnih pojmov: ioni (kation, anion), ionska vez.
• Razviti miselno aktivnost učencev z ustvarjanjem problemske situacije pri učenju novega gradiva.

Naloge:

• naučiti prepoznavati vrste kemijskih vezi;
• ponovi zgradbo atoma;
• raziskati mehanizem nastanka ionskih kemijskih vezi;
• naučiti sestaviti sheme tvorbe in elektronske formule ionskih spojin, reakcijske enačbe z oznako elektronskih prehodov.

Oprema: računalnik, projektor, multimedijski vir, periodni sistem kemijskih elementov D.I. Periodni sistem " Ionska vez».

Vrsta lekcije: Oblikovanje novega znanja.

Vrsta lekcije: Multimedijska lekcija.

X lekcija od

jazOrganizacijski trenutek.

II . Preverjanje domače naloge.

Učitelj: Kako lahko atomi prevzamejo stabilne elektronske konfiguracije? Kakšni so načini tvorbe kovalentne vezi?

Učenec: Polarne in nepolarne kovalentne vezi nastanejo z izmenjevalnim mehanizmom. Mehanizem izmenjave vključuje primere, ko en elektron iz vsakega atoma sodeluje pri tvorbi elektronskega para. Na primer vodik: (diapozitiv 2)

Do vezave pride s tvorbo skupnega elektronskega para z združevanjem neparnih elektronov. Vsak atom ima en s elektron. Atomi H so enakovredni in pari enako pripadajo obema atomoma. Zato po istem principu pride do tvorbe skupnih elektronskih parov (prekrivanje p- elektronski oblaki) pri nastanku molekule F 2 . (slide 3)

Zapis H · pomeni, da ima vodikov atom 1 elektron v svoji zunanji elektronski plasti. Posnetek kaže, da je na zunanji elektronski plasti atoma fluora 7 elektronov.

Ko nastane molekula N 2. Nastanejo 3 skupni elektronski pari. P-orbitale se prekrivajo. (diapozitiv 4)

Vez se imenuje nepolarna.

Učitelj: Zdaj smo si ogledali primere, ko nastanejo molekule preproste snovi. Toda okoli nas je veliko snovi s kompleksno strukturo. Vzemimo molekulo vodikovega fluorida. Kako se v tem primeru oblikuje povezava?

Študent: Ko nastane molekula vodikovega fluorida, se orbitala s-elektrona vodika in orbitala p-elektrona prekrivata. fluorid H-F. (diapozitiv 5)

Vezni elektronski par se premakne k atomu fluora, kar povzroči nastanek dipol. Povezava imenovan polarni.

III. Posodabljanje znanja.

Učitelj: Kemijska vez nastane kot posledica sprememb, ki se zgodijo z zunanjimi elektronskimi lupinami povezovalnih atomov. To je mogoče, ker zunanje plasti elektronov niso popolne v elementih, ki niso žlahtni plini. Kemično vez je razloženo z željo atomov, da pridobijo stabilno elektronska konfiguracija, podobno konfiguraciji njim "najbližjega" inertnega plina.

Učitelj: Zapišite shemo elektronske zgradbe natrijevega atoma (na tablo). (diapozitiv 6)

Učenec: Da bi dosegli stabilnost elektronske lupine, mora natrijev atom oddati en elektron ali sprejeti sedem. Natrij bo zlahka oddal svoj elektron, ki je daleč od jedra in nanj šibko vezan.

Učitelj: Naredi diagram sproščanja elektronov.

Na° - 1ē → Na+ = Ne

Učitelj: Zapišite shemo elektronske zgradbe atoma fluora (na tablo).

Učitelj: Kako dokončati polnjenje elektronske plasti?

Študent: Da bi dosegli stabilnost elektronske ovojnice, mora atom fluora oddati sedem elektronov ali sprejeti enega. Energijsko ugodneje je, da fluor sprejme elektron.

Učitelj: Naredi diagram za sprejem elektrona.

F° + 1ē → F- = Ne

IV. Učenje nove snovi.

Učitelj razredu postavi vprašanje, v katerem je zastavljena naloga lekcije:

Ali obstajajo drugi možni načini, na katere lahko atomi prevzamejo stabilne elektronske konfiguracije? Kakšni so načini za oblikovanje takšnih povezav?

Danes si bomo ogledali eno vrsto vezi – ionsko vez. Primerjajmo zgradbo elektronskih lupin že omenjenih atomov in inertnih plinov.

Pogovor z razredom.

Učitelj: Kakšen naboj sta imela natrijev in fluorov atom pred reakcijo?

Študent: Atoma natrija in fluora sta električno nevtralna, ker naboji njihovih jeder so uravnoteženi z elektroni, ki se vrtijo okoli jedra.

Učitelj: Kaj se zgodi med atomi, ko oddajajo in jemljejo elektrone?

Študent: Atomi pridobijo naboje.

Učitelj poda razlago: V formuli iona je dodatno zapisan njegov naboj. Če želite to narediti, uporabite nadnapis. Višino napolnjenosti označuje s številko (ne pišejo je), nato pa z znakom (plus ali minus). Na primer, natrijev ion z nabojem +1 ima formulo Na + (beri "natrij-plus"), fluoridni ion z nabojem -1 – F - ("fluor-minus"), hidroksidni ion z naboj -1 – OH - (" o-pepel-minus"), karbonatni ion z nabojem -2 – CO 3 2- ("tse-o-tri-dva-minus").

V formulah ionskih spojin so najprej zapisani pozitivno nabiti ioni brez označevanja nabojev, nato pa negativno nabiti. Če je formula pravilna, potem je vsota nabojev vseh ionov v njej enaka nič.

Pozitivno nabit ion imenovan kation, negativno nabit ion pa je anion.

Učitelj: V delovne zvezke si zapišemo definicijo:

Ion je nabit delec, v katerega se spremeni atom zaradi prevzema ali izgube elektronov.

Učitelj: Kako določiti vrednost naboja kalcijevega iona Ca 2+?

Študent: Ion je električno nabit delec, ki nastane kot posledica izgube ali pridobitve enega ali več elektronov s strani atoma. Kalcij ima dva elektrona na svojem zadnjem elektronskem nivoju; ionizacija kalcijevega atoma se pojavi, ko se izgubita dva elektrona. Ca 2+ je dvojno nabit kation.

Učitelj: Kaj se zgodi s polmeri teh ionov?

Pri prehodu Ko se električno nevtralni atom pretvori v ionsko stanje, se velikost delcev močno spremeni. Atom, ki opusti svoje valenčne elektrone, se spremeni v bolj kompakten delec - kation. Na primer, ko se atom natrija spremeni v kation Na+, ki ima, kot je navedeno zgoraj, strukturo neona, se polmer delca močno zmanjša. Polmer aniona je vedno večji od polmera ustreznega električno nevtralnega atoma.

