انواع ارتباطات در شیمی چیست؟ ویژگی های اتصالات شیمیایی

پیوند شیمیایی ناشی از تعامل میدان های الکتریکی ایجاد شده توسط الکترونها و اتم های هسته ای است، I.E. پیوند شیمیایی دارای طبیعت الکتریکی است.

زیر ارتباط شیمیایی درک نتیجه تعامل 2x یا بیشتر اتم ها که منجر به تشکیل یک سیستم مولتی اتمی پایدار می شود. شرایط تشکیل یک پیوند شیمیایی این است که انرژی اتم های متقابل را کاهش دهد، I.E. حالت مولکولی این ماده به شدت سودآور تر از اتمی است. هنگامی که پیوند شیمیایی تشکیل می شود، اتم ها به دنبال دریافت پوسته الکترونیکی تکمیل شده هستند.

تمایز: کووالانتی، یون، فلز، هیدروژن و بین مولکولی.

ارتباطات کووالانتی - اکثر. فرم عمومی پیوند شیمیایی ناشی از ایجاد یک جفت الکترونیکی از طریق مکانیزم مبادله -هنگامی که هر یک از اتم های متقابل یک الکترون را تامین می کند یا توسط مکانیسم گیرنده گیرندهاگر جفت الکترون به طور کلی توسط یک اتم انتقال داده شود (Donor - N، O، Cl، F) به اتم دیگر منتقل می شود (پذیرنده اتم های عناصر D عناصر) است.

ویژگی های اتصال شیمیایی.

1 - چندگانگی اتصالات - بین 2 اتم تنها 1 سیگما پیوند ممکن است، اما همراه با آن بین اتم های مشابه می تواند PI و Delta-Bond باشد، که منجر به تشکیل روابط چندگانه می شود. چندگانگی توسط تعداد جفت های الکترونیکی مشترک تعیین می شود.

2 - طول ارتباط فاصله بین یکسان در مولکول است، بیشتر چندگانگی، طول آن کمتر است.

3 - قدرت ارتباطی مقدار انرژی لازم برای پارگی آن است.

4 - اشباع اوراق قرضه کووالانسی خود را در این واقعیت نشان می دهد که یک مدار اتمی می تواند در شکل گیری تنها یک K.S. این ویژگی، استوکیومتری ترکیبات مولکولی را تعیین می کند.

5 - تمرکز K.S. بسته به نوع و چه جهت، ابرهای الکترونیکی در فضا در فضا با همپوشانی متقابل آنها، ترکیبات با یک شکل خطی و زاویه ای مولکول ها ممکن است شکل بگیرند.

ارتباط یون – این بین اتم ها تشکیل شده است که در الکترونهاسیون بسیار متفاوت هستند. این ترکیبات زیر گروه های اصلی 1 و 2 گروه با عناصر زیر گروه های اصلی 6 و 7 گروه است. یونیک یک پیوند شیمیایی نامیده می شود که به عنوان یک نتیجه از جاذبه الکترواستاتیک متقابل یون های متضاد متضاد انجام می شود.

مکانیسم تشکیل ارتباط یون: a) تشکیل یون های اتم های تعامل؛ ب) تشکیل یک مولکول با جاذبه یونها.

غیر از غیر آزاد و غیر اشباع

زمینه های قدرت یونها به طور مساوی در تمام جهات توزیع می شوند. بنابراین، هر یون می تواند یونهای علامت مخالف را در هر جهت جذب کند. این بی نهایت اتصال یونی است. تعامل 2 یونهای علامت مخالف منجر به کامل جبران خسارت متقابل برای زمینه های قدرت خود نمی شود. بنابراین، آنها توانایی جذب یون ها و در مناطق دیگر را حفظ می کنند، I.E. ارتباط یون با نامطمئن مشخص می شود. بنابراین، هر یون در اتصال یون، تعدادی از یونهای علامت مخالف را جذب می کند تا یک شبکه کریستال نوع یون را تشکیل دهد. هیچ مولکول در کریستال یونی وجود ندارد. هر یون با تعداد مشخصی از یونهای یک علامت دیگر (تعداد هماهنگی یون) احاطه شده است.

ارتباطات فلزی - شیمی ارتباطات در فلزات. فلزات بیش از حد از اوربیتال های والنس و معایب الکترونها را دارند. تحت همبستگی اتم ها، اوربیتال های مجاز آنها با هم همپوشانی دارند، زیرا الکترونها آزادانه از یک مدار به دیگری حرکت می کنند، ارتباط بین تمام اتم های فلزی. این رابطه الکترونهای نسبتا آزاد را بین یون های فلزی در یک شبکه کریستال انجام می شود، یک کراوات فلزی نامیده می شود. این رابطه به شدت از بین می رود و نه ارسال یا اشباع، زیرا الکترون های والنس به طور مساوی بر روی کریستال توزیع می شوند. حضور الکترون های آزاد، وجود را تعیین می کند خواص مشترک فلزات: Opacity، زرق و برق فلزی، برق بالا و هدایت حرارتی، یادآوری و پلاستیسیته.

ارتباطات هیدروژن - رابطه بین اتم H و عنصر منفی قوی (F، Cl، N، O، O، S). پیوند هیدروژن می تواند درون و بین مولکولی باشد. خورشید ضعیف تر از یک اتصال کووالانتی است. ظهور این هواپیما با عمل نیروهای الکترواستاتیک توضیح داده شده است. اتم N دارای شعاع کوچکی است و هنگامی که جابجایی یا بازگشت به یک الکترون واحد H، یک بار قوی مثبت را به دست می آورد که بر روی الکترونگامی عمل می کند.

ارتباطات کووالانتی - این رابطه بین دو اتم به علت تشکیل یک جفت الکترون معمولی است.

ارتباط غیر قطبی کووالانتی– این ارتباط بین اتم ها برابر است

برقبه عنوان مثال: H 2، O 2، N 2، CL 2، و غیره. لحظه دو قطبی از چنین اتصالات صفر است.

ارتباط قطبی کووالانتی – این ارتباط بین اتم ها با الکتروژن های مختلف.ناحیه ابرهای الکترونی همپوشانی به سمت یک اتم الکترونگاتیک تر حرکت می کند.

