مفهوم پیوند شیمیایی در زمینه های مختلف شیمی به عنوان یک علم اهمیت کمی ندارد. این امر به این دلیل است که با کمک آن است که اتمهای منفرد قادر به ترکیب مولکولها و تشکیل انواع مواد هستند که به نوبه خود موضوع تحقیقات شیمیایی هستند.

انواع اتم ها و مولکول ها با ظهور انواع مختلف پیوندها بین آنها ارتباط دارد. کلاسهای مختلف مولکولها با ویژگیهای خاص خود در توزیع الکترون و از این رو انواع پیوندهای آنها مشخص می شود.

مفاهیم اساسی

پیوند شیمیایی مجموعه ای از فعل و انفعالات نامیده می شود که منجر به اتصال اتم ها برای تشکیل ذرات پایدار از ساختار پیچیده تر (مولکول ها ، یون ها ، رادیکال ها) و همچنین سنگدانه ها (بلورها ، لیوان ها و غیره) می شود. ماهیت این فعل و انفعالات ماهیت الکتریکی دارد و در هنگام توزیع الکترونهای ظرفیت در اتمهای نزدیک به وجود می آیند.

والنس پذیرفت توانایی یک اتم در تشکیل تعداد مشخصی پیوند با سایر اتم ها را نام ببرید. در ترکیبات یونی ، تعداد الکترون های اهدایی یا متصل به عنوان مقدار ظرفیت در نظر گرفته می شود. در ترکیبات کووالانسی برابر است با تعداد جفت های الکترون مشترک.

زیر حالت اکسیداسیون به عنوان شرطی درک می شود اگر تمام پیوندهای کووالانسی قطبی یونی باشند ، اتهامی که می تواند روی اتم باشد.

به تعدد ارتباطات گفته می شود تعداد جفت الکترونهای مشترک بین اتمهای در نظر گرفته شده.

پیوندهای در نظر گرفته شده در شاخه های مختلف شیمی را می توان به دو نوع پیوند شیمیایی تقسیم کرد: پیوندهایی که منجر به تشکیل مواد جدید می شوند (درون مولکولی) و آنهایی که بین مولکولها بوجود می آیند (بین مولکولی).

ویژگی های اساسی ارتباطات

با انرژی ارتباطات انرژی مورد نیاز برای شکستن تمام پیوندهای موجود در مولکول نامیده می شود. همچنین انرژی آزاد شده در هنگام تشکیل پیوند است.

طول ارتباطات به فاصله هسته های اتمی همسایه در یک مولکول اشاره دارد که در آن نیروهای جذب و دافعه متعادل هستند.

این دو ویژگی پیوند شیمیایی اتم ها اندازه گیری قدرت آن است: هرچه طول کوتاه تر و انرژی بیشتر باشد ، پیوند محکم تر است.

زاویه ظرفیت معمول است که زاویه بین خطوط نشان داده شده را که در جهت پیوند از طریق هسته اتم ها عبور می کنند ، فراخوانی کرد.

روشهای توصیف رابطه

رایج ترین دو روش برای توضیح پیوند شیمیایی است که از مکانیک کوانتوم گرفته شده است:

روش مداری مولکولی. وی یک مولکول را به عنوان مجموعه ای از الکترونها و هسته های اتم ها در نظر می گیرد که هر الکترون منفرد در میدان عمل سایر الکترونها و هسته ها حرکت می کند. این مولکول دارای ساختار مداری است و تمام الکترونهای آن در امتداد این مدارها توزیع شده اند. همچنین این روش MO LCAO نام دارد که مخفف "ترکیب مداری - خطی مولکولی" است

روش پیوندهای ارزشی. یک مولکول را به عنوان سیستم دو اوربیتال مولکولی مرکزی نشان می دهد. علاوه بر این ، هر یک از آنها مربوط به یک پیوند بین دو اتم مجاور در مولکول است. این روش بر اساس مفاد زیر است:

1. تشکیل پیوند شیمیایی توسط یک جفت الکترون با چرخش مخالف انجام می شود که بین دو اتم در نظر گرفته شده قرار دارند. جفت الکترون تشکیل شده به طور مساوی به دو اتم تعلق دارد.
2. تعداد پیوندهای تشکیل شده توسط یک یا یک اتم دیگر برابر با تعداد الکترونهای جفت نشده در زمین و حالات برانگیخته است.
3. اگر جفت های الکترونیکی در تشکیل پیوند مشارکت نداشته باشند ، به آنها جفت های تنهایی گفته می شود.

الکترونگاتیوی

بر اساس تفاوت مقادیر الکترون منفی بودن اتمهای سازنده آن می توان نوع پیوند شیمیایی را در مواد تعیین کرد. زیر الکترونگاتیوی توانایی اتم ها را برای جدا کردن جفت های الکترونی مشترک (ابر الکترون) درک کنید ، که منجر به قطبش پیوند می شود.

وجود راه های مختلف تعیین مقادیر منفی الکترون عناصر شیمیایی... با این حال ، بیشترین کاربرد مقیاس مبتنی بر داده های ترمودینامیکی است که در سال 1932 توسط L. Pauling پیشنهاد شده است.

هرچه اختلاف در الکترون منفی بودن اتمها معنادارتر باشد ، یونی بودن آن آشکارتر می شود. برعکس ، مقادیر مساوی یا نزدیک منفی الکترون نشانگر ماهیت کووالانسی پیوند است. به عبارت دیگر ، از نظر ریاضی می توان تعیین کرد که چه نوع پیوند شیمیایی در یک مولکول خاص مشاهده شده است. برای انجام این کار ، شما باید ΔΧ را محاسبه کنید - تفاوت بین الکترون منفی بودن اتم ها با فرمول: ΔX \u003d | X 1 -ایکس 2 |.

• اگر یک ΔΧ\u003e 1.7 ، پس پیوند یونی است.
• اگر یک 0.5≤ΔX≤1.7 ، پس پیوند کووالانسی قطبی است.
• اگر یک ΔX \u003d 0 یا نزدیک به آن ، سپس پیوند به یک قطب کووالانسی اشاره دارد.

پیوند یونی

پیوند یونی به چنین پیوندی گفته می شود که بین یون ها یا به دلیل جدا شدن کامل یک جفت الکترون مشترک توسط یکی از اتم ها ظاهر می شود. در مواد ، این نوع پیوند شیمیایی توسط نیروهای جاذبه الکترواستاتیک انجام می شود.

یون ها ذرات بارداری هستند که در نتیجه اتصال یا آزاد شدن الکترون ها از اتم ها تشکیل می شوند. اگر یک اتم الکترون بپذیرد ، بار منفی به دست می آورد و تبدیل به آنیون می شود. اگر اتم الکترونهای ظرفیتی اهدا کند ، به ذره ای با بار مثبت تبدیل می شود که کاتیون نامیده می شود.

این مشخصه ترکیباتی است که در اثر برهم کنش اتم فلزات معمولی با اتم های غیر فلزات معمولی ایجاد می شود. قسمت اصلی این فرآیند میل اتم ها به دستیابی به تنظیمات الکترونیکی پایدار است. و برای فلزات معمولی و غیر فلزات ، برای این منظور شما باید فقط 1-2 الکترون بدهید یا دریافت کنید ، که آنها به راحتی این کار را می کنند.