Učitelj: Kaj se zgodi z različno nabitimi delci?

Študent: Nasprotno nabiti natrijevi in ​​fluorovi ioni, ki nastanejo pri prenosu elektrona z natrijevega atoma na fluorov atom, se medsebojno privlačijo in tvorijo natrijev fluorid. (diapozitiv 7)

Na + + F - = NaF

Shema za tvorbo ionov, ki smo jo obravnavali, prikazuje, kako a kemična vez, ki se imenuje ionska.

Ionska vez– kemična vez, ki nastane zaradi elektrostatične privlačnosti nasprotno nabitih ionov drug proti drugemu.

Spojine, ki pri tem nastanejo, imenujemo ionske spojine.

V. Utrjevanje nove snovi.

Naloge za utrjevanje znanja in spretnosti

1. Primerjajte zgradbo elektronskih lupin kalcijevega atoma in kalcijevega kationa, atoma klora in kloridnega aniona:

Komentar tvorbe ionskih vezi v kalcijevem kloridu:

2. Za dokončanje te naloge se morate razdeliti v skupine po 3-4 ljudi. Vsak član skupine obravnava en primer in rezultate predstavi celotni skupini.

Odgovor študenta:

1. Kalcij je element glavna podskupina Skupina II, kovina. Njegovemu atomu je lažje oddati dva zunanja elektrona kot sprejeti manjkajočih šest:

2. Klor je element glavne podskupine skupine VII, nekovine. Njegovemu atomu je lažje sprejeti en elektron, ki mu manjka za dokončanje zunanje ravni, kot pa oddati sedem elektronov z zunanje ravni:

3. Najprej poiščemo najmanjši skupni večkratnik med naboji nastalih ionov, ta je enak 2 (2x1). Nato določimo, koliko atomov kalcija je treba vzeti, da oddajo dva elektrona, to pomeni, da moramo vzeti en atom Ca in dva atoma CI.

4. Shematično lahko nastanek ionske vezi med atomoma kalcija in klora zapišemo: (diapozitiv 8)

Ca 2+ + 2CI - → CaCI 2

Naloge za samokontrolo

1. Na podlagi sheme tvorbe kemijske spojine sestavite enačbo kemična reakcija: (diapozitiv 9)

2. Na podlagi sheme za nastanek kemijske spojine sestavite enačbo za kemijsko reakcijo: (diapozitiv 10)

3. Podana je shema za nastanek kemične spojine: (diapozitiv 11)

Izberite par kemičnih elementov, katerih atomi lahko medsebojno delujejo v skladu s to shemo:

A) Na in O;
b) Li in F;
V) K in O;
G) Na in F

Ionska kemična vez je vez, ki nastane med atomi kemičnih elementov (pozitivno ali negativno nabiti ioni). Kaj je torej ionska vez in kako nastane?

Splošne značilnosti ionskih kemijskih vezi

Ioni so delci, ki imajo naboj, v katerega se pretvorijo atomi v procesu oddajanja ali sprejemanja elektronov. Med seboj se precej močno privlačijo, zato imajo snovi s tovrstno vezjo visoka vrelišča in tališča.

riž. 1. Ioni.

Ionska vez je kemična vez med različnimi ioni zaradi njihove elektrostatične privlačnosti. Lahko se šteje za mejni primer kovalentne vezi, ko je razlika v elektronegativnosti vezanih atomov tako velika, da pride do popolne ločitve nabojev.

riž. 2. Ionska kemična vez.

Na splošno velja, da vez postane elektronska, če je EO >1,7.

Razlika v vrednosti elektronegativnosti je tem večja, čim dlje se elementi periodnega sistema nahajajo drug od drugega po periodi. Ta vez je značilna za kovine in nekovine, zlasti tiste, ki se nahajajo v najbolj oddaljenih skupinah, na primer I in VII.

Primer: kuhinjska sol, natrijev klorid NaCl:

riž. 3. Diagram ionske kemijske vezi natrijevega klorida.

V kristalih obstaja ionska vez, ki je močna in dolga, vendar ni nasičena in neusmerjena. Ionska vez je značilna samo za kompleksne snovi, kot so soli, alkalije, nekateri kovinski oksidi. V plinastem stanju obstajajo takšne snovi v obliki ionske molekule.

Med tipičnimi kovinami in nekovinami nastajajo ionske kemične vezi. Elektroni se nujno prenašajo iz kovine v nekovino in tvorijo ione. Rezultat je elektrostatična privlačnost, imenovana ionska vez.

Pravzaprav se popolnoma ionska vez ne pojavi. Tako imenovana ionska vez je delno ionske in delno kovalentne narave. Vendar pa lahko vez kompleksnih molekularnih ionov štejemo za ionsko.

Primeri tvorbe ionske vezi

Obstaja več primerov tvorbe ionske vezi:

• interakcija med kalcijem in fluoridom

Ca 0 (atom) -2e=Ca 2 + (ion)

– kalcij lažje odda dva elektrona kot pridobi manjkajoča.

F 0 (atom)+1е= F- (ion)

– fluor, nasprotno, lažje sprejme en elektron kot odpove sedmim elektronom.

Poiščimo najmanjši skupni večkratnik med naboji nastalih ionov. Enako je 2. Določimo število atomov fluora, ki bodo sprejeli dva elektrona od atoma kalcija: 2 : 1 = 2. 4.

Ustvarimo formulo za ionsko kemično vez:

Ca 0 +2F 0 → Ca 2 +F−2.

• interakcija natrija in kisika

4.3. Skupaj prejetih ocen: 281.

Vse kemične spojine nastanejo s tvorbo kemične vezi. In glede na vrsto povezovalnih delcev ločimo več vrst. Najbolj osnovno– to so kovalentni polarni, kovalentni nepolarni, kovinski in ionski. Danes se bomo pogovorili o ionskih.

Kaj so ioni

Nastane med dvema atomoma - praviloma pod pogojem, da je razlika v elektronegativnosti med njima zelo velika. Elektronegativnost atomov in ionov ocenjujemo s Paullingovo lestvico.

Zato je bil za pravilno upoštevanje značilnosti spojin uveden koncept ionnosti. Ta lastnost vam omogoča, da določite, kolikšen odstotek določene vezi je ionske.

Spojina z največjo ionskostjo je cezijev fluorid, v katerem ga je približno 97 %. Značilna je ionska vez za snovi, ki jih tvorijo kovinski atomi, ki se nahajajo v prvi in ​​drugi skupini tabele D.I. Mendelejev in atomi nekovin, ki se nahajajo v šesti in sedmi skupini iste tabele.