به عنوان مثال، N-CL (N B + → CL -).

ارتباطات Covalent دارای خواص:

- اشباع - توانایی یک اتم برای تشکیل تعداد اوراق قرضه شیمیایی مربوط به والنس؛

- دستورالعمل ها - همپوشانی ابرهای الکترونیکی در جهت با ارائه حداکثر تراکم همپوشانی رخ می دهد.

ارتباط یون– این ارتباط بین یون های متضاد متضاد است. این را می توان به عنوان یک مورد شدید از ارتباطات قطبی کوانتومی مشاهده کرد. چنین ارتباطی با تفاوت زیادی در الکترونه زنی اتم ها رخ می دهد

تشکیل پیوند شیمیایی به عنوان مثال، در مولکول NAF، تفاوت

منفی بودن الکتریکی 4.0 است – 0.93 \u003d 3.07، که منجر به یک انتقال کامل از الکترون از سدیم به فکور می شود:

تعامل یونهای علامت مخالف به مسیر بستگی ندارد و نیروهای کولموم دارایی اشباع نیستند. به لطف این، ورودی تمرکز و اشباع ندارد.

ارتباطات فلزی– این یک اتصال یون های فلزی قابل شارژ با الکترون های آزاد است.

اکثر فلزات دارای تعدادی از خواص رایج و متفاوت از خواص مواد دیگر هستند. چنین خواص نسبتا بالا دمای ذوب، توانایی انعکاس نور، حرارت بالا و هدایت الکتریکی است. این یک نتیجه از تشکیل بین اتم های فلزات نوع خاصی از ارتباطات ارتباطی است.

در اتم های فلزات، الکترون های ولنتاین با هسته های آنها ضعیف هستند و به راحتی می توانند از آنها دور شوند. به عنوان یک نتیجه از این، یون های فلزی به طور مثبت شارژ شده و الکترون های "آزاد"، تعامل الکترواستاتیک که باعث ایجاد یک پیوند شیمیایی در شبکه کریستال فلز می شود.

ارتباطات هیدروژن– این پیوند از طریق یک اتم هیدروژن همراه با یک عنصر انتخاب شده بالا است..

یک اتم هیدروژن همراه با یک عنصر منفی بسیار انتخابی (فلوئور، اکسیژن، نیتروژن، و غیره)، تقریبا به طور کامل الکترون با اوربیتال والنس می دهد. در نتیجه، اوربیتال آزاد می تواند با یک جفت الکترونهای الکترومغناطیسی یک اتم دیگر الکترونگاتیک ارتباط برقرار کند، در نتیجه، پیوند هیدروژن بوجود می آید. در مثال مولکول های آب و استیک اسید پیوند هیدروژن توسط خطوط خطی نشان داده شده است:

این اتصال به طور قابل توجهی ضعیف تر از سایر اوراق قرضه شیمیایی است (تشکیل آن از 10 ÷ 40 kJ / mol). پیوندهای هیدروژن ممکن است به عنوان بین آنها رخ دهد مولکول های مختلفو داخل مولکول.

نقش بسیار مهمی در پیوند هیدروژن در چنین مواد معدنیمانند آب، اسید شناور، آمونیاک، و غیره، و همچنین در ماکرومولکول های بیولوژیکی.

کریستال ها

چهار نوع از اوراق قرضه شیمیایی وجود دارد: یونیک، کووالانتی، فلز و هیدروژن.

یونیک ارتباطات شیمیایی

ارتباطات شیمیایی یون - این یک اتصال است که توسط جاذبه الکترواستاتیک کاتیون به آنیون ها تشکیل شده است.

همانطور که می دانید، این پیکربندی الکترونیکی اتم ها پایدار تر است، در سطح الکترون خارجی، مانند اتم های گازهای نجیب، 8 الکترون (یا برای اولین بار انرژی - 2) خواهد بود. در صورت تعاملات شیمیایی، اتم ها تمایل دارند دقیقا چنین پیکربندی الکترونیکی پایدار را بدست آورند و اغلب به این نتیجه برسند یا به علت افزودن الکترون های والنس از سایر اتم ها (فرآیند بازیابی) یا به عنوان یک نتیجه از بازگشت الکترونهای ولنتاین آن ( فرایند اکسیداسیون). اتم هایی که الکترون های دیگر را متصل می کنند، الکترون ها به یون های منفی یا آنیون ها تبدیل می شوند. اتم هایی که الکترون ها را به یون های مثبت یا کاتدی تبدیل می کنند. واضح است که نیروهای جاذبه الکترواستاتیک بین آنیون ها و کاتیون ها بوجود می آیند، که دوست خود را در نزدیکی یکدیگر قرار می دهند، به این ترتیب پیوند شیمیایی یون را انجام می دهند.

از آنجایی که کاتيونها عمدتا فلزات فلزات را تشکیل می دهند، و آنیون ها اتم های غیر فلزی هستند، منطقی است که نتیجه گیری کنیم که این نوع ارتباطات مشخصه ترکیبات فلزات معمولی (عناصر گروه های زیر گروه های اصلی I و II است، به جز منیزیم و بریلیوم CE ) با غیر فلزات معمولی (عناصر گروه اصلی زیر گروه VII). مثال کلاسیک تشکیل هالیدات فلزی قلیایی (فلوراید، کلرید، و غیره) است. به عنوان مثال، طرح تشکیل یونیزه در کلرید سدیم را در نظر بگیرید:

دو یونهای متفاوتی که با نیروهای جاذب مرتبط هستند، توانایی خود را برای برقراری ارتباط با یون های متضاد متضاد از دست نمی دهند، زیرا این نتیجه ترکیبات با یک شبکه کریستال یونی تشکیل می شود. ترکیبات یونی مواد جامد، با دوام، مقاوم در برابر حرارت با نقطه ذوب بالا هستند.

راه حل ها و ذوب ترین اتصالات یونی الکترولیت ها هستند. این نوع ارتباطات مشخصه هیدروکسید های فلزات معمولی و بسیاری از نمک های اسیدهای حاوی اکسیژن است. با این حال، هنگامی که اتصال یون شکل گرفته است، ایده آل (کامل) انتقال الکترونها رخ نمی دهد. اتصال یونی یک مورد شدید ارتباطات قطبی کووالانتی است.