مکانیسم تشکیل پیوند شیمیایی یونی در یک مولکول به طور سنتی در نمونه برهم کنش سدیم و کلر در نظر گرفته می شود. اتم های فلز قلیایی به راحتی الکترون کشیده شده توسط یک اتم هالوژن را اهدا می کنند. نتیجه یک کاتیون Na + و یک آنیون Cl است که توسط جاذبه الکترواستاتیک در کنار هم نگه داشته می شوند.

هیچ پیوند یونی ایده آل وجود ندارد. حتی در چنین ترکیباتی که غالباً یونی نامیده می شوند ، انتقال نهایی الکترونها از اتم به اتم اتفاق نمی افتد. جفت الکترون تشکیل شده هنوز باقی مانده است استفاده مشترک... بنابراین ، آنها از درجه یونی بودن پیوند کووالانسی صحبت می کنند.

پیوند یونی با دو ویژگی اصلی مرتبط با یکدیگر مشخص می شود:

• غیر جهت دار ، یعنی میدان الکتریکی اطراف یون به شکل کره است.
• اشباع نشده ، یعنی تعداد یونهای با بار مخالف که می توانند در اطراف یون قرار بگیرند ، با توجه به اندازه آنها تعیین می شود.

پیوند شیمیایی کووالانسی

به پیوندی که در هنگام همپوشانی ابرهای الکترون از اتم های غیر فلزی ، یعنی توسط یک جفت الکترون مشترک انجام می شود ، پیوند کووالانسی گفته می شود. تعداد جفت های مشترک الکترون ، تعدد پیوند را تعیین می کند. بنابراین ، اتم های هیدروژن توسط یک پیوند H ··· H متصل می شوند ، و اتم های اکسیژن یک پیوند دو برابر O :: O ایجاد می کنند.

دو سازوکار برای تشکیل آن وجود دارد:

• تبادل پذیر - هر اتم نشان دهنده یک الکترون برای تشکیل یک جفت مشترک است: A + B \u003d A: B ، در حالی که اوربیتال های اتمی خارجی ، که یک الکترون بر روی آنها قرار دارد ، در اجرای پیوند شرکت می کنند.
• اهدا کننده - پذیرنده - برای تشکیل پیوند ، یکی از اتم ها (اهدا کننده) یک جفت الکترون فراهم می کند ، و دوم (پذیرنده) یک مدار آزاد برای قرار دادن آن فراهم می کند: A +: B \u003d A: B.

روش های همپوشانی ابرهای الکترون در هنگام تشکیل پیوند شیمیایی کووالانسی نیز متفاوت است.

1. مستقیم. منطقه همپوشانی ابر بر روی یک خط خیالی مستقیم قرار دارد که هسته های اتمهای مورد بررسی را بهم متصل می کند. در این حالت پیوندهای σ تشکیل می شوند. نوع پیوند شیمیایی که در این حالت رخ می دهد به نوع ابرهای الکترونی که با هم تداخل دارند بستگی دارد: پیوندهای s-s ، s-p ، p-p ، s-d یا p-d σ. در یک ذره (مولکول یا یون) ، فقط یک پیوند σ بین دو اتم همسایه امکان پذیر است.
2. جانبی. در دو طرف خط اتصال هسته های اتمی انجام می شود. به این ترتیب پیوند π تشکیل می شود و انواع آن نیز امکان پذیر است: p-p ، p-d ، d-d. جدا از پیوند σ ، پیوند π هرگز تشکیل نمی شود ؛ این پیوند می تواند در مولکول های حاوی پیوندهای چندگانه (دو و سه) باشد.

خواص پیوند کووالانسی

اینها هستند که خصوصیات شیمیایی و فیزیکی ترکیبات را تعیین می کنند. خصوصیات اصلی هر پیوند شیمیایی در مواد جهت گیری ، قطبیت و قطبی بودن و همچنین اشباع آن است.

تمرکز اتصال به دلیل ویژگی های ساختار مولکولی مواد و شکل هندسی مولکول های آنها است. ماهیت آن این است که بهترین همپوشانی ابرهای الکترون با جهت گیری مشخص در فضا امکان پذیر است. انواع تشکیل پیوندهای σ- و π قبلاً در بالا بررسی شده است.

زیر اشباع توانایی اتم ها در تشکیل تعداد مشخصی پیوند شیمیایی در یک مولکول را درک کنید. تعداد پیوندهای کووالانسی برای هر اتم با تعداد اوربیتال های خارجی محدود می شود.

قطبیت پیوند به تفاوت در مقادیر منفی الکترون در اتم ها بستگی دارد. یکنواختی توزیع الکترون ها بین هسته اتم ها به آن بستگی دارد. پیوند کووالانسی برای این ویژگی می تواند قطبی یا غیر قطبی باشد.

• اگر یک جفت الکترون مشترک به طور مساوی به هر یک از اتمها تعلق داشته باشد و در فاصله یکسانی از هسته آنها واقع شود ، پیوند کووالانسی غیر قطبی است.
• اگر جفت الکترون مشترک به هسته یکی از اتم ها منتقل شود ، در آن صورت پیوند شیمیایی قطبی کووالانسی تشکیل می شود.

قطبش پذیری با جابجایی الکترونهای پیوند تحت عمل خارجی بیان می شود میدان الکتریکی، که می تواند به یک ذره دیگر ، پیوندهای همسایه در همان مولکول تعلق داشته باشد یا از آن ناشی شود منابع خارجی میدان های الکترومغناطیسی. بنابراین ، یک پیوند کووالانسی تحت تأثیر آنها می تواند قطبیت آن را تغییر دهد.

ترکیبی از اوربیتال ها به عنوان تغییر شکل آنها در هنگام اجرای پیوند شیمیایی شناخته می شود. این برای دستیابی به موثرترین همپوشانی لازم است. انواع زیر ترکیبی وجود دارد:

• sp 3 یک اوربیتال s و سه p اوربیتال چهار اوربیتال "ترکیبی" از یک شکل را تشکیل می دهند. از نظر ظاهری شبیه یک چهار ضلعی با زاویه بین محورهای 109 درجه است.
• sp 2 یک اوربیتال s و دو p یک مثلث تخت با زاویه بین محورهای 120 درجه تشکیل می دهند.
• sp یک مداری s و یک p-orbital دو اوربیتال "ترکیبی" با زاویه 180 درجه بین محورهای خود تشکیل می دهد.

یکی از ویژگیهای ساختار اتمهای فلز ، شعاع نسبتاً زیاد و وجود تعداد کمی الکترون در اوربیتالهای خارجی است. در نتیجه ، در چنین عناصر شیمیایی ، پیوند بین هسته و الکترونهای ظرفیت نسبتاً ضعیف است و به راحتی شکسته می شود.

فلز پیوندی چنین برهم کنشی بین یونهای اتم فلزات نامیده می شود که با کمک الکترونهای محلی انجام می شود.

در ذرات فلز ، الکترونهای ظرفیت می توانند به راحتی اوربیتالهای خارجی را ترک کنند و همچنین مکانهای خالی روی آنها را اشغال کنند. بنابراین ، در زمان های مختلف همان ذره می تواند یک اتم و یون باشد. الکترونهای جدا شده از آنها در سراسر حجم شبکه بلوری آزادانه حرکت می کنند و پیوند شیمیایی را انجام می دهند.