Pozor! Omeniti velja, da ni spojine, v kateri bi bilo razmerje izključno ionsko. Za odprto na v tem trenutku elementov je nemogoče doseči tako veliko razliko v elektronegativnosti, da bi dobili 100% ionsko spojino. Zato definicija ionske vezi ni povsem pravilna, saj gre dejansko za spojine z delno ionsko interakcijo.

Zakaj je bil uveden ta izraz, če tak pojav v resnici ne obstaja? Dejstvo je, da je ta pristop pomagal razložiti številne nianse v lastnostih soli, oksidov in drugih snovi. Na primer, zakaj so zelo topni v vodi in zakaj so rešitve so sposobne izvajati električni tok . Tega ni mogoče razložiti z nobene druge perspektive.

Izobraževalni mehanizem

Tvorba ionske vezi je možna le, če sta izpolnjena dva pogoja: če je atom kovine, ki sodeluje v reakciji, sposoben zlahka oddati elektrone, ki se nahajajo na zadnji energijski ravni, in atom nekovine lahko te elektrone sprejme. Kovinski atomi so po svoji naravi reducenti, torej so sposobni darovanje elektronov.

To je posledica dejstva, da lahko zadnja energijska raven v kovini vsebuje od enega do treh elektronov, sam polmer delca pa je precej velik. Zato je sila interakcije med jedrom in elektroni na zadnjem nivoju tako majhna, da jo zlahka zapustijo. Pri nekovinah je situacija popolnoma drugačna. Imajo majhen radij, število lastnih elektronov na zadnjem nivoju pa je lahko od tri do sedem.

In interakcija med njimi in pozitivnim jedrom je precej močna, vendar si vsak atom prizadeva dokončati energijsko raven, zato si atomi nekovin prizadevajo pridobiti manjkajoče elektrone.

In ko se dva atoma - kovina in nekovina - srečata, se elektroni prenesejo iz atoma kovine v atom nekovine in nastane kemijska interakcija.

Shema povezave

Slika jasno prikazuje, kako natančno pride do tvorbe ionske vezi. Na začetku so nevtralno nabiti atomi natrija in klora.

Prvi ima na zadnjem energijskem nivoju en elektron, drugi sedem. Nato se elektron prenese iz natrija v klor in nastaneta dva iona. Ki se med seboj povezujejo in tvorijo snov. Kaj je ion? Ion je nabit delec, v katerem število protonov ni enako številu elektronov.

Razlike od kovalentnega tipa

Ionska vez zaradi svoje specifičnosti nima usmerjenosti. To je posledica dejstva, da je električno polje iona krogla in se enakomerno zmanjšuje ali povečuje v eni smeri po istem zakonu.

Za razliko od kovalentnega, ki nastane zaradi prekrivanja elektronskih oblakov.

Druga razlika je ta kovalentna vez je nasičena. Kaj to pomeni? Število elektronskih oblakov, ki lahko sodelujejo v interakciji, je omejeno.

In v ionskem, zaradi dejstva, da ima električno polje sferično obliko, se lahko poveže z neomejenim številom ionov. To pomeni, da lahko rečemo, da ni nasičen.

Zanj je značilno tudi več drugih lastnosti:

1. Komunikacijska energija je kvantitativna značilnost, in je odvisno od količine energije, ki jo je treba porabiti, da se razbije. Odvisno od dveh meril - dolžina vezi in naboj iona vključeni v njegovo izobraževanje. Močnejša kot je vez, krajša je njena dolžina in večji so naboji ionov, ki jo tvorijo.
2. Dolžina - to merilo je bilo že omenjeno v prejšnjem odstavku. Odvisen je izključno od polmera delcev, ki sodelujejo pri tvorbi spojine. Polmer atomov se spreminja takole: s periodo se zmanjšuje z naraščanjem atomskega števila in narašča v skupini.

Snovi z ionskimi vezmi

Značilno je za precejšnje število kemične spojine. To je velik del vseh soli, tudi dobro poznane kuhinjske soli. Pojavlja se v vseh povezavah, kjer je neposreden stik med kovino in nekovino. Tukaj je nekaj primerov snovi z ionskimi vezmi:

• natrijev in kalijev klorid,
• cezijev fluorid,
• magnezijev oksid.

Lahko se kaže tudi v kompleksnih spojinah.

Na primer, magnezijev sulfat.

Tukaj je formula snovi z ionskimi in kovalentnimi vezmi:

Med kisikovimi in magnezijevimi ioni se bo oblikovala ionska vez, vendar je žveplo med seboj povezano preko polarne kovalentne vezi.

Iz česar lahko sklepamo, da so ionske vezi značilne za kompleksne kemične spojine.

Kaj je ionska vez v kemiji

Vrste kemijskih vezi - ionske, kovalentne, kovinske

Zaključek

Lastnosti so neposredno odvisne od naprave kristalna mreža. Zato so vse spojine z ionskimi vezmi dobro topne v vodi in drugih polarnih topilih, prevodne in so dielektriki. Hkrati so precej ognjevzdržni in krhki. Lastnosti teh snovi se pogosto uporabljajo pri načrtovanju električnih naprav.

Ionska vez- kemična vez, ki nastane kot posledica medsebojne elektrostatične privlačnosti nasprotno nabitih ionov, pri kateri se stabilno stanje doseže s popolnim prenosom celotne elektronske gostote na atom bolj elektronegativnega elementa.

Povsem ionska vez je skrajni primer kovalentne vezi.

V praksi se popoln prenos elektronov z enega atoma na drug atom skozi vez ne realizira, saj ima vsak element večji ali manjši (vendar ne nič) EO in vsaka kemična vez bo do neke mere kovalentna.

Takšna vez se pojavi v primeru velike razlike v EO atomov, na primer med kationi s-kovine prve in druge skupine periodnega sistema in anioni nekovin skupin VIА in VIIA (LiF, NaCl, CsF itd.).

Za razliko od kovalentne vezi, ionska vez nima usmerjenosti . To je razloženo z dejstvom, da ima električno polje iona sferično simetrijo, tj. pada z razdaljo po istem zakonu v kateri koli smeri. Zato je interakcija med ioni neodvisna od smeri.

Interakcija dveh ionov nasprotnega predznaka ne more privesti do popolne medsebojne kompenzacije njunih silnih polj. Zaradi tega ohranijo sposobnost privabljanja ionov nasprotnega predznaka v druge smeri. Zato je za razliko od kovalentne vezi za ionsko vez je značilna tudi nenasičenost .

Pomanjkanje usmerjenosti in nasičenosti ionskih vezi določa težnjo ionskih molekul k povezovanju. Vse ionske spojine v trdnem stanju imajo ionsko kristalno mrežo, v kateri je vsak ion obdan z več ioni nasprotnega predznaka. V tem primeru so vse vezi danega iona s sosednjimi ioni enakovredne.