در اتصال یونی، یون ها به شکل اتهامات الکتریکی با تقارن کروی میدان الکتریکی ارائه می شوند، به طور مساوی با افزایش فاصله از مرکز شارژ (یونی) در هر جهت کاهش می یابد. بنابراین، تعامل یونها به جهت بستگی ندارد، یعنی اتصال یونی، در مقایسه با کووالانتی، غیر جهته خواهد بود.

پیوند یونی نیز موجود در نمک های آمونیوم وجود دارد، جایی که اتمهای فلزات وجود ندارد (نقش آنها توسط کاتیون آمونیوم بازی می شود).

ارتباط شیمیایی کووالانتی

پیوند شیمیایی کووالانتی یک پیوند است که بین اتم ها از طریق تشکیل جفت های الکترونیکی عمومی ایجاد می شود.

اساس توصیف آن نیز ایده ای برای به دست آوردن اتم ها است. عناصر شیمیایی پیکربندی الکترونیکی و پایدار الکترونیکی از هشت الکترون (برای اتم هیدروژن دو). چنین اتم های پیکربندی به وسیله یابی یا افزودن الکترونها به دست نمی آید، بلکه در مورد ارتباط یون ها، بلکه از طریق تشکیل جفت های الکترونیکی عمومی است. مکانیسم تشکیل چنین ارتباطی می تواند مبادله یا گیرنده اهدا شود.

مکانیسم مبادله زمانی عمل می کند که اتم ها با ترکیب الکترون های الکترونیکی به طور کلی جفت های الکترونیکی را تشکیل می دهند. مثلا:

1) H2 - هیدروژن:

ارتباطات ناشی از تشکیل یک جفت الکترون الکترونیک S- الکترون های اتم هیدروژن (همپوشانی S-Orbitals) است:

ارتباطات به دلیل تشکیل یک جفت الکترون الکترونیک S- و P-orbitals (همپوشانی S-R-Orbitals) ایجاد می شود:

مکانیسم اهدا کننده پذیرش برای تشکیل یک اتصال کووالانسی بر روی نمونه کلاسیک از تشکیل یون آمونیوم NH4 +:

اهدا کننده دارای یک جفت الکترونیکی است، پذیرنده یک مدار آزاد است، که این جفت می تواند اشغال کند. در یون آمونیوم، تمام چهار اوراق بهادار با اتم های هیدروژن کووالانتی هستند: سه نفر به دلیل ایجاد جفت های الکترونیکی عمومی اتم نیتروژن و اتم های هیدروژن بر روی مکانیزم مبادله تشکیل شده اند، که بر روی یک مکانیزم گیرنده اهدا کننده تشکیل شده است. همه چهار اتصالات N-H کاتیون آمونیوم معادل است.

پیوند اهدا کننده گیرنده در یون متیل آمونیوم [CH3NH3] + تشکیل شده است.

اوراق قرضه کووالانسی نه تنها توسط مکانیسم تشکیل جفت های مشترک جفت های مشترک متصل به اتم ها، بلکه همچنین با روش همپوشانی الکترونیکی Orbit-Lei، با توجه به تعداد جفت های الکترونیکی مشترک، و همچنین نشان می دهد که آنها را به یکی از آنها نشان می دهد اتم های متصل

با توجه به روش همپوشانی مدار الکترونیکی، پیوندهای کووالانسی سیگما و PI متمایز هستند.

در مولکول نیتروژن، یک جفت الکترون الکترونیک به علت یک پیوند سیگما تشکیل شده است (تراکم الکترون در یک منطقه واقع در خط اتصال هسته اتم ها است؛ اتصال قوی است).

دو جفت دیگر الکترونیکی عمومی توسط I-Links تشکیل شده اند، یعنی همپوشانی جانبی P-Orbitals در دو منطقه؛ Pi-Bond کمتر با دوام نسبت به سیگما باند است.

در مولکول نیتروژن بین اتم ها، یک پیوند سیگما و دو پیوند پیوندی وجود دارد که در هواپیماهای دو طرفه عمود بر یکدیگر هستند (از آنجا که 3 الکترونهای P-unpaired هر یک از اتم ها در ارتباط هستند).

در نتیجه، ارتباطات را می توان با همپوشانی Orbitals الکترونیک تشکیل داد:

و با همپوشانی "تمیز" و Orbital Hybrid:

sP 2 -SR 2 (C2N4)، و غیره

با توجه به تعداد جفت های الکترونیکی مشترک، اتم های اتصال، I.E. توسط چندگانگی، تشخیص ارتباطات Covalent:

1) تک:

2) دو برابر:
شرکت

اکسید کربن (IV)

3) سه گانه:
C2N2
ns \u003d -sn استیلن

با توجه به درجه جابجایی جابجایی جفت های الکترونیکی مشترک، پیوند کووالانسی می تواند غیر قطبی و قطبی باشد. در صورتی که پیوند کووالانسی غیر قطبی، جفت های الکترونیکی عمومی به هیچ یک از اتم ها منتقل نمی شوند، زیرا این اتم ها همان الکترونگامیک مشابهی دارند (EO) - اموال به تأخیر انداختن الکترون های والنس از سایر اتم ها.

پیوند شیمیایی کووالانتی که بین اتم ها با همان الکترومغناطیسی تشکیل شده است، غیر قطبی نامیده می شود.
از طریق اتصال غیر قطبی کووالانسی، مولکول های مواد ساده-غیر فلزات تشکیل می شوند.

مقادیر الکترودهای نسبی فسفر و هیدروژن تقریبا یکسان هستند: EO (H) \u003d 2.1؛ EO (P) \u003d 2، بنابراین، در مولکول ارتباط فسفین PH3 ارتباط بین اتم فسفر و اتم های هیدروژن، کووالانتی، غیر قطبی است.