این نوع پیوند شباهت هایی به یونی و کووالانسی دارد. همانطور که برای پیوند یونی ، یونها نیز برای وجود پیوند فلزی مورد نیاز هستند. اما اگر برای اجرای فعل و انفعال الکترواستاتیک در حالت اول ، کاتیون و آنیون مورد نیاز است ، در حالت دوم نقش ذرات باردار منفی توسط الکترون ها بازی می شود. اگر یک پیوند فلزی را با یک پیوند کووالانسی مقایسه کنیم ، برای تشکیل هر دو الکترون مشترک لازم است. با این حال ، برخلاف پیوند شیمیایی قطبی ، آنها بین دو اتم موضعی نیستند ، اما متعلق به تمام ذرات فلزی در شبکه بلوری هستند.

ویژگی های خاص تقریباً همه فلزات به دلیل پیوند فلزی است:

• انعطاف پذیری ، به دلیل امکان جابجایی لایه های اتم در شبکه کریستالی که توسط گاز الکترون نگهداری می شود وجود دارد.
• درخشش فلزی ، که به دلیل بازتاب تابش نور از الکترون مشاهده می شود (در حالت پودری ، هیچ شبکه بلوری وجود ندارد و بنابراین ، الکترونها در امتداد آن حرکت می کنند) ؛
• رسانایی الکتریکی ، که توسط جریان ذرات باردار انجام می شود ، و غیره در این مورد الکترونهای کوچک آزادانه در میان یونهای بزرگ فلزی حرکت می کنند.
• هدایت حرارتی ، مشاهده شده به دلیل توانایی الکترونها در انتقال گرما.

این نوع پیوند شیمیایی را گاهی میان فعل و انفعالات کووالانسی و بین مولکولی می نامند. اگر یک اتم هیدروژن با یکی از عناصر بسیار منفی الکترون (مانند فسفر ، اکسیژن ، کلر ، نیتروژن) پیوند داشته باشد ، در این صورت قادر است یک پیوند اضافی به نام هیدروژن ایجاد کند.

این بسیار ضعیف تر از انواع پیوندهای فوق است (انرژی بیش از 40 کیلو ژول در مول) ، اما نمی توان از آن غافل شد. به همین دلیل پیوند شیمیایی هیدروژن در نمودار مانند یک خط نقطه ای به نظر می رسد.

تشکیل پیوند هیدروژنی به دلیل فعل و انفعال الکترواستاتیکی اهدا کننده و پذیرنده همزمان امکان پذیر است. اختلاف زیادی در مقادیر الکترون منفی باعث ظهور چگالی الکترون بیش از حد در اتمهای O ، N ، F و دیگران و همچنین کمبود آن در اتم هیدروژن می شود. در صورت عدم وجود پیوند شیمیایی بین این اتم ها ، هنگامی که آنها به اندازه کافی نزدیک باشند ، نیروهای جذب فعال می شوند. در این حالت پروتون پذیرنده جفت الکترون است و اتم دوم اهدا کننده است.

یک پیوند هیدروژنی می تواند بین مولکول های مجاور ، به عنوان مثال ، آب ، اسیدهای کربوکسیلیک ، الکل ها ، آمونیاک و در داخل یک مولکول ، به عنوان مثال ، اسید سالیسیلیک ایجاد شود.

وجود پیوند هیدروژنی بین مولکول های آب تعدادی از منحصر به فرد آن را توضیح می دهد مشخصات فیزیکی:

• مقادیر ظرفیت گرمایی ، ثابت دی الکتریک ، نقاط جوش و ذوب آن مطابق با محاسبات باید به طور قابل توجهی کمتر از واقعی باشد ، که با اتصال مولکول ها و نیاز به صرف انرژی برای شکستن هیدروژن بین مولکولی توضیح داده می شود اوراق قرضه.
• بر خلاف سایر مواد ، حجم آب با کاهش دما افزایش می یابد. این به دلیل این واقعیت است که مولکول ها در ساختار بلوری یخ موقعیت مشخصی را اشغال می کنند و با طول پیوند هیدروژن از یکدیگر دور می شوند.

این پیوند برای موجودات زنده نقش ویژه ای دارد ، زیرا ساختار خاص آن و از این رو خواص آن با حضور آن در مولکول های پروتئین تعیین می شود. بعلاوه، اسیدهای نوکلئیک، مارپیچ مضاعف DNA را تشکیل می دهد ، همچنین توسط پیوندهای هیدروژن متصل می شود.

پیوندهای کریستالی

اکثریت قریب به اتفاق مواد جامد دارای یک شبکه بلوری - یک ترتیب متقابل خاص از ذرات تشکیل دهنده آنها. در این حالت ، یک دوره تناوبی سه بعدی مشاهده می شود و اتم ها ، مولکول ها یا یون ها در گره ها قرار دارند که توسط خطوط خیالی به هم متصل می شوند. بسته به ماهیت این ذرات و پیوندهای بین آنها ، تمام ساختارهای بلوری به اتمی ، مولکولی ، یونی و فلزی تقسیم می شوند.

محل های شبکه بلوری یونی حاوی کاتیون و آنیون است. علاوه بر این ، هر یک از آنها با تعداد دقیقاً مشخص یون فقط با بار مخالف احاطه شده است. یک نمونه معمول کلرید سدیم (NaCl) است. آنها تمایل به داشتن نقطه ذوب و سختی بالا دارند زیرا برای شکستن به انرژی زیادی احتیاج دارند.

در محل های شبکه کریستال مولکولی ، مولکول هایی از مواد وجود دارند که توسط پیوند کووالانسی تشکیل شده اند (به عنوان مثال ، I 2). آنها با یک تعامل ضعیف ون در والس به یکدیگر متصل می شوند ، بنابراین از بین بردن چنین ساختاری آسان است. چنین ترکیباتی دارای نقطه جوش و ذوب کم هستند.

شبکه کریستال اتمی توسط اتمهای عناصر شیمیایی با مقادیر ظرفیت بالا تشکیل شده است. آنها با پیوندهای قوی کووالانسی به هم متصل می شوند ، به این معنی که مواد متفاوت هستند دمای بالا جوش ، ذوب شدن و سختی زیاد به عنوان مثال الماس است.

بنابراین ، انواع پیوندهای موجود در مواد شیمیایی، ویژگی های خاص خود را دارند ، که ظرافت تعامل ذرات در مولکول ها و مواد را توضیح می دهد. خصوصیات اتصالات به آنها بستگی دارد. آنها تمام فرآیندهای موجود در محیط را تعیین می کنند.

.

شما می دانید که اتم ها می توانند با یکدیگر ترکیب شوند و هم مواد ساده و هم مواد پیچیده ای را تشکیل دهند. در این مورد، مدل های متفاوت، انواع مختلف، انواع متفاوت، مدل های مختلف پیوندهای شیمیایی: یونی ، کووالانسی (غیر قطبی و قطبی) ، فلزی و هیدروژن. یکی از مهمترین خصوصیات اتمهای عناصر تعیین کننده پیوندی بین آنها - یونی یا کووالانسی - است. این الکترونگاتیوی است ، یعنی توانایی اتم های یک ترکیب برای جذب الکترون به سمت خود.

یک ارزیابی کمی شرطی از منفی بودن الکترون توسط مقیاس الکترونگاتیوی نسبی داده می شود.

در دوره ها ، تمایل کلی به افزایش منفی بودن عناصر وجود دارد ، و در گروه ها - سقوط آنها. عناصر توسط الکترونگاتیو به صورت یک ردیف مرتب می شوند که بر اساس آن می توان منفی الکترونهای عناصر را در دوره های مختلف مقایسه کرد.