Kovinska povezava

Za kovine so značilne številne posebne lastnosti: električna in toplotna prevodnost, značilen kovinski lesk, kovnost, visoka duktilnost in velika trdnost. Te posebne lastnosti kovin je mogoče pojasniti s posebno vrsto kemične vezi, imenovano kovina .

Kovinska vez je posledica prekrivanja delokaliziranih orbital atomov, ki se približajo drug drugemu v kristalni mreži kovine.

Večina kovin ima precejšnje število prostih orbital in majhno število elektronov na svoji zunanji elektronski ravni.

Zato je energijsko ugodneje, da elektroni niso lokalizirani, ampak pripadajo celotnemu atomu kovine. Na vozliščih rešetke kovine so pozitivno nabiti ioni, ki so potopljeni v elektronski "plin", porazdeljen po kovini:

Me ↔ Me n + + n .

Med pozitivno nabitimi kovinskimi ioni (Me n +) in nelokaliziranimi elektroni (n) obstaja elektrostatična interakcija, ki zagotavlja stabilnost snovi. Energija te interakcije je vmesna med energijami kovalentnih in molekularnih kristalov. Zato so elementi s čisto kovinsko vezjo ( s-, In str-elementi) so značilni relativno visoka tališča in trdota.

Prisotnost elektronov, ki se lahko prosto gibljejo po volumnu kristala, zagotavlja specifične lastnosti kovine

Vodikova vez

Vodikova vez – posebna vrsta medmolekularne interakcije. Atomi vodika, ki so kovalentno vezani na atom elementa, ki ima visoko vrednost elektronegativnosti (najpogosteje F, O, N, pa tudi Cl, S in C), nosijo relativno visok efektivni naboj. Posledično lahko takšni vodikovi atomi elektrostatično interagirajo z atomi teh elementov.

Tako je atom H d + ene molekule vode usmerjen in ustrezno interagira (kot je prikazano s tremi pikami) z atomom O d druge molekule vode:

Vezi, ki jih tvori atom H, ki se nahaja med dvema atomoma elektronegativnih elementov, se imenujejo vodik:

d- d+ d-

A − H ××× B

Energija vodikove vezi je bistveno manjša od energije običajne kovalentne vezi (150–400 kJ/mol), vendar je ta energija zadostna, da povzroči agregacijo molekul ustreznih spojin v tekoče stanje, na primer v tekočem vodikovem fluoridu HF (slika 2.14). Za fluorove spojine doseže okoli 40 kJ/mol.

riž. 2.14. Agregacija molekul HF zaradi vodikove vezi

Dolžina vodikove vezi je tudi krajša od dolžine kovalentne vezi. Tako je v polimeru (HF) n dolžina vezi F−H = 0,092 nm, dolžina vezi pa F∙∙∙H = 0,14 nm. Pri vodi je dolžina vezi O−H=0,096 nm, dolžina vezi pa O∙∙∙H=0,177 nm.

Tvorba medmolekularnih vodikovih vezi povzroči znatno spremembo lastnosti snovi: povečanje viskoznosti, dielektrične konstante, vrelišča in tališča.

ZGRADBA SNOVI.

KEMIJSKA VEZ.

3.1. Ionska kemična vez

V periodnem sistemu elementov žlahtni plini stojijo ločeno. To so edinstveni kemijski elementi, saj tudi v obliki enostavne snovi obstajajo v obliki posameznih atomov, ki med seboj niso povezani.

Nekateri kemiki še vedno težko odgovorijo na vprašanje, kako delce žlahtnih plinov obravnavati v enostavni snovi: kot proste atome ali kot enoatomske molekule. Ni jasnega mnenja o tem, kakšna vrsta kristalne mreže je značilna za preproste snovi teh elementov. Po fizikalnih lastnostih so to snovi z molekularnimi kristalnimi mrežami, po sestavi pa - ...? Navsezadnje med atomi delujejo sile medmolekularne interakcije, ki zadržujejo delce v kristalih.

Takšen »brezbrižen« odnos do nastajanja kemičnih vezi so »skrajne sanje« za atome vseh drugih kemičnih elementov, ki jih v obliki prostih atomov zelo redko najdemo le v ekstremnih pogojih.

Zakaj so atomi žlahtnih plinov tako samozadostni? Po analizi njihovega položaja v periodnem sistemu elementov lahko sami poimenujete razlog. Stvar je v tem, da atomi žlahtnih plinov vsebujejo celotno zunanjo elektronsko plast, na kateri ima atom helija dva elektrona, ostali pa osem. Atomi vseh drugih elementov si prizadevajo pridobiti ravno tako stabilno elektronsko konfiguracijo in to pogosto dosežejo bodisi z dodajanjem elektronov iz drugih atomov (ta proces v kemiji imenujemo redukcija) ali pa z odpovedjo svojih zunanji elektroni drugi atomi (proces oksidacije). Atomi, ki so pridobili tuje elektrone, se spremenijo v negativne ione ali anione. Atomi, ki oddajo svoje elektrone, postanejo pozitivni ioni ali kationi.

Jasno je, da med nasprotno nabitimi kationi in anioni nastanejo elektrostatične privlačne sile, ki zadržujejo ione blizu drug drugega in s tem vzpostavijo ionsko kemično vez.

Ionska kemična vez je vez, ki nastane med kationi in anioni zaradi njihove elektrostatične privlačnosti.

Ker katione tvorijo pretežno atomi kovin, anione pa atomi nekovin, je logično sklepati, da je ta vrsta vezi značilna za binarne (dvoelementne) spojine, ki jih tvorijo tipične kovine (alkalijske in zemeljskoalkalijske) in tipične ne -kovine (halogeni, kisik). Klasičen primer snovi z ionskimi vezmi so halogenidi in oksidi alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin (slika 3.1).

Nastanek ionske vezi med atomoma natrija in klora lahko predstavimo na naslednji način:

Dva nasprotno nabita iona, povezana s silami medsebojne privlačnosti, ne izgubita sposobnosti interakcije z drugimi nasprotno nabitimi ioni. Posledično nastanejo kristalne spojine, sestavljene iz ogromnega števila ionov.

Kristalne snovi za katero je značilna pravilna razporeditev tistih delcev (v našem primeru ionov), iz katerih so sestavljeni, na strogo določenih točkah v prostoru. Ko te točke povežemo z ravnimi črtami, nastane prostorski okvir, ki se imenuje kristalna mreža. Točke, na katerih se nahajajo kristalni delci, imenujemo vozlišča mreže. Jasno je, da imajo snovi z ionsko vrsto vezi ionske kristalne mreže (barvni vložek, slika 4).

Takšne spojine so trdne, obstojne, nehlapne snovi z visokimi tališči. V normalnih pogojih kristali takih snovi ne prevajajo električnega toka, raztopine in taline večine ionskih spojin pa so odlični elektroliti.