پیوند شیمیایی کووالانتی بین اتم های عناصر که الکترونیک متفاوت است، قطبی نامیده می شود

مثلا:

nh3
امونیاک

نیتروژن یک عنصر الکترومغناطیسی تر از هیدروژن است، بنابراین جفت های الکترونیکی عمومی به اتم خود منتقل می شوند.

قطبیت مولکول و قطبیت ارتباط باید متمایز باشد. قطبیت ارتباط بستگی به مقادیر الکتریکی پذیری اتم های متصل دارد و قطبیت مولکول بستگی به قطبیت ارتباطات و هندسه مولکول دارد. به عنوان مثال، ارتباطات در مولکول دی اکسید کربن C02 قطبی خواهد بود، و مولکول قطبی نخواهد بود، زیرا ساختار خطی دارد.

مولکول آب H20 Polarna است، زیرا با استفاده از دو پیوند قطبی کوانتومی H-\u003e 0 تشکیل شده و شکل زاویه ای دارد. زاویه ولنتاین غیرقانونی 104.5 درجه است، بنابراین در یک اتم اکسیژن با شارژ منفی جزئی، یک قطب منفی مولکول تشکیل شده است و یک قطب منفی مولکول تشکیل شده است و اتم های هیدروژن با شارژ 6+ مثبت هستند. مولکول آب - دیپول.

مواد با پیوند کووالانسی با یک شبکه کریستال از دو نوع مشخص می شوند:

اتمی - بسیار با دوام (الماس، گرافیت، کوارتز)؛ مولکولی - در شرایط عادی، این گازها، مایعات فرار و مواد جامد، اما کم ذوب یا خالص (CL2، H20، ید I2، "یخ خشک" C02، و غیره) است.

پیوند کوانتومی داخل مولکولی با دوام است، اما تعامل بین مولکولی بسیار ضعیف است، در نتیجه، در نتیجه، مشبک کریستال مولکولی ادامه دارد.

ارتباطات فلزی

ارتباطات در فلزات و آلیاژهای، که الکترون های نسبتا آزاد بین یون های فلزی را در یک شبکه کریستال فلزی انجام می دهند، به نام فلزی انجام می شود.

چنین ارتباطی غیر اشباع نشده است، مشخص شده توسط تعداد کمی از الکترونهای ولنس و تعداد زیادی از مدار آزاد، که نمونه ای از اتم های فلزی است. طرح آموزش ارتباطی فلزی (M - METAL):

_
m 0 - n<-> m n +

حضور ارتباطات فلزی به دلیل مشخصات فیزیکی فلزات و آلیاژها: سختی، هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی، صبر، پلاستیک، درخشش فلزی. مواد کراوات فلزی دارای یک پنجره کریستال فلزی هستند. در گره های آن، یون ها یا اتم های فلزی وجود دارد که بین آنها الکترونها ("گاز الکترونیکی") منتقل می شوند ("گاز الکترونیکی").

ارتباطات هیدروژن

پیوند شیمیایی بین اتم های هیدروژن مثبت قطبی شده از یک مولکول (یا بخشی) و اتم های منفی قطبی شده از عناصر قوی الکترونگاتیک دارای یک جفت الکترونیکی دیگری از مولکول دیگری (یا بخشی از آن) به نام هیدروژن نامیده می شود.

مکانیسم تشکیل پیوند های هیدروژنی دارای ویژگی های الکترواستاتیک، تقریبا دونداد گیرنده است. اگر چنین ارتباطی وجود داشته باشد، حتی مواد کم وزن مولکولی را می توان تحت شرایط عادی مایعات (الکل، آب) یا گازهای به راحتی مایع (آمونیاک، فلورورودو جنس) قرار داد.

در biopolymers - پروتئین ( ساختار ثانویه) یک پیوند هیدروژنی داخل مولکولی بین اکسیژن کربونیل و هیدروژن آمینو وجود دارد.

مولکول های polynucleotides - DNA (deoxyribonucleic acid) عبارتند از: در آن دو زنجیره نوکلئوتید با هر یک از اوراق بهادار هیدروژن همراه است. در عین حال، اصل مکمل بودن معتبر است، یعنی این اوراق قرضه بین جفت های خاص متشکل از پایه های پورین و پیریمیدین تشکیل شده است: نوکلئوتید آدنین (A) تيمينيك (T) و در برابر گوانين (G) - سيتوزين واقع شده است (ج).

مواد پیوند مولکولی مولکولی دارند شبکه های کریستال.

ارتباطات شیمیایی یکپارچه

تقسیم اوراق قرضه شیمیایی به انواع مشروط در طبیعت است، زیرا همه آنها توسط یک وحدت خاص مشخص می شوند.

ارتباطات یونی را می توان به عنوان یک مورد شدید ارتباطات قطبی کووالانتی مشاهده کرد.

پیوند فلزی ترکیبی از تعامل کووالانتی اتم ها با استفاده از الکترون های جمعی و جاذبه الکترواستاتیک بین این الکترون ها و یون های فلزی است.

در مواد، اغلب موارد بزرگتر از پیوند شیمیایی (یا "تمیز" شیمیدان شیمیایی) وجود دارد.

به عنوان مثال، لیتیوم فلوراید 1LK به ترکیبات یونی اشاره می شود. در حقیقت، یک پیوند به 80٪ یون و 20٪ کووالانتی وجود دارد. بنابراین، درست است، بنابراین واضح است که در مورد میزان قطبیت (یونی بودن) یک پیوند شیمیایی صحبت کنیم.

در یک ردیف از خدایان هیدروژن Halogen NF-NT، میزان قطبیت ارتباطات کاهش می یابد، برای تفاوت در مقادیر الکترونیژی پذیری اتم هالوژن و هیدروژن کاهش می یابد و در پیوند آستاتومیک تقریبا غیر قطبی می شود (EO (h) \u003d 2.1؛ EO (AG) \u003d 2.2).