نوع پیوند شیمیایی بستگی به این دارد که اختلاف مقادیر الکترون منفی بودن اتم های اتصال عناصر تا چه اندازه بزرگ باشد. هرچه اتمهای عناصر تشکیل دهنده پیوند در الکترونگاتیویته بیشتر باشند ، پیوند شیمیایی قطبی تر است. ترسیم خط تیز بین انواع پیوندهای شیمیایی غیرممکن است. در بیشتر ترکیبات ، نوع پیوند شیمیایی متوسط \u200b\u200bاست. به عنوان مثال ، یک پیوند شیمیایی کووالانسی بسیار قطبی نزدیک به یک پیوند یونی است. بسته به اینکه از نظر ماهیت پیوند شیمیایی به کدام یک از موارد محدود کننده نزدیکتر باشد ، به پیوند قطبی یونی یا پیوند کووالانسی گفته می شود.

پیوند یونی در اثر فعل و انفعال اتم ها بوجود می آید که از نظر الکترونگاتیوی به شدت با یکدیگر تفاوت دارند. به عنوان مثال ، فلزات معمولی لیتیوم (Li) ، سدیم (Na) ، پتاسیم (K) ، کلسیم (Ca) ، استرانسیم (Sr) ، باریم (Ba) یک پیوند یونی با غیر فلزات معمولی ، به طور عمده هالوژن تشکیل می دهند.

علاوه بر هالیدهای فلزات قلیایی ، پیوندهای یونی نیز در ترکیباتی مانند قلیایی ها و نمک ها تشکیل می شوند. به عنوان مثال ، در هیدروکسید سدیم (NaOH) و سولفات سدیم (Na2SO4) ، پیوندهای یونی فقط بین اتمهای سدیم و اکسیژن وجود دارد (سایر پیوندها قطب کووالانسی هستند).

وقتی اتمهایی با الکترونگاتیویته یکسانی برهم کنش داشته باشند ، مولکولهایی با پیوند غیر قطبی کووالانسی تشکیل می شوند. چنین پیوندی در مولکول های مواد ساده زیر وجود دارد: H 2 ، F 2 ، Cl 2 ، O 2 ، N 2. پیوندهای شیمیایی موجود در این گازها بوسیله جفتهای الکترونی مشترک ، به وجود می آیند. هنگامی که ابرهای الکترونیکی مربوطه با هم همپوشانی دارند ، به دلیل برهم کنش الکترون و هسته است که با نزدیک شدن اتم ها انجام می شود.

هنگام ترکیب فرمول های الکترونیکی مواد ، باید یادآوری شود که هر جفت الکترون مشترک یک تصویر معمولی از افزایش چگالی الکترون است که در نتیجه همپوشانی ابرهای الکترون مربوطه ایجاد می شود.

در طی برهم کنش اتم ها ، مقادیر توان الکتریکی متفاوت است ، اما نه به شدت ، تغییر جفت الکترون مشترک به یک اتم الکترون منفی تر رخ می دهد. این متداول ترین نوع پیوند شیمیایی است که هم در ترکیبات غیر آلی و هم در ترکیبات آلی وجود دارد.

پیوندهای کووالانسی به طور کامل شامل آن پیوندهایی است که توسط مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده ، به عنوان مثال ، در یون های هیدرونیوم و آمونیوم تشکیل می شود.

پیوند فلزی

به پیوندی که در نتیجه اثر متقابل الکترونهای نسبتاً آزاد با یونهای فلزی تشکیل می شود پیوند فلزی گفته می شود. این نوع پیوند برای مواد ساده - فلزات معمول است.

ماهیت فرآیند تشکیل پیوند فلزی به شرح زیر است: اتمهای فلز به راحتی الکترونهای ظرفیت را اهدا می کنند و به یونهای باردار مثبت تبدیل می شوند. الکترونهای نسبتاً آزاد ، جدا شده از اتم ، بین یونهای مثبت فلز حرکت می کنند. پیوند فلزی بین آنها بوجود می آید ، یعنی به نظر می رسد الکترون ها یونهای مثبت شبکه بلوری فلزات را سیمان می کنند.

پیوند هیدروژنی.

پیوندی که بین اتم های هیدروژن یک مولکول و اتم یک عنصر به شدت الکترون منفی شکل می گیرد (O، N، F) مولکول دیگر پیوند هیدروژن نامیده می شود.

ممکن است این سوال پیش بیاید: چرا دقیقاً هیدروژن چنین پیوند شیمیایی خاصی را تشکیل می دهد؟

این به دلیل این واقعیت است که شعاع اتمی هیدروژن بسیار کم است. بعلاوه ، هنگام جابجایی یا رها کردن تنها الکترون ، هیدروژن نسبتاً زیاد بدست می آورد بار مثبت، به همین دلیل هیدروژن یک مولکول با اتم های عناصر الکترون منفی که دارای بار منفی جزئی هستند و به ترکیب مولکول های دیگر می رود (HF، H 2 O، NH 3) تعامل می کند.

بیایید به چند نمونه نگاه کنیم. ما معمولاً ترکیب آب را به تصویر می کشیم فرمول شیمیایی H 2 O. با این حال ، این کاملاً دقیق نیست. اگر ترکیب آب از طریق فرمول (H 2 O) n مشخص شود ، جایی که n \u003d 2،3،4 و غیره باشد ، صحیح تر خواهد بود.

پیوند هیدروژن معمولاً با نقاط مشخص می شود. این بسیار ضعیف تر از پیوندهای یونی یا کووالانسی است ، اما قوی تر از فعل و انفعالات بین مولکولی است.

وجود پیوندهای هیدروژنی افزایش حجم آب را با کاهش دما توضیح می دهد. این به این دلیل است که با کاهش دما ، مولکول ها قویتر می شوند و بنابراین چگالی "بسته بندی" آنها کاهش می یابد.

هنگام مطالعه شیمی آلی ، این س questionال مطرح شد: چرا نقاط جوش الکلها بسیار بیشتر از هیدروکربنهای مربوطه هستند؟ این واقعیت توضیح داده می شود که پیوندهای هیدروژن نیز بین مولکول های الکل تشکیل می شود.

افزایش نقطه جوش الکل ها نیز به دلیل بزرگ شدن مولکول های آنها اتفاق می افتد.

پیوند هیدروژن برای بسیاری دیگر معمول است. ترکیبات آلی (فنل ها ، اسیدهای کربوکسیلیک و غیره). از دوره های شیمی آلی و زیست عمومی ، می دانید که وجود پیوند هیدروژنی ساختار ثانویه پروتئین ها ، ساختار مارپیچ دوگانه DNA ، یعنی پدیده مکمل را توضیح می دهد.

مضامین رمزگذار USE: پیوند شیمیایی کووالانسی ، انواع و مکانیسم های تشکیل آن. مشخصات پیوند کووالانسی (قطبیت و انرژی پیوند). پیوند یونی. پیوند فلزی پیوند هیدروژنی

پیوندهای شیمیایی درون مولکولی

ابتدا پیوندهایی را که بین ذرات درون مولکول ها بوجود می آیند در نظر بگیرید. به چنین ارتباطاتی گفته می شود درون مولکولی.

پیوند شیمیایی بین اتم عناصر شیمیایی ماهیت الکترواستاتیکی دارد و به دلیل ایجاد می شود فعل و انفعالات الکترونهای خارجی (ظرفیت)، در درجه کم و بیش توسط هسته های دارای بار مثبت نگه داشته می شود اتم های پیوند خورده

مفهوم اصلی در اینجا است منفی بودن برق. این اوست که نوع پیوند شیمیایی بین اتم ها و خصوصیات این پیوند را تعیین می کند.