Snovi z ionskimi kristalnimi mrežami so krhke. Če poskušate deformirati takšno kristalno mrežo, se bo ena od njenih plasti premaknila glede na drugo, dokler se enako nabiti ioni ne postavijo drug proti drugemu. Ti ioni se bodo takoj začeli odbijati in mreža se bo sesedla. Od tod tudi krhkost ionskih spojin.

Ca) (Ca 2^) + 2e

Ionske spojine niso le binarne spojine alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin. To so tudi spojine, ki jih tvorijo trije ali več elementov. Z lahkoto jih poimenujete. To so vse soli (barvni vložek, slika 5), ​​pa tudi hidroksidi alkalijskih in zemeljskoalkalijskih kovin.

Na koncu predstavljamo razvrstitev ionov po različnih merilih:

1) glede na sestavo ločimo preproste (Na +, Cl -, Ca 2+) in kompleksne (OH -, S0 4 2-, NH 4 +) ione;

2) glede na znak naboja se razlikujejo pozitivni ioni ali kationi (M n +, NH 4 +, H +) in negativni ioni ali anioni (OH -, anioni kislinskih ostankov);

3) glede na prisotnost hidratacijske lupine razlikujejo med hidratiranimi (na primer modri ioni Cu 2+. 4H 2 0) in nehidratiranimi (na primer neobarvani ioni Cu 2+).

Vse v našem svetu je relativno. Enako lahko rečemo za ionske vezi. Število spojin z ionsko vrsto vezi je zelo omejeno, vendar tudi v njih ni opaziti čisto ionske vezi. Na primer, ni "čistih" natrijevih in kloridnih ionov z nabojem +1 oziroma -1. Pravi naboj teh ionov je +0,8 in -0,8. Posledično se tudi v spojinah, ki veljajo za ionske, do neke mere pojavi kovalentna narava vezi. In končno, relativna resnica je, da je ionska vez posledica interakcije najpogostejših kovin z najpogostejšimi nekovinami. Na primer, amonijeve soli, ki nastanejo zaradi ionskih vezi med amonijevimi kationi in anioni kislinskega ostanka (na primer NH 4 Cl, NH 4 NO 3), ki imajo ionsko vez, so sestavljene izključno iz nekovin.

1. Zakaj so bili žlahtni plini prej razvrščeni v skupino nič Periodni sistem? Zakaj so zdaj razvrščeni v skupino osem? Po analogiji, katere kovine imenujemo plemenite? Zakaj?

2. Zapišite elektronsko konfiguracijo zunanje plasti atomov žlahtnih plinov, halogenov in alkalijskih kovin.

3. Opredelite pojem "kation". Katere skupine kationov poznate?

4. Opredelite pojem "anion". Katere skupine anionov poznate?

5. Na podlagi pojmov "kation" in "anion" podajte drugo definicijo ionske vezi.

6. Sestavite sheme za tvorbo ionskih vezi za snovi: CaF 2, Li 2 0, KCl.

7. Opredelite pojme "kristalna mreža", "ionska kristalna mreža".

8. Katere fizikalne lastnosti so značilne za snovi z ionsko kristalno mrežo?

9. Med navedene snovi: KCl, AlCl 3, BaO, Fe 2 O 3, Fe 2 (S0 4) 3, H 2 S0 4, Si0 2, NH 3 - identificirajo spojine z ionsko kristalno mrežo.

10. Brez izračunov ugotovite, katera od spojin: NaCl, KCl, LiCl, CaCl 2 ima večji masni delež klora. Svojo ugotovitev potrdite z izračuni.

11. Določite formulo ionske spojine, masni deleži elementi, v katerih so: kalcij 24,39 %, dušik 17,07 %, kisik 58,54 %.

3.2. Kovalentna kemična vez.

Alternativni način za izgradnjo stabilne konfiguracije osmih (za vodik - dveh) elektronov je njihova delitev, tj. zagotovitev skupne rabe. Kot rezultat tega procesa nastanejo skupni elektronski pari, ki igrajo vlogo " povezovalni navoj"med atomi, ki tvorijo kemično vez.

Kemična vez med atomi, ki nastane z delitvijo elektronov, da tvorijo skupne elektronske pare, se imenuje kovalentna.

Nastanek skupnega elektronskega para lahko poteka na dva načina.

Ko se dva atoma z nesparjenimi elektroni približata drug drugemu, se ustrezni elektronski orbitali prepletata in prekrivata. Na mestu prekrivanja nastane tako imenovana elektronska gostota, tj. območje prostora, kjer se verjetnost najdbe elektrona bistveno poveča. Območje prekrivanja se običajno šteje za skupni elektronski par dveh atomov. Ta mehanizem tvorbe kovalentne vezi se imenuje izmenjava.

Mehanizem izmenjave se na primer uresniči, ko se v molekuli vodika H2 tvori kemična vez. Atomi vodika si med seboj delijo svoje edine neparne elektrone, s čimer dobijo popolno energijsko raven dveh elektronov, podobno kot pri atomu žlahtnega plina helija. Nastali elektronski par v enako pripada obema atomoma:

N. + . N → N: N ali N-N

Atomi klora vsebujejo tudi en nesparjen elektron. Zaradi njunega združevanja nastane kemična vez, t.j. skupni elektronski par v molekuli klora C1 2:

V obeh navedenih primerih so atomi istega elementa povezani s kovalentno vezjo. Skupni elektronski par v enaki meri pripada obema atomoma.

Kovalentna vez, ki nastane med atomi istega elementa, se imenuje nepolarna.

Atomi različnih elementov si lahko delijo elektrone, da tvorijo kovalentno vez. V tem primeru je treba upoštevati takšno lastnost kemičnega elementa kot elektronegativnost.

Elektronegativnost je lastnost atomov elementa, da privlačijo skupne elektronske pare.

Najpomembnejše nekovinske elemente lahko glede na njihovo naraščajočo elektronegativnost razvrstimo v naslednje vrste:

Oglejmo si nastanek kovalentne vezi v molekuli amoniaka. Atom dušika vsebuje pet elektronov na zunanji energijski ravni v popolnem skladu s številko skupine, od katerih so trije neparni elektroni (če želite določiti število neparnih elektronov, morate odšteti število zunanjih elektronov od cenjenih osmih, v našem primer: 8 - 5 = 3).

Kemične vezi v molekuli amoniaka nastanejo zaradi tvorbe treh elektronskih parov med tremi atomi vodika in enim atomom dušika:

Atom dušika je veliko bolj elektronegativen kot vodik, zato v večji meri privlači skupne elektronske pare. Zaradi tega premika dobi atom dušika delni negativni naboj δ-, atomi vodika pa delni pozitivni naboj δ+.

Kovalentno kemično vez med atomi z različno elektronegativnostjo imenujemo polarna.