انواع مختلف اوراق قرضه ممکن است در همان مواد موجود باشد، مثلا:

1) در پایگاه ها - بین اتم های اکسیژن و هیدروژن در هیدروکروپ ها، یک پیوند قطبی کووالانسی و بین فلز و هیدروکسی - یونیک؛

2) در نمک اسیدهای حاوی اکسیژن - بین اتم های غیر فلزات و اکسیژن باقی مانده اسید - قطبی کووالانسی و بین باقی مانده های فلزی و اسید - یونیک؛

3) در نمکهای آمونیوم، متیمیمیا، و غیره - بین اتم های نیتروژن و هیدروژن - قطبی کووالانسی و بین یون آمونیاک یا متیل آمونیوم و باقی مانده اسید - یونیک؛

4) در فلزات پراکسید ها (به عنوان مثال، Na 2 O 2) - پیوند بین اتم های اکسیژن کووالانتی، غیر قطبی و بین فلزات و اکسیژن - یونیک و غیره است.

انواع مختلف اتصالات می توانند به دیگری حرکت کنند:

برای جداسازی الکترولیتی در آب ترکیبات کووالانسی، یک اتصال قطبی کووالانتی به یونی تبدیل می شود؛

در تبخیر فلزات، پیوند فلزی به یک کووالانسی غیر قطبی تبدیل می شود.

دلیل وحدت همه انواع و انواع روابط شیمیایی یکسان است طبیعت فیزیکی - تعامل الکترومغناطیسی هسته ای. شکل گیری اوراق قرضه شیمیایی در هر صورت نتیجه اثر متقابل الکترون-هسته اتم های اتم همراه با انتشار انرژی است (جدول 7).

جدول 7 نوع ارتباطی شیمیایی

1. اغلب عبارت اغلب یافت می شود: "مولکول گازهای نجیب یک طرفه". چگونه این حقیقت را مطابقت می دهد؟

2. چرا، بر خلاف بسیاری از عناصر غیر فلزی، درخشان ترین نمایندگان آنها - هالوژن ها - تغییرات آلوتروپیک را تشکیل نمی دهند؟

3. ویژگی کامل ترین پیوند شیمیایی را در مولکول نیتروژن با استفاده از علائم زیر به ارمغان بیاورید: اتحادیه اروپا از اتم های متصل، مکانیسم تشکیل، روش همپوشانی مدار الکترونیکی، چندگانگی ارتباطات.

4. نوع پیوند شیمیایی را تعیین کنید و طرح های تشکیل آن را در مواد حاوی فرمول های CA، Saf2، F2، از 2 در نظر بگیرید.

5. فرمول های ساختاری مواد: CO، CAC2، CS2، FES2 را بنویسید. تعیین درجه اکسیداسیون عناصر و والنس آنها (در موارد احتمالی) در این مواد.

6. ثابت کنید که تمام انواع ارتباطات شیمیایی دارای طبیعت مشترک هستند.

7. چرا مولکول های N2، CO و C2N2 به نام ایزوالکترونیک هستند؟

کتاب های پایه و اضافی

پیوند شیمیایی. ساختار ماده.

طرح

1. پیوند شیمیایی: کووالانتی (غیر قطبی، قطبی، تک، دو، سه گانه)؛ یونیک؛ فلزی؛ هیدروژن؛ نیروهای تعامل بین مولکولی.

2. شبکه های کریستال (مولکولی، یونیک، اتمی، فلزی).

مواد مختلف دارای یک ساختار متفاوت هستند. از تمام مواد شناخته شده برای امروز، تنها گازهای غیر مستقیم در قالب اتم های آزاد (جدا شده) وجود دارد، که به دلیل مقاومت بالا آنها است سازه های الکترونیکی. تمام مواد دیگر (و آنها در حال حاضر بیش از 10 میلیون نفر شناخته شده اند) شامل اتم های مرتبط هستند.

ارتباطات شیمیایی- اینها نیروهای تعامل بین اتم ها یا گروه های اتم هستند که منجر به تشکیل مولکول ها، یونها، رادیکال های آزاد، و همچنین کریستالی های کریستالی یونی، اتمی و فلزی می شود. توسط طبیعت، پیوند شیمیایی نیروهای الکترواستاتیک است. نقش اصلی در شکل گیری یک اتصال شیمیایی بین اتم ها توسط آنها بازی می شود الکترونهای ولنس، I.E. الکترون های خارجی، حداقل به طور جدی به هسته مرتبط است. در انتقال از حالت اتمی به انرژی مولکولی، انرژی به دلیل پر شدن الکترونها از اوربیتال های آزاد از سطح الکترون خارجی به حالت پایدار مشخص آزاد می شود.

وجود دارد انواع مختلف پیوند شیمیایی.

ارتباطات کووالانتی یک پیوند شیمیایی است که به هزینه زوج های الکترونیکی انجام می شود. تئوری پیوند کووالانسی در سال 1916 پیشنهاد شده است. دانشمند آمریکایی گیلبرت لوئیس. با توجه به پیوند کووالانسی، اکثر مولکول ها، یون های مولکولی، رادیکال های آزاد و گریز از کریستالی اتمی تشکیل می شوند. یک پیوند کووالانسی با طول (فاصله بین اتم ها)، مرجع (یک جهت گیری فضایی خاص از ابرهای الکترون در شکل گیری یک پیوند شیمیایی)، اشباع (توانایی اتم ها به منظور ایجاد تعداد مشخصی از اوراق قرضه کووالانسی)، انرژی (مقدار انرژی که باید برای شکستن پیوند شیمیایی کاهش یابد).

پیوند کووالانسی می تواند باشد نهال و قطبی. ارتباطات کوانتومی غیر قطبی این بین اتم ها با همان منفی الکتریکی (EO) (H 2، O 2، N 2، و غیره) رخ می دهد. در این مورد، مرکز تراکم الکترون به طور کلی در فاصله ای از هسته های هر دو اتم قرار دارد. از لحاظ تعداد جفت های مشترک الکترونیکی (به عنوان مثال، چندگانگی) بین پیوندهای تک، دو و سه گانه کوانتومی متمایز می شود. اگر تنها یک جفت الکترون الکترونیک بین دو اتم تشکیل شود، چنین اتصال کووالانسی به نام تک نامیده می شود. اگر دو یا سه جفت الکترونیکی عمومی بین دو اتم رخ دهند، لینک های متعدد تشکیل می شوند - دو برابر و سه گانه. پیوند دوگانه شامل یک اتصال و یک معنی است. پیوند سه گانه شامل یک نیرو و دو تخت است.