آیا توانایی یک اتم برای جذب (نگه داشتن) خارجی (ظرفیت) الکترون ها... منفی بودن الکترون با توجه به میزان جذب الکترونهای خارجی به هسته تعیین می شود و عمدتا به شعاع اتم و بار هسته بستگی دارد.

منفی بودن الکترون به سختی قابل تعریف است. ل. پائولینگ جداول منفی الکتریکی (براساس انرژی پیوند مولکول های دیاتومیک) را تهیه کرد. منفی ترین عنصر الکترونیکی است فلوئور با معنی 4 .

توجه به این نکته مهم است که در منابع مختلف می توانید مقیاس ها و جداول مختلفی از مقادیر منفی الکترون را پیدا کنید. این نباید ترسیده باشد ، زیرا در تشکیل یک پیوند شیمیایی نقش دارد اتم ها ، و در هر سیستم تقریباً یکسان است.

اگر یکی از اتم های پیوند شیمیایی A: B الکترون ها را با شدت بیشتری جذب کند ، آنگاه جفت الکترون به سمت آن جابجا می شود. بیشتر اختلاف منفی الکترون اتم ها ، جفت الکترون بیشتر جابجا می شوند.

اگر مقادیر منفی الکترونهای اتمهای متقابل برابر یا تقریباً برابر باشند: EO (A) ≈EO (B) ، سپس جفت الکترون کل به هیچ یک از اتم ها تغییر مکان نمی دهد: الف: ب ... این اتصال نامیده می شود کوالانسی غیر قطبی

اگر منفی های الکترون اتم های متقابل متفاوت باشند ، اما تفاوت زیادی ندارند (تفاوت در منفی های الکتریکی در حدود 0.4 تا 2 است: 0,4<ΔЭО<2 ) ، سپس جفت الکترون به یکی از اتم ها منتقل می شود. این اتصال نامیده می شود قطبی کووالانسی .

اگر منفی های الکترون اتم های متقابل به طور قابل توجهی متفاوت باشند (اختلاف در منفی های الکترون بیشتر از 2 است: ΔEO\u003e 2 ) ، سپس یکی از الکترونها با تشکیل تقریباً به طور کامل به اتم دیگر منتقل می شود یونها ... این اتصال نامیده می شود یونی.

انواع اصلی پیوندهای شیمیایی عبارتند از: کووالانسی, یونی و فلز ارتباطات بیایید آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

پیوند شیمیایی کووالانسی

پیوند کووالانسی – این یک پیوند شیمیایی است تشکیل شده توسط تشکیل یک جفت الکترون مشترک A: B ... علاوه بر این ، دو اتم همپوشانی اوربیتالهای اتمی. یک پیوند کووالانسی در اثر برهم کنش اتم ها با اختلاف کمی در الکترون منفی (به عنوان یک قاعده ، بین دو غیر فلز) یا اتمهای یک عنصر.

خواص اساسی پیوندهای کووالانسی

• تمرکز,
• اشباع,
• قطبیت,
• قطبش پذیری.

این خصوصیات پیوندی بر خصوصیات شیمیایی و فیزیکی مواد تأثیر می گذارد.

جهت ارتباطات ساختار شیمیایی و شکل مواد را مشخص می کند. زاویه های بین دو پیوند را زاویه های پیوند می نامند. به عنوان مثال ، در یک مولکول آب زاویه پیوند H-O-H برابر 104.45 درجه است ، بنابراین مولکول آب قطبی است و در یک مولکول متان زاویه پیوند H-C-H 108 28 28 است.

اشباع آیا توانایی اتم ها در تشکیل تعداد محدودی پیوند شیمیایی کووالانسی است. به تعداد پیوندهایی که یک اتم می تواند تشکیل دهد گفته می شود.

قطبیت پیوند از توزیع ناهموار چگالی الکترون بین دو اتم با الکترونگاتیوی متفاوت ناشی می شود. پیوندهای کووالانسی به قطبی و غیر قطبی تقسیم می شوند.

قطبش پذیری اتصالات هستند توانایی جابجایی الکترونهای پیوند تحت تأثیر یک میدان الکتریکی خارجی (به ویژه ، میدان الکتریکی ذره ای دیگر). قطبش پذیری به تحرک الکترون بستگی دارد. هر چه الکترون از هسته دورتر باشد ، متحرک تر است و بر این اساس ، مولکول قطبی تر است.

پیوند شیمیایی غیر قطبی کووالانسی

پیوند کووالانسی 2 نوع است - قطبی و غیر قطبی .

مثال . ساختار مولکول هیدروژن H 2 را در نظر بگیرید. هر اتم هیدروژن در سطح انرژی بیرونی حامل 1 الکترون جفت نشده است. برای نمایش اتم ، ما از ساختار لوئیس استفاده می کنیم - این نمودار ساختار سطح انرژی بیرونی اتم است ، زمانی که الکترون ها با نقطه نشان داده می شوند. مدل های ساختار نقطه ای لوئیس هنگام کار با عناصر دوره دوم مفید هستند.

ح + H \u003d H: H

بنابراین ، مولکول هیدروژن دارای یک جفت الکترون مشترک و یک پیوند شیمیایی H - H است. این جفت الکترون به هیچ یک از اتم های هیدروژن تغییر مکان نمی دهد ، زیرا الکترونگاتیوی اتم های هیدروژن یکسان است. این اتصال نامیده می شود کوالانسی غیر قطبی .

پیوند غیر قطبی کووالانسی (متقارن) آیا پیوند کووالانسی توسط اتمهایی با الکترونگاتیوی برابر (به عنوان یک قاعده ، همان فلزات غیر یکسان) تشکیل شده و بنابراین ، با یک توزیع یکنواخت چگالی الکترون بین هسته اتم ها.

گشتاور دو قطبی پیوندهای غیر قطبی 0 است.

نمونه هایی از: H 2 (H-H) ، O 2 (O \u003d O) ، S 8.

پیوند شیمیایی قطبی کووالانسی

پیوند قطبی کووالانسی یک پیوند کووالانسی است که بین ایجاد می شود اتمهایی با قدرت بازتابی متفاوت (معمولا، غیر فلزات مختلف) و توسط مشخص می شود جابه جاییجفت الکترون مشترک به یک اتم الکترون منفی تر (قطبش).

چگالی الکترون به یک اتم الکترون منفی تر منتقل می شود - بنابراین ، یک بار منفی جزئی (δ-) بر روی آن بوجود می آید ، و یک بار مثبت جزئی (δ + ، دلتا +) در یک اتم الکترون منفی کمتر ایجاد می شود.

هرچه اختلاف در الکترون منفی بودن اتمها بیشتر باشد ، بیشتر است قطبیت اتصالات و موارد دیگر لحظه دو قطبی ... نیروهای جذاب اضافی بین مولکول های همسایه و بارهای علامت مخالف عمل می کنند که افزایش می یابد استحکام - قدرت ارتباطات

قطبیت یک پیوند بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ترکیبات تأثیر می گذارد. مکانیسم های واکنش و حتی واکنش پیوندهای همسایه به قطبیت پیوند بستگی دارد. قطبیت ارتباطات اغلب تعیین می کند قطبیت مولکولو بنابراین مستقیماً بر خصوصیات فیزیکی مانند نقطه جوش و نقطه ذوب ، حلالیت در حلالهای قطبی تأثیر می گذارد.

مثال ها: HCl ، CO 2 ، NH 3.