V vseh zgornjih primerih se kemična vez pojavi prek enega skupnega para elektronov. Vendar pa so atomi sposobni tvoriti tudi dva ali tri skupne elektronske pare, na primer v molekulah ogljikovega monoksida (IV) ali dušika:

V molekuli amoniaka vsak atom dopolnjuje svojega elektronska lupina na konfiguracijo žlahtnega plina: dušikov atom je prejel osem elektronov, vodikovi atomi dva elektrona. Hkrati pa ima dušikov atom še vedno osamljen elektronski par, zaradi katerega lahko tvori četrto kemično vez z vodikovim kationom, t.j. delec popolnoma brez elektronov. Hkrati je mehanizem nastanka četrtega N-H vezi drugo. Atom dušika, ki zagotavlja par elektronov za tvorbo vezi, se imenuje darovalec, in vodikov kation, ki ponuja prazno orbitalo, je akceptor. Nastali delec ima pozitiven naboj in se imenuje amonijev kation:

Ta mehanizem tvorbe kovalentne vezi se imenuje darovalec-akceptor. Vse štiri vezi N-H v amonijevem kationu so popolnoma enakovredne; nemogoče je ločiti, katera od njih nastane z donorno-akceptorskim mehanizmom in katera z mehanizmom izmenjave.

Snovi s kovalentno vrsto vezi v trdnem stanju tvorijo kristalne mreže dveh vrst: atomske in molekularne.

Imenujejo se kristalne mreže, v katerih so atomi nameščeni na vozliščih atomsko. Za snovi z atomsko kristalno mrežo je značilna velika trdnost in trdota, visoko tališče, so nehlapne in se praktično ne raztopijo v nobenem topilu brez kemične interakcije. Primeri takih snovi so diamant, kremen Si0 2, aluminijev oksid, karborund SiC.

Imenujejo se kristalne mreže, v vozliščih katerih se nahajajo molekule snovi molekularni. Znotrajmolekularne kovalentne vezi so precej močne, vendar so posamezne molekule med seboj povezane s precej šibkimi medmolekulskimi silami. Zato je molekularna mreža najšibkejša med vsemi vrstami rešetk. Takšne snovi imajo relativno nizko trdoto nizke temperature taljenje; so nestanovitni. Primeri spojin z molekularno kristalno mrežo vključujejo vodo, jod, ogljikov dioksid, ocetno kislino in saharozo.

Vse alotropske modifikacije ogljika, vključno z najbolj znanimi - diamantom in grafitom, imajo atomske kristalne rešetke (barvni vložek, sl. 6, 7).

? 1. Definirajte kovalentno vez. Katera dva mehanizma njegovega nastanka poznate? Navedite primere, napišite diagrame.

2. Definirajte kovalentno nepolarno vez. Navedite primere, napišite diagrame.

3. Definirajte polarno kovalentno vez. Navedite primere, napišite sheme za tvorbo kovalentne vezi po izmenjevalnem in donorsko-akceptorskem mehanizmu.

4. Katere vrste vezi so značilne za naslednje snovi: Br 2, NVg, KBr? Napišite sheme za njihovo oblikovanje.

5. Kako se kovalentne vezi razlikujejo po mnogoterosti? Kakšne vezi nastanejo v naslednjih spojinah: SO 2, H 2 S, HCN? Napiši strukturne formule teh snovi.

6. Brez izračunov navedite, kateri od žveplovih oksidov: SO 2 in SO 3 - vsebnost žvepla je največja. Svojo ugotovitev potrdite z izračuni.

7. Pri zgorevanju 24 g ogljika dobimo 33,6 litra ogljikov dioksid. Kolikšen je masni delež nečistoč v vzorcu ogljika?

8. Ali lahko ionsko vez štejemo za kovalentno vez? Zakaj?

3.3. Kovinska kemična vez

Za kovinske atome so značilne tri posebne značilnosti.

Prvič, imajo 1-3 elektrone na zunanji energijski ravni. Vendar imajo atomi kositra in svinca štiri valenčne elektrone, antimona in bizmuta pet, polonija pa šest. Zakaj so ti elementi kovine? Očitno je drugi začel terjati svoj davek posebnost struktura kovinskih atomov - njihov relativno velik radij. Končno, tretjič, kovinski atomi imajo veliko število proste orbitale. Tako ima atom natrija na primer en zunanji valenčni elektron, ki se nahaja na tretji energijski ravni, ki ima devet orbital (eno s-, tri p- in pet d- orbitale).

Ko se kovinski atomi približajo drug drugemu, se njihove proste orbitale lahko prekrivajo, valenčni elektroni pa imajo možnost, da se premaknejo iz orbitale enega atoma v proste orbitale sosednjih atomov, ki so podobni po energiji. Atom, iz katerega je "odšel" elektron, se spremeni v ion. Posledično se v kovinskem izdelku ali kosu kovine tvori zbirka prostih elektronov, ki se neprekinjeno premikajo med ioni. Hkrati, ko jih privlačijo pozitivni ioni kovine, jih elektroni spet spremenijo v atome, nato pa se spet odcepijo in slednje spremenijo v ione, in to se zgodi neskončno. Zato v preproste snovi V kovinah se uresničuje neskončen proces transformacije atomov v ione, ki ga izvajajo valenčni elektroni, delci, ki tvorijo kovine, pa se imenujejo atom-ioni:

Enako sliko opazimo pri kovinskih zlitinah.

Kovinska vez je vez v kovinah in zlitinah med kovinskimi atomi, ki jo izvaja niz valenčnih elektronov.

Kovinska vez določa tudi posebno kristalno strukturo kovin in zlitin - kovinska kristalna mreža, na vozliščih katerega atoma se nahajajo ioni.

Vse največ določata kovinska kristalna mreža in kovinska vez značilne lastnosti kovine: kovnost, duktilnost, duktilnost, električna in toplotna prevodnost, kovinski lesk, sposobnost tvorjenja zlitin.

Plastičnost pojasnjuje sposobnost kovin, da se ob udarcu sploščijo ali pod vplivom sile vlečejo v žice. To je najbolj pomembno mehanske lastnosti kovine tvorijo osnovo kovaškega poklica, ki ga spoštuje večina ljudstev sveta. Ni brez razloga, da je bil med bogovi različnih verovanj skoraj edini delujoči bog bog ognja, pokrovitelj kovaške obrti: med Grki - Hefajst, med Rimljani - Vulkan, med Slovani - Svarog. Plastičnost kovine je razložena z dejstvom, da se pod zunanjim vplivom plasti atomskih ionov v kristalih zlahka premaknejo, kot da drsijo relativno drug proti drugemu, ne da bi prekinili vez med njimi. Preprosta izkušnja vam lahko da nekaj predstave o tem. Če med dve ravni stekleni plošči, na primer med ogledali, kanete nekaj kapljic vode, bosta ogledali zlahka zdrsnili eno po drugem, ločiti pa ju bo precej težko. V našem poskusu ima voda vlogo zbirke kovinskih elektronov.