اوراق قرضه کوانتومی، در شکل گیری که منطقه ای از ابرهای الکترونیکی همپوشانی در خط اتصال هسته اتم ها است، نامیده می شود - ارتباطات. اوراق قرضه کووالانسی، در شکل گیری که منطقه ای از ابرهای الکترونیکی همپوشانی در هر دو طرف خط اتصال هسته اتم ها قرار دارد، نامیده می شود - اتصالات.

در آموزش و پرورش - می تواند شرکت کند s.- من. s-الکترون ها (H 2)، s.- من. پ.-Electrons (HCL)، r- من.
r-Electrons (CL 2). علاوه بر این، می توان آن را با همپوشانی "تمیز" و اوربیتال های ترکیبی تشکیل داد. در آموزش و پرورش، تنها می تواند شرکت کند r- من. d.-Electrons.

در زیر خطوط، اوراق قرضه شیمیایی را در مولکول های هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن نشان می دهد:

جایی که جفت امتیاز (:) - الکترون های زوج؛ "گذرگاه ها" (X) - الکترونهای ناخوشایند.

اگر یک پیوند کووالانسی بین اتم ها با EO های مختلف تشکیل شود، مرکز تراکم الکترون به طور کلی به سمت اتم با EO بیشتر منتقل می شود. در این مورد، اتفاق می افتد ارتباط قطبی کووالانتی . مولکول دیاتومیک همراه با پیوند قطبی کووالانسی، یک سیستم الکترونیکی است که در آن مراکز اتهامات مثبت و منفی در یک فاصله مشخص از یکدیگر قرار دارند.

دیدگاه گرافیکی از اوراق قرضه شیمیایی در مولکول های کلرید و آب به شرح زیر است:

جایی که فلش جابجایی تراکم الکترونی را نشان می دهد.

پیوندهای کوانتومی قطبی و غیر قطبی توسط مکانیزم مبادله شکل می گیرند. علاوه بر این، وجود دارد اوراق قرضه Covernent Donor-Acceptor. مکانیسم آموزش متفاوت است. در این مورد، یک اتم (اهدا کننده) یک جفت الکترون را فراهم می کند که یک جفت الکترون معمولی بین آن و اتم دیگر (پذیرش) می شود. پذیرنده در تشکیل چنین ارتباطی، یک مدار الکترونیکی آزاد را فراهم می کند.

مکانیسم ارتباطات Covernent Donor-Accelent در یک نمونه از شکل گیری یون آمونیوم نشان داده شده است:

بنابراین، در یون آمونیوم، تمام چهار روابط کووالانتی هستند. سه نفر از آنها توسط مکانیسم مبادله تشکیل شده اند، یکی - توسط گیرنده اهدا کننده. تمام چهار روابط برابر است، به دلیل sp. 3-hybridization از اتم نیتریک Orbital. ولنتاین نیتروژن در یون آمونیوم برابر با IV است، زیرا این چهار روابط را تشکیل می دهد. بنابراین، اگر عنصر ارتباطات و تبادل را تشکیل دهد، و با توجه به مکانیزم های کمک کننده اهدا کننده، پس از آن، ارزش آن بیشتر از تعداد الکترون های ناامید شده است و توسط تعداد کل اوربیتال ها بر روی لایه بیرونی الکترونیکی تعیین می شود. برای نیتروژن، به ویژه، بالاترین ارزش چهار است.

ارتباط یون – پیوند شیمیایی بین یون های انجام شده توسط قدرت جاذبه الکترواستاتیک. ارتباطات یونی بین اتم ها دارای تفاوت بیشتر در EO (\u003e 1.7) تشکیل شده است. به عبارت دیگر، این رابطه بین فلزات معمولی و غیر فلزات معمولی است. تئوری ارتباطات یونی در سال 1916 توسط والتر کازل، دانشمند آلمانی، پیشنهاد شد. دادن الکترون های خود، اتم های فلزات به یون های مثبت شارژ تبدیل می شوند - کاتیون؛ اتم های غیر فلزی، مصرف الکترون ها، به یون های منفی شارژ می شوند - آنیون ها. جاذبه الکترواستاتیک بین یون های شکل گرفته وجود دارد که پیوند یون نامیده می شود. ارتباطات یونی با نامطلوب و عدم پذیرش مشخص می شود؛ برای ترکیبات یونی، مفهوم "مولکول" معنی ندارد. در شبکه کریستالی از اتصالات یونی در اطراف هر یون، تعداد مشخصی از یون ها با شارژ متضاد وجود دارد. برای ترکیبات NaCl و FES، یک شبکه کریستال مکعبی مشخصه است.

شکل گیری اتصال یون در زیر با استفاده از نمونه کلرید سدیم نشان داده شده است:

ارتباطات یونی یک مورد شدید از پیوند کوانتومی قطبی است. مرز شدیدی بین آنها وجود ندارد، نوع ارتباط بین اتم ها با تفاوت الکترونینگیت عناصر تعیین می شود.

در شکل گیری مواد ساده - فلزات - اتم ها به راحتی به راحتی الکترون های یک سطح الکترون خارجی را ارائه می دهند. بنابراین، در کریستال های فلزات، بخشی از اتم های آنها در حالت یونیزه قرار دارد. در گره های شبکه کریستال، یون های مثبت و اتم های فلزات و بین آنها وجود دارد - الکترونها که می توانند آزادانه در کل شبکه کریستال حرکت کنند. این الکترون ها برای تمام اتم ها و یون های فلزی رایج هستند و "گاز الکترونیکی" نامیده می شوند. رابطه بین تمام یون های فلزی مثبت شارژ شده و الکترون های آزاد در شبکه کریستال فلزات نامیده می شود اتصال فلز.

حضور ارتباطات فلزی به علت خواص فیزیکی فلزات و آلیاژها است: سختی، هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی، نگهدار، پلاستیک، درخشش فلزی. الکترون های آزاد می توانند گرما و برق را حمل کنند، به طوری که آنها علت خواص اصلی فیزیکی هستند که فلزات را از غیر فلزات تشخیص می دهند، هدایت الکتریکی و حرارتی بالا هستند.