مکانیسم تشکیل پیوند کووالانسی

پیوند شیمیایی کووالانسی می تواند از طریق 2 مکانیسم ایجاد شود:

1. مکانیزم تبادل تشکیل پیوند شیمیایی کووالانسی هنگامی است که هر ذره یک الکترون جفت نشده را برای تشکیل یک جفت الکترون مشترک فراهم کند:

و . + . B \u003d A: B

2. تشکیل پیوند کووالانسی مکانیزمی است که در آن یکی از ذرات یک جفت الکترون منفرد را فراهم می کند و ذره دیگر یک مدار خالی برای این جفت الکترون فراهم می کند:

و: + B \u003d A: B

در این حالت ، یکی از اتم ها یک جفت الکترون منفرد را فراهم می کند ( اهدا کننده ) ، و یک اتم دیگر مداری خالی را برای این جفت فراهم می کند ( پذیرنده ) در نتیجه تشکیل پیوند ، هر دو انرژی الکترون کاهش می یابد. برای اتمها مفید است.

یک پیوند کووالانسی که توسط مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده تشکیل شده است متفاوت نیست در خواص دیگر پیوندهای کووالانسی تشکیل شده توسط مکانیسم تبادل - سایپرز ، باشگاه دانش تشکیل پیوند کووالانسی توسط مکانیزم پذیرنده-دهنده برای اتمهایی که تعداد زیادی الکترون در سطح انرژی خارجی دارند (اهداکنندگان الکترون) و یا بالعکس ، با تعداد بسیار کمی الکترون (پذیرنده های الکترون) معمول است. قابلیتهای ظرفیت اتمها با جزئیات بیشتری در بخش مربوطه بحث شده است.

یک پیوند کووالانسی توسط مکانیسم اهدا کننده و پذیرنده ایجاد می شود:

- در یک مولکول مونوکسیدکربن CO (پیوند در مولکول سه گانه است ، 2 پیوند توسط مکانیزم تبادل تشکیل می شود ، یکی توسط مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده): C2O ؛

- که در یون آمونیوم NH 4 + ، در یونها آمین های آلی، به عنوان مثال ، در یون متیل آمونیوم CH3 -NH 2 +.

- که در ترکیبات پیچیده، پیوند شیمیایی بین اتم مرکزی و گروه های لیگاند ، به عنوان مثال ، در سدیم تتراهیدروکسوآلومینات سدیم ، پیوند بین یون های آلومینیوم و هیدروکسید.

- که در اسید نیتریک و نمکهای آن - نیترات ها: HNO 3 ، NaNO 3 ، در برخی دیگر از ترکیبات نیتروژن.

- در یک مولکول ازن O 3

خصوصیات اصلی پیوند کووالانسی

پیوند کووالانسی معمولاً بین اتمهای غیر فلزی ایجاد می شود. خصوصیات اصلی پیوند کووالانسی است طول ، انرژی ، تعدد و جهت.

تعدد پیوند شیمیایی

تعدد پیوند شیمیایی - این هست تعداد جفت الکترونهای مشترک بین دو اتم در یک ترکیب... تعدد پیوند را می توان به راحتی از مقدار اتم های تشکیل دهنده مولکول تعیین کرد.

برای مثال ، در مولکول هیدروژن H 2 ، ضریب پیوند 1 است ، از آنجا هر هیدروژن فقط 1 الکترون جفت نشده در سطح انرژی خارجی دارد ، بنابراین ، یک جفت الکترون مشترک تشکیل می شود.

از آنجا که در مولکول اکسیژن O 2 ، نسبت پیوند 2 است هر اتم در سطح انرژی خارجی دارای 2 الکترون جفت نشده است: O \u003d O.

از آنجا که در یک مولکول نیتروژن N 2 ، ضریب پیوند 3 است بین هر اتم 3 الکترون جفت نشده در سطح انرژی خارجی وجود دارد و اتم ها 3 جفت الکترون مشترک N≡N تشکیل می دهند.

طول پیوند کووالانسی

طول پیوند شیمیایی آیا فاصله بین مراکز هسته اتم ها پیوند را تشکیل می دهد. با روشهای فیزیکی تجربی تعیین می شود. طول پیوند را می توان تقریباً مطابق با قانون افزودنی برآورد کرد که طبق آن طول پیوند در مولکول AB تقریبا برابر با نصف مجموع طول پیوند در مولکول های A2 و B2 است:

طول پیوند شیمیایی را می توان تقریباً تخمین زد در امتداد شعاع اتمهاتشکیل یک پیوند ، یا توسط فرکانس ارتباطاگر شعاع اتمها خیلی متفاوت نباشد.

با افزایش شعاع اتم های تشکیل دهنده پیوند ، طول پیوند افزایش می یابد.

برای مثال

با افزایش در تعدد پیوند بین اتم ها (شعاع اتمی آنها تفاوتی ندارند یا اندکی با هم تفاوت دارند) ، طول پیوند کاهش می یابد.

برای مثال ... در سری: C - C ، C \u003d C ، C≡C ، طول پیوند کاهش می یابد.

انرژی ارتباطی

انرژی پیوند اندازه گیری قدرت پیوند شیمیایی است. انرژی ارتباطی با انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند و حذف اتمهای تشکیل دهنده این پیوند در یک فاصله بی نهایت زیاد از یکدیگر تعیین می شود.

پیوند کووالانسی است بسیار بادوام انرژی آن از چند ده تا چند صد کیلوژول در مول است. هرچه انرژی پیوند بیشتر باشد ، قدرت پیوند بیشتر خواهد بود و بالعکس.

مقاومت پیوند شیمیایی به طول پیوند ، قطبیت پیوند و تعدد پیوند بستگی دارد. هرچه پیوند شیمیایی طولانی تر باشد ، شکستن آن آسان تر است و هرچه انرژی پیوند کمتر باشد ، مقاومت آن نیز کاهش می یابد. پیوند شیمیایی هرچه کوتاهتر باشد ، مقاومت آن بیشتر است و انرژی پیوند نیز بیشتر است.

برای مثال ، در سری ترکیبات HF ، HCl ، HBr از چپ به راست ، قدرت پیوند شیمیایی کاهش می دهداز آنجا که طول اتصال افزایش می یابد.

پیوند شیمیایی یونی

پیوند یونی آیا یک پیوند شیمیایی بر اساس است جذب الکترواستاتیک یونها.

جونا در فرآیند پذیرش یا رها کردن الکترون توسط اتم ها تشکیل می شوند. به عنوان مثال ، اتمهای تمام فلزات الکترونهای سطح انرژی خارجی را به میزان ضعیفی حفظ می کنند. بنابراین ، اتمهای فلز با مشخص می شوند خواص ترمیمی - توانایی اهدای الکترون.