Najbolj duktilni so zlato, srebro in baker. Najtanjšo folijo z debelino le 0,003 mm je mogoče izdelati iz zlata. Takšne tanke folije se uporabljajo za pozlačevanje izdelkov, kot so rezbarije na lesu. Umetniški predmeti iz zlata, ki so nastali zaradi njegove plastičnosti, so prišli do nas skozi tisočletja (barvni vložek, sl. 8).

Visoka električna prevodnost kovin je prav zaradi prisotnosti niza mobilnih elektronov, ki pod vplivom električno polje pridobiti smerno gibanje. Najboljša prevodnika električnega toka sta srebro in baker. Aluminij je nekoliko slabši od njih. Vendar pa v večini držav vse pogosteje žice niso izdelane iz bakra, temveč iz cenejšega aluminija. Najslabši prevodniki električnega toka so mangan, svinec in živo srebro, pa tudi volfram in nekatere podobne ognjevzdržne kovine. Električni upor volframa je tako visok, da začne svetiti, ko skozenj teče tok, ki se uporablja za izdelavo filamentov žarnic z žarilno nitko (slika 3.2).

Podobno kot električna prevodnost se spreminja tudi toplotna prevodnost kovin, kar prav tako pojasnjujemo z veliko gibljivostjo elektronov, ki ob trku s kovinskimi ioni, ki vibrirajo na mrežnih mestih, z njimi izmenjujejo toplotno energijo. Z naraščanjem temperature se te vibracije ionov s pomočjo elektronov prenašajo na druge ione in temperatura kovine se hitro izenači. O praktičnem pomenu te lastnosti lahko presodite tako, da pogledate kovinske kuhinjske pripomočke.

Za gladko površino kovine ali kovinskega izdelka je značilen kovinski lesk, ki je posledica odboja svetlobnih žarkov. Med kovine z visoko odbojnostjo svetlobe sodijo živo srebro (iz njega so prej izdelovali znamenita beneška ogledala), srebro, paladij in aluminij. Zadnje tri kovine se uporabljajo za izdelavo ogledal, reflektorjev in žarometov.

V prahu kovine izgubijo sijaj, dobijo črno ali sivo barvo, ohranita pa ga le magnezij in aluminij. Zato je dekorativni premaz izdelan iz aluminijevega prahu - srebrne barve. Svetloba, ki jo odbija površina kovin, določa srebrno belo barvo večine kovin, saj enako sipajo vse žarke vidnega dela spektra. Toda zlato in baker v večji meri absorbirata žarke s kratko valovno dolžino, blizu vijolične, medtem ko odbijata dolgovalovne žarke, zato sta obarvana rumeno (rdeče) oziroma rdeče-rumeno (baker). Poglej sl. 9 na barvnem vložku, ki prikazuje modne kovinske zrna, ki jih je izdelala narava, in imajo ustrezno barvo.

Že v starih časih so ljudje opazili, da imajo zlitine drugačne, pogosto bolj uporabne lastnosti kot njihove sestavne čiste kovine. Zato se kovine redko uporabljajo v čisti obliki. Najpogosteje se uporabljajo njihove zlitine. Iz nekaj več kot 80 znanih kovin je bilo pridobljenih več deset tisoč različnih zlitin. Na primer, prva zlitina, ki jo je proizvedel človek, bron, ima večjo trdnost kot njeni sestavini, baker in kositer. Jeklo in lito železo sta močnejša od čistega železa. Čisti aluminij je zelo mehka kovina, relativno šibke natezne trdnosti. Toda zlitina, sestavljena iz aluminija, magnezija, mangana, bakra, niklja, imenovana duraluminij, ima 4-krat večjo natezno trdnost kot aluminij, zato se figurativno imenuje "krilata kovina" in se uporablja za izdelavo konstrukcij letal (slika 3.3) .

Poleg večje trdnosti imajo zlitine tudi večjo odpornost proti koroziji in trdoto ter boljše lastnosti pri litju kot čiste kovine. Tako je čisti baker zelo težko uliti, kositrni bron pa ima odlične livarske lastnosti – iz njega se ulivajo umetniški izdelki, ki zahtevajo fine detajle. Lito železo, zlitina železa in ogljika, je tudi odličen material za ulivanje.

Poleg visokih mehanskih lastnosti imajo zlitine lastnosti, ki jih čiste kovine nimajo. Na primer, nerjavno jeklo, zlitina na osnovi železa, ima visoko toplotno odpornost in odpornost proti koroziji tudi v agresivnih okoljih.

Znanstvena in tehnološka revolucija, ki se je začela pred približno 100 leti, je prizadela tako industrijo kot socialna sfera, je tesno povezana tudi s proizvodnjo kovin in zlitin.

Na osnovi volframa, molibdena, titana in drugih kovin so začeli ustvarjati korozijsko odporne, supertrde in ognjevzdržne zlitine, katerih uporaba je bistveno razširila zmogljivosti strojništva. V jedrski in vesoljski tehnologiji (slika 3.4) so ​​deli, ki delujejo pri temperaturah do 3000 0 C, izdelani iz zlitine volframa in renija.

V medicini se uporabljajo kirurški instrumenti in vsadki iz tantalovih in platinskih zlitin.

I. Katere značilnosti so značilne za zgradbo kovinskih atomov? Kakšno mesto zavzemajo kovine v periodnem sistemu?

2. Določite kovinska povezava. Kaj ima skupnega z ionskimi in kovalentnimi vezmi?

3. Kakšno strukturo ima kovinska kristalna mreža? Primerjajte ga z ionskimi in atomskimi kristalnimi mrežami.

4. Kaj fizikalne lastnosti kovine določa njihova kristalna zgradba?

5. Poimenujte kovino, ki je v normalnih pogojih tekoča. Katera varnostna pravila je treba upoštevati pri delu s predmeti, ki vsebujejo to kovino?

6. Bron je sestavljen iz 20% kositra in 80% bakra. Izračunajte maso vsake komponente brona, potrebne za izdelavo skulpture, ki tehta 200 kg. Koliko posamezne kovine je bilo za to potrebno?

7. Gostota kovinskega zlata je 19 g/cm3. Določite površino zlatega filma debeline 0,003 mm, ki ga lahko izdelate iz kosa kovine, ki tehta 3 g.

8. Za pridobivanje kovinskega bakra se uporabljata dva njegova naravna oksida, ki vsebujeta 89 oziroma 80% kovine. Določite formule oksidov.

9. V Woodovi slavni zlitini z nizkim tališčem s tališčem samo 62 0 C je masni delež bizmuta dvakrat večji od svinca; masni delež svinca je dvakrat večji od kositra; masni delež kadmija pa je enak masni delež kositer. Izračunajte masne deleže kovin v zlitini.