ارتباطات هیدروژن این اتفاق بین مولکول ها رخ می دهد که شامل هیدروژن و اتم ها با EO بالا (اکسیژن، فلورین، نیتروژن) می شود. پیوندهای کووالانسی H-O، H-F، H-N به شدت قطبی هستند، به این دلیل که شارژ بیش از حد مثبت بر روی اتم هیدروژن انباشته می شود و بر روی قطب های مخالف - شارژ بیش از حد منفی است. بین قطب های چند منظوره نیروهای جاذبه الکترواستاتیک - پیوند هیدروژن وجود دارد. پیوند هیدروژن می تواند هر دو بین مولکولی و داخل مولکولی باشد. انرژی پیوند هیدروژن حدود ده برابر کمتر از انرژی پیوند کووالانتی معمولی است، اما با این وجود، اوراق بهادار هیدروژن نقش مهمی در بسیاری از فرآیندهای فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی ایفا می کند. به طور خاص، مولکول های DNA دو طرفه هستند، که در آن دو زنجیره نوکلئوتید با پیوند هیدروژنی ارتباط برقرار می کنند.

جدول

پیوند هیدروژن بین مولکولی بین مولکول های آب و فلوئور می تواند به شرح زیر باشد:

شبکه های کریستال مولکولی دارای روابط بلوری مولکولی هستند. حضور پیوند هیدروژن منجر به تشکیل همکاران مولکول ها می شود و به عنوان یک نتیجه افزایش دمای ذوب و جوش را افزایش می دهد.

علاوه بر انواع اولیه پیوند های شیمیایی ذکر شده، نیروهای متقابل جهانی بین هر مولکول وجود دارد که منجر به پارگی یا تشکیل روابط شیمیایی جدید نمی شود. این تعاملات نیروهای Vanderwals نامیده می شوند. آنها جاذبه مولکول های این ماده (یا مواد مختلف) را به یکدیگر در حالت های مایع و جامد تعیین می کنند.

انواع مختلفی از مواد شیمیایی، وجود انواع مختلفی از شبکه های کریستال را تعیین می کنند (جدول).

مواد متشکل از مولکول ها ساختار مولکولی. این مواد شامل تمام گازها، مایعات، و همچنین جامدات با یک شبکه کریستالی مولکولی مانند ید است. مواد جامد با مشبک اتمی، یونیک یا فلزی ساختار nemolecular، مولکول ها وجود ندارد.

ارتباطات شیمیایی نیرویی است که یک ذره را با یکدیگر تشکیل می دهد.

بسته به ذرات که این نیروها را نگه می دارد، ارتباطات به داخل مولکولی و بین مولکولی تقسیم می شوند.

روابط داخل مولکولی.

1. اتصال کووالانتی

پیوند کووالانتی یک جفت الکترون الکترونیک در دو اتم غیر فلزی است.

در مورد نمونه ای از مولکول هیدروژن (H 2)، که در آن یک اتصال کووالانتی اجرا می شود، در نظر بگیرید.

مولکول های هیدروژن شامل دو اتم هیدروژن (H)، که در آن یک الکترون در سطح انرژی خارجی است:

اتم ها تلاش می کنند تا اوربیتال های خود را کاملا پر کنند. برای این، دو اتم ترکیب شده اند. آنها الکترونهای بی نظیر خود را با مشترک می سازند: و به نظر می رسد کلیه زن و شوهر الکترونیکی. الکترون ها زوج شدند:

این جفت الکترونیکی عمومی یک اتصال شیمیایی کووالانتی است. پیوند کووالانسی توسط یک ویژگی متصل به اتم ها یا دو نقطه نشان داده شده است که یک جفت الکترونیکی مشترک را نشان می دهد:

تصور کنید که دو همسایه روی میز وجود دارد. اینها دو اتم هستند آنها نیاز به رسم یک تصویر که در آن قرمز وجود دارد و رنگ ابی. آنها یک جفت مداد معمولی دارند (یک قرمز، آبی دیگر) یک جفت الکترون معمولی است. هر دو همسایه روی میز از این مداد استفاده می کنند. بنابراین، این دو همسایه با یک جفت معمول مداد مرتبط هستند، I.E. پیوند شیمیایی کووالانتی

دو مکانیزم برای تشکیل پیوند شیمیایی کووالانسی وجود دارد.

1. مکانیسم مبادله برای تشکیل پیوند کووالانسی.

در این مورد، هر اتم الکترونها را فراهم می کند تا یک پیوند کووالانتی را تشکیل دهند. ما به این مکانیزم نگاه کردیم، زمانی که آنها با کراوات کووالانتی آشنا شدند:

1. مکانیسم کمک کننده اهدا کننده برای تشکیل پیوند کووالانسی.

در این مورد، جفت الکترون کلی، اگر شما می توانید آن را، نابرابر قرار دهید.

یک اتم دارای یک NEP - یک جفت الکترون بخار (دو الکترون در همان مدار) است. و آن را با یک کل به شکل یک اتصال کووالانتی فراهم می کند. این اتم نامیده می شود اهدا کننده - از آنجایی که هر دو الکترون را برای تشکیل پیوند شیمیایی فراهم می کند.

و اتم دوم تنها یک مدار آزاد دارد. او یک جفت الکترونیکی را می گیرد. این اتم نامیده می شود پذیرنده - او هر دو الکترون را می گیرد.

مثال کلاسیک تشکیل یون آمونیوم NH 4 + است. این توسط تعامل یون های H + و آمونیاک (NH 3) تشکیل شده است. کاتیون هیدروژن H + یک سوراخ S-Orbital است.

این ذره یک پذیرنده خواهد بود.

نیتروژن اتم در آمونیاک NEP وجود دارد (به صورت الکترونیکی به صورت الکترونیکی) وجود دارد.

اتم نیتروژن در آمونیاک یک اهدا کننده خواهد بود:

در این مورد، مداد آبی و قرمز یک همسایه را در میز به ارمغان آورد. او "دوم" را درمان می کند. و آنها هر دو از مداد استفاده می کنند.