مثال. اتم سدیم حاوی 1 الکترون در 3 سطح انرژی است. اتم سدیم به راحتی از آن منصرف می شود ، با پیکربندی الکترونیکی گاز نجیب نئون نجیب ، یون Na + بسیار پایدارتری تشکیل می دهد. یون سدیم شامل 11 پروتون و فقط 10 الکترون است ، بنابراین کل بار یون -10 + 11 \u003d 1+ است:

+11سدیم) 2) 8) 1 - 1e \u003d 11+ سدیم +) 2 ) 8

مثال. اتم کلر شامل 7 الکترون در سطح انرژی بیرونی است. برای بدست آوردن پیکربندی اتم آرگون بی اثر ثابت ، کلر نیاز به اتصال 1 الکترون دارد. پس از اتصال الکترون ، یون کلر پایدار تشکیل می شود که از الکترون تشکیل شده است. کل بار یون -1 است:

+17Cl) 2) 8) 7 + 1e \u003d 17+ Cl — ) 2 ) 8 ) 8

توجه داشته باشید:

• خواص یونها با خصوصیات اتم ها متفاوت است!
• یونهای پایدار نه تنها می توانند تشکیل شوند اتمها، اما همچنین گروههای اتم... به عنوان مثال: یون آمونیوم NH 4 + ، یون سولفات SO 4 2- و غیره. پیوندهای شیمیایی ایجاد شده توسط این نوع یون ها نیز یونی محسوب می شوند.
• پیوند یونی معمولاً با یکدیگر تشکیل می شود فلزات و غیر فلزات(گروه های غیر فلزات) ؛

یونهای حاصل به دلیل جاذبه الکتریکی جذب می شوند: Na + Cl - ، Na 2 + SO 4 2-.

بیایید خلاصه کنیم تمایز بین نوع پیوند کووالانسی و پیوند یونی - سایپرز ، باشگاه دانش:

پیوند فلزی آیا ارتباطی است که نسبتاً شکل می گیرد الکترونهای آزاد بین یونهای فلزیتشکیل یک شبکه بلوری.

اتمهای فلز در سطح انرژی خارجی معمولاً قرار دارند یک تا سه الکترون... شعاع اتمهای فلز ، به عنوان یک قاعده ، بزرگ هستند - بنابراین ، اتمهای فلز ، بر خلاف غیر فلزات ، الکترونهای خارجی را به راحتی اهدا می کنند ، یعنی عوامل کاهنده قوی هستند.

با اهدای الکترون ، اتمهای فلز تبدیل می شوند یونهای دارای بار مثبت ... الکترونهای جدا شده نسبتاً آزاد هستند حرکت بین یونهای فلزی با بار مثبت. بین این ذرات ارتباط وجود دارداز آنجا که الکترونهای مشترک کاتیونهای فلزی لایه ای را با هم نگه می دارند ، بنابراین به اندازه کافی قوی ایجاد می کند شبکه کریستال فلزی ... در این حالت ، الکترون ها به طور مداوم به صورت آشفتگی حرکت می کنند ، یعنی اتمهای خنثی و کاتیونهای جدید دائماً در حال ظهور هستند.

فعل و انفعالات بین مولکولی

به طور جداگانه ، ارزش بررسی تعاملات بین مولکول های جداگانه در یک ماده را دارد - فعل و انفعالات بین مولکولی ... فعل و انفعالات بین مولکولی نوعی کنش متقابل بین اتمهای خنثی است که در آن پیوندهای کووالانسی جدید ظاهر نمی شود. نیروهای متقابل بین مولکولها توسط ون در والس در سال 1869 کشف شد و به نام وی نامگذاری شد نیروهای ون دار والس... نیروهای ون در والس به تقسیم می شوند گرایش, القا و پراکنده ... انرژی فعل و انفعالات بین مولکولی بسیار کمتر از انرژی پیوند شیمیایی است.

نیروهای جاذبه شرقی بین مولکولهای قطبی (تعامل دو قطبی-دو قطبی) رخ می دهد. این نیروها بین مولکول های قطبی بوجود می آیند. فعل و انفعالات القایی آیا تعامل بین یک مولکول قطبی و یک غیر قطبی است. یک مولکول غیر قطبی به دلیل عملکرد یک قطب قطبی شده است که باعث ایجاد جاذبه الکترواستاتیک اضافی می شود.

نوع خاصی از برهم کنش بین مولکولی پیوندهای هیدروژنی است. - این پیوندهای شیمیایی بین مولکولی (یا درون مولکولی) است که بین مولکول هایی بوجود می آید که پیوندهای کووالانسی به شدت قطبی در آنها وجود دارد - H-F ، H-O یا H-N ... اگر چنین پیوندهایی در یک مولکول وجود داشته باشد ، بین مولکول ها وجود خواهد داشت نیروهای گرانش اضافی .

سازوکار تشکیل پیوند هیدروژن ، تا حدی الکترواستاتیک و تا حدی اهدا کننده-پذیرنده. در این حالت ، اهدا کننده جفت الکترون ، اتم یک عنصر به شدت الکترون منفی است (F ، O ، N) ، و گیرنده اتم های هیدروژن متصل به این اتم ها است. پیوند هیدروژن توسط مشخص می شود تمرکز در فضا و اشباع

پیوند هیدروژن را می توان با نقاط نشان داد: Н ··· O. هرچه میزان الکترونگاتیوی اتم متصل به هیدروژن بیشتر باشد و هرچه اندازه آن کوچکتر باشد پیوند هیدروژن قویتر خواهد بود. این ویژگی در درجه اول ترکیبات است فلوئور با هیدروژن و همچنین به اکسیژن با هیدروژن ، کمتر نیتروژن با هیدروژن .

پیوندهای هیدروژنی بین مواد زیر بوجود می آیند:

— هیدروژن فلوراید HF (گاز ، محلول هیدروژن فلوراید در آب - اسید هیدروفلوئوریک) ، اب H 2 O (بخار ، یخ ، آب مایع):

— محلول آمونیاک و آمینهای آلی - بین مولکول های آمونیاک و آب ؛

— ترکیبات آلی که در آنها پیوندهای O-H یا N-H وجود دارد: الکل ها ، اسیدهای کربوکسیلیک ، آمین ها ، اسیدهای آمینه ، فنل ها ، آنیلین و مشتقات آن ، پروتئین ها ، محلول های کربوهیدرات ها - مونوساکاریدها و دی ساکاریدها.

پیوند هیدروژن بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد تأثیر می گذارد. بنابراین ، جاذبه اضافی بین مولکول ها ، جوشاندن مواد را دشوار می کند. برای مواد دارای پیوند هیدروژن ، افزایش غیر طبیعی در نقطه جوش مشاهده می شود.

برای مثال به عنوان یک قاعده ، با افزایش وزن مولکولی ، افزایش نقطه جوش مواد مشاهده می شود. با این حال ، در تعدادی از مواد H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Te ما یک تغییر خطی در نقاط جوش مشاهده نمی کنیم.

یعنی ، در نقطه جوش آب به طور غیر طبیعی زیاد است همانطور که خط مستقیم به ما نشان می دهد ، کمتر از 61- درجه سانتیگراد نیست ، بلکه 100+ درجه سانتیگراد نیز بسیار بیشتر است. بنابراین ، در شرایط عادی (0-20 درجه سانتیگراد) آب است مایع توسط حالت فاز

پیوند شیمیایی

تمام فعل و انفعالات منجر به ترکیب ذرات شیمیایی (اتم ، مولکول ، یون و غیره) به مواد به پیوندهای شیمیایی و پیوندهای بین مولکولی (فعل و انفعالات بین مولکولی) تقسیم می شوند.

پیوندهای شیمیایی - مستقیماً بین اتم ها پیوند می خورد. بین پیوندهای یونی ، کووالانسی و فلزی تفاوت قائل شوید.