3.4. Vodikova kemijska vez

Z obravnavo vodikove vezi dopolnimo seznanitev z vrstami kemijskih vezi. In to ni naključje.

Prvič, vodikova vez je predmet neskončnih razprav med fiziki in kemiki, ki to vrsto vezi obravnavajo z različnih zornih kotov. Fiziki pravijo, da je to vrsta medmolekularne interakcije, ki ima fizična narava, in trdijo, da je energija takšne vezi le 4 -40 kJ/mol. Večina kemikov ima drugačno stališče, ki bo predstavljeno v nadaljevanju.

Drugič, upoštevanje vodikove vezi nam bo omogočilo primerjavo te vezi z drugimi vrstami in s tem posplošiti naše znanje o naravi kemičnih vezi na splošno.

Tretjič, to je najpomembnejša kemična vez na našem planetu, saj določa strukturo tistih spojin, ki so nosilci življenja na Zemlji in so odgovorni za shranjevanje in razmnoževanje. dedne informaciježivi organizmi.

Vse prej raziskane vrste kemijskih vezi imajo generalizirana imena kemijski pojmi: ioni, atomi, kovine. In "vodikova vez" je poseben izraz, povezan s specifičnim kemičnim elementom - vodikom. Očitno je to posledica specifične zgradbe vodikovega atoma, ki ima en valenčni elektron. S sodelovanjem pri tvorbi kemične vezi ta elektron izpostavi drobno jedro atoma vodika, ki ni nič drugega kot proton.

Kemijsko vez med vodikovimi atomi ene molekule in atomi elektronegativnih elementov (fluor, kisik, dušik) druge molekule imenujemo vodik.

Medmolekularna vodikova vez pojasnjuje dejstvo, da so snovi z majhno relativno molekulsko maso v normalnih pogojih tekočine (voda, alkoholi - metil, etil, karboksilne kisline- mravljinčna, ocetna) ali zlahka utekočinjeni plini (amoniak, vodikov fluorid).

Mehanizem nastanka vodikove vezi je dvojne narave. Po eni strani je sestavljen iz elektrostatične privlačnosti med atomom vodika z delnim pozitivnim nabojem in atomom kisika (fluora ali dušika) z delnim negativnim nabojem. Po drugi strani k nastanku vodikove vezi prispeva tudi donorska akceptorska interakcija med skoraj prosto orbitalo vodikovega atoma in prostim elektronskim parom kisikovega atoma (fluor ali dušik). Na primer, voda je povezana v tekočino zaradi vodikovih vezi, ki nastanejo med dipolnimi molekulami:

V tekoči vodi se med molekulami tvori veliko vodikovih vezi.

Sposobnost nekaterih plinov, da se zaradi tvorbe vodikovih vezi zlahka utekočinijo in vrnejo v plinasto stanje z absorpcijo toplote, omogoča njihovo uporabo kot hladilna sredstva v industrijskih hladilnih napravah. V tej vlogi se najpogosteje uporablja amoniak:

Vodikove vezi pojasnjujejo nenormalno visoke temperature vrelišča (100 °C) in temperature taljenja (0 0 C) vode. Hkrati se za razliko od večine drugih tekočin gostota vode pri prehodu v trdno stanje (led, sneg) ne poveča, ampak zmanjša. To pojasnjuje dejstvo, da je led lažji od vode in se v njej ne potopi, zato rezervoarji pozimi ne zamrznejo do dna, s čimer se ohrani življenje vodnih prebivalcev.

Vodikove vezi močno prispevajo k nastanku kristalov v obliki neskončne vrste snežink.

Vsi zgoraj obravnavani primeri so zadevali vrsto vodikove vezi, imenovano medmolekularna vodikova vez. Vendar pa je še pomembnejši pri organiziranju struktur vitalnih molekul intramolekularna vodikova vez. Ta vez določa sekundarno strukturo beljakovinskih molekul.

Proteinska molekula predstavlja dolgo polimerno verigo, zavito v spiralo. Zavoji te vijačnice preprečujejo odvijanje zaradi vodikovih vezi med vodikovimi in kisikovimi atomi odsekov primarne strukture proteinske molekule.

Ker so vodikove vezi v beljakovinah zelo občutljive in ranljive, se lahko zlahka zlomijo – beljakovine denaturirajo. Takšna denaturacija je lahko reverzibilna ali ireverzibilna.

Reverzibilna denaturacija beljakovinskih molekul ima družbeni pomen. Tako lahko mehanski vplivi (cestni delavci, rudarji, rudarji in drugi strokovnjaki, ki uporabljajo vibrirajoča orodja) služijo kot denaturacijski dejavniki za beljakovine človeškega telesa. visoke temperature(delavci tople trgovine - metalurgi (slika 3.5), steklarji itd.), elektromagnetno sevanje (radiologi, delavci v jedrski elektrarni), izpostavljenost kemikalijam (delavci v kemični proizvodnji). Zato vse naštete kategorije delavcev za nadomestilo škodljivih vplivov delovnih pogojev na telo uporabljajo določbe, ki jih določa zakon. Ruska federacija ugodnosti: imajo krajši delovni čas, daljši plačani dopust, posebno prehrano, zgodnejšo upokojitev, višje plače.

Ireverzibilna denaturacija vam je dobro poznana iz postopka kuhanja jajc ali kuhanja mesa, rib in drugih beljakovinskih izdelkov.

Kako denaturacijski dejavniki vodijo v uničenje naravne strukture beljakovinskih molekul, lahko presojamo iz preprostih poskusov. Če raztopini dodate malo jajčnega beljaka etilni alkohol ali sol težka kovina(bakrov sulfat, svinčev(II) nitrat), boste opazili nastanek oborine zaradi denaturacije beljakovin. Podoben učinek imajo nikotin, zelo močan čaj in kava. Morda vam bodo te izkušnje pomagale razumeti, kako škodljive so slabe navade, kot so kajenje, pitje alkohola ipd.

1. Opredelite vodikovo vez. Katero stališče – ​​fizikov ali kemikov – delite glede vprašanja njegove narave?

2. Kakšen je mehanizem za nastanek vodikove vezi? Katere vrste vodikovih vezi poznate?

3. Katere posebne lastnosti imajo snovi z medmolekularnimi vodikovimi vezmi?

4. Kakšno vlogo ima medmolekularna vodikova vez v praktičnem življenju ljudi in v naravi?

5. Kakšno vlogo ima intramolekularna vodikova vez pri organiziranju strukture proteinov?

6. Kakšna je po vašem mnenju družbena vloga vodikovih vezi? Svoj odgovor ponazorite s primeri iz praktičnega življenja neke osebe.

7. Pripravite sporočilo o kemijski naravi negativnih učinkov kajenja in pitja alkohola na človeško telo.