واکنش های خاصی که در آن چنین یون شکل گرفته است، بعدا در بخش های مربوطه در نظر گرفته می شود. تا کنون، شما فقط باید اصل را به یاد داشته باشید که یک پیوند کووالانسی بر مکانیزم کمک کننده کمک کننده تشکیل شده است.

ارتباطات کووالانتی دو نوع است. ارتباطات قطبی و غیر قطبی کووالانتی را تشخیص دهید.

ارتباط قطبی کووالانتی بین اتم ها بوجود می آید nonmetals با متفاوت ارزش های الکتریکی این، بین اتم های مختلف غیر فلزی است.

اتم با مقدار الکتریکی بزرگ، جفت الکترونیکی عمومی را به خود اختصاص خواهد داد.

ارتباط غیر قطبی کووالانتی بین اتم ها بوجود می آید غیر فلزات با همان ارزش های الکتریکی چنین شرایطی انجام می شود اگر ارتباط بین اتم ها رخ دهد یک عنصر شیمیایی غیر فلزی. از آنجا که اتم های مختلف الکترونی می توانند بسیار نزدیک به یکدیگر باشند، اما هنوز هم متفاوت خواهند بود.

کل جفت الکترون به هیچ اتم تغییر نخواهد کرد، زیرا هر اتم آن را با یک نیروی مشابه می کشد: زن و شوهر عمومی عمومی در وسط خواهد بود.

و البته، یک پیوند کووالانسی می تواند تک، دو و سه گانه باشد:

1. اتصال یونی

اتصال یون بین اتم های فلزی و غیر فلزات ایجاد می شود. از آنجا که فلز و غیر فلزی تفاوت زیادی در الکترونگاتیویت، زن و شوهر الکترونیکی دارد به طور کامل آن را به اتم الکتریکی تر - اتم Nemetal به تعویق می اندازد.

پیکربندی سطح انرژی کامل پر شده به علت تشکیل یک جفت الکترون معمولی به دست نمی آید. Nemetall خود را الکترون الکترون می گیرد - سطح خارجی خود را پر می کند. و فلز آسان تر است که الکترون ها را به آنها بدهد (او چند تا از آنها دارد) و همچنین دارای یک سطح کاملا پر شده است.

بنابراین، فلز، دادن الکترون ها، یک بار منفی می شود، به یک کاتیون تبدیل می شود. و Nemetall، دریافت الکترونها، سپیده دم منفی، آنیون می شود.

پیوند شیمیایی یون است جاذبه الکترواستاتیک کاتیون برای آنیون.

اتصال یونی در نمک ها، اکسید ها و هیدروکسید های فلزات صورت می گیرد. و در سایر مواد که در آن اتم فلزی با اتم غیر فلزی (Li 3 N، CAH) همراه است.

در اینجا شما باید به یکی از ویژگی های مهم توجه کنید: اتصال یونی بین کاتیون و آنیون ها اتفاق می افتد تمام کف ها. شایع ترین روش ما به عنوان اتصال فلز غیر فلزی توصیف می کنیم. اما لازم است بدانیم که این فقط برای ساده سازی انجام می شود. در ترکیب نمک ممکن است اتم فلز نباشد. به عنوان مثال، در نمک های آمونیوم (NH 4 CL، (NH 4) 2 بنابراین. یون آمونیوم NH 4 + به آنیون نمک جذب می شود، اتصال یونی است.

صادقانه بگویم، هیچ اتصال یونی وجود ندارد. اتصال یونی فقط درجه شدید ارتباطات قطبی کووالانتی است. هر ارتباطی دارای درصد خود از "یونیت" است - این بستگی به تفاوت الکتریکی دارد. اما ب برنامه مدرسه، به ویژه در الزامات EME پیوند یون و کووالانسی کاملا دو مفاهیم مختلفی هستند که نمی توانند مخلوط شوند.

1. اتصال فلز

تمام شکوه های ارتباطات فلزی را می توان تنها با شبکه کریستال فلزی درک کرد. بنابراین، ما بعدا ارتباطات فلزی را در نظر خواهیم گرفت، زمانی که ما شبکه های کریستال را جدا کنیم.

همه چیز مورد نیاز برای دانستن این است که ارتباطات فلزی در مواد ساده - فلزات اجرا می شود.

روابط بین مولکولی

اوراق قرضه بین مولکولی بسیار ضعیف تر از مولکولی است، زیرا جفت الکترونیکی کلی در آنها دخیل نیست.

1. پیوند های هیدروژنی.

پیوند هیدروژن در مواد تشکیل شده است که در آن اتم هیدروژن با اتم همراه است معنی بالا برق (F، O، Cl، N).

در این مورد، اتصال از اتم های هیدروژن به قطب قوی تبدیل می شود. جفت الکترونیکی از اتم هیدروژن به یک اتم الکترومغناطیسی تر منتقل می شود. به دلیل این جابجایی، یک شارژ مثبت جزئی (Δ +) بر روی هیدروژن ظاهر می شود و شارژ منفی جزئی (δ-) بر روی اتم الکترومغناطیسی ظاهر می شود.

به عنوان مثال، در مولکول فلوروور:

Δ + یک مولکول به یک مولکول Δ + یک جذب می شود. این یک پیوند هیدروژنی است. به صورت گرافیکی در نمودار، آن را با خط نقطه نقطه نشان داده شده است:

مولکول آب می تواند چهار پیوند هیدروژنی را تشکیل دهد:

پیوندهای هیدروژن تعیین کننده نقاط جوش و ذوب مواد بین مولکول هایی که آنها رخ می دهد، تعیین می کند. مقایسه سولفید هیدروژن و آب. پیوند هیدروژن در آب وجود دارد - مایع تحت شرایط عادی و گاز سولفید هیدروژن است.

1. نیروهای ون der Waals.

این ها تعاملات بین مولکولی بسیار ضعیف هستند. اصل وقوع همانند اوراق بهادار هیدروژن است. هزینه های بسیار ضعیف جزئی زمانی رخ می دهد که نوسانات در جفت الکترونیکی کلی. و یک نیروهای لحظه ای جذاب بین این اتهامات وجود دارد.