پیوندهای بین مولکولی - پیوندهای بین مولکول ها. این یک پیوند هیدروژنی است ، یک پیوند یون-دو قطبی (به دلیل تشکیل این پیوند ، به عنوان مثال ، تشکیل یک پوسته هیدراتاسیون از یون ها اتفاق می افتد) ، یک پیوند دو قطبی-دو قطبی (به دلیل تشکیل این پیوند ، مولکول های مواد قطبی به عنوان مثال در استون مایع ترکیب می شوند) و غیره

پیوند یونی - یک پیوند شیمیایی به دلیل جذب الکترواستاتیکی یونهای متضاد تشکیل شده است. در ترکیبات دوتایی (ترکیبات دو عنصر) ، در مواردی ایجاد می شود که اندازه اتم های پیوندی بسیار متفاوت از یکدیگر باشد: بعضی از اتم ها بزرگ هستند ، برخی دیگر کوچک هستند - یعنی برخی از اتم ها به راحتی الکترون می دهند ، در حالی که برخی دیگر تمایل به پذیرش آنها (معمولاً اینها اتم عناصر تشکیل دهنده فلزات معمولی و اتم عناصر تشکیل دهنده غیر فلزات معمولی هستند) ؛ الکترونگاتیوی این اتم ها نیز بسیار متفاوت است.
پیوند یونی غیر جهت دار و غیر اشباع است.

پیوند کووالانسی - یک پیوند شیمیایی ناشی از تشکیل یک جفت الکترون مشترک. یک پیوند کووالانسی بین اتمهای کوچک با شعاع یکسان یا مشابه ایجاد می شود. یک شرط لازم وجود الکترونهای جفت نشده در هر دو اتم پیوند یافته (مکانیزم تبادل) یا یک جفت تنها برای یک اتم و یک مداری آزاد برای دیگری (مکانیسم اهدا کننده-پذیرنده) است:

با توجه به تعداد جفت های الکترون مشترک ، پیوندهای کووالانسی به تقسیم می شوند
• ساده (مجرد) - یک جفت الکترون ،
• دو برابر - دو جفت الکترون ،
• سه گانه - سه جفت الکترون.

به پیوندهای دو و سه گانه پیوندهای چندگانه گفته می شود.

با توجه به توزیع چگالی الکترون بین اتم های پیوندی ، پیوند کووالانسی به تقسیم می شود غیر قطبی و قطبی... یک پیوند غیر قطبی بین همان اتم ها ایجاد می شود ، یک پیوند قطبی بین اتم های مختلف.

الکترونگاتیوی - اندازه گیری توانایی یک اتم در یک ماده برای جذب جفت های الکترونی مشترک.
جفت های الکترونیکی پیوندهای قطبی نسبت به عناصر الکترون منفی بیشتری مغرض هستند. به جابجایی جفت های الکترون قطبش پیوند گفته می شود. بارهای جزئی (اضافی) که در طول قطب بندی تشکیل شده اند با + و - نشان داده می شوند ، به عنوان مثال:.

با توجه به ماهیت همپوشانی ابرهای الکترون ("اوربیتال") ، پیوند کووالانسی به یک پیوند و یک پیوند تقسیم می شود.
- پیوند به دلیل همپوشانی مستقیم ابرهای الکترون (در امتداد خط مستقیم اتصال هسته اتم ها) ، - پیوند - به دلیل همپوشانی جانبی (در دو طرف صفحه ای که هسته های اتم در آن قرار دارد) تشکیل می شود.

پیوند کووالانسی دارای جهت و اشباع و همچنین قابلیت قطب پذیری است.
برای توضیح و پیش بینی جهت متقابل پیوندهای کووالانسی از یک مدل ترکیبی استفاده می شود.

ترکیبی از مدارهای اتمی و ابرهای الکترونی - تراز فرض شده اوربیتالهای اتمی در انرژی ، و ابرهای الکترون هنگام شکل گیری یک اتم به پیوندهای کووالانسی ، به شکل ابرها هستند.
سه نوع ترکیبی رایج است: sp-, sp 2 و sp 3-هیبریداسیون. برای مثال:
spهیبریداسیون - در مولکول های C 2 H 2 ، BeH 2 ، CO 2 (ساختار خطی) ؛
sp 2-ترکیبی - در مولکول های C 2 H 4 ، C 6 H 6 ، BF 3 (شکل مثلثی تخت) ؛
sp 3-ترکیبی - در مولکول های CCl 4 ، SiH 4 ، CH4 (شکل چهار وجهی) ؛ NH 3 (شکل هرمی) ؛ H 2 O (شکل گوشه).

پیوند فلزی - یک پیوند شیمیایی که توسط اجتماعی شدن الکترونهای ظرفیت تمام اتمهای پیوند یافته کریستال فلز تشکیل شده است. در نتیجه ، یک ابر الکترون واحد از کریستال تشکیل می شود که تحت تأثیر ولتاژ الکتریکی به راحتی جابجا می شود - از این رو رسانایی الکتریکی بالای فلزات است.
پیوند فلزی زمانی تشکیل می شود که اتم های پیوند خورده بزرگ باشند و بنابراین تمایل به اهدای الکترون دارند. مواد ساده با پیوند فلزی - فلزات (Na ، Ba ، Al ، Cu ، Au و غیره) ، مواد پیچیده - ترکیبات بین فلزی (AlCr 2 ، Ca 2 Cu ، Cu 5 Zn 8 و غیره).
پیوند فلزی هیچ جهت اشباع ندارد. همچنین در ذوب فلزات حفظ می شود.

پیوند هیدروژنی - پیوند بین مولکولی به دلیل پذیرش جزئی یک جفت الکترون از یک اتم بسیار الکترون منفی توسط یک اتم هیدروژن با یک بار جزئی مثبت مثبت تشکیل شده است. این در مواردی تشکیل می شود که یک مولکول حاوی یک اتم با یک جفت الکترون منفرد و الکترونگاتیوی زیاد (F ، O ، N) باشد ، و در مولکول دیگر - یک اتم هیدروژن متصل به یک پیوند قطبی با یکی از این اتم ها. نمونه هایی از پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی:

H - O - H ·-------- OH 2 ، H - O - H ··· NH 3 ، H - O - H ··· F - H ، H - F ··· H - F.

پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی در مولکول های پلی پپتیدها ، اسیدهای نوکلئیک ، پروتئین ها و ... وجود دارد.

معیار اندازه گیری هر پیوند ، انرژی پیوند است.
انرژی ارتباطی - انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند شیمیایی معین در 1 مول ماده. واحد اندازه گیری 1 کیلوژول بر مول است.

انرژی پیوندهای یونی و کووالانسی از یک ترتیب هستند ، انرژی پیوند هیدروژن یک مرتبه کمتر است.

انرژی پیوند کووالانسی به اندازه اتم های پیوند یافته (طول پیوند) و تعدد پیوند بستگی دارد. هرچه اتمها کوچکتر و تعدد پیوند بیشتر باشند ، انرژی آن بیشتر است.

انرژی پیوند یونی به اندازه یون ها و بار آنها بستگی دارد. هرچه یون ها کوچکتر و بار آنها بیشتر باشد ، انرژی اتصال نیز بیشتر خواهد بود.

ساختار ماده

با توجه به نوع ساختار ، همه مواد به تقسیم می شوند مولکولی و غیر مولکولی... مواد مولکولی در میان مواد آلی و غیر مولکولی در میان مواد غیر آلی غالب هستند.

با توجه به نوع پیوند شیمیایی ، مواد به مواد با پیوند کووالانسی ، مواد با پیوند یونی (مواد یونی) و مواد با پیوندهای فلزی (فلزات) تقسیم می شوند.

مواد با پیوند کووالانسی می توانند مولکولی یا غیر مولکولی باشند. این به طور قابل توجهی بر خصوصیات فیزیکی آنها تأثیر می گذارد.

مواد مولکولی متشکل از مولکول های متصل به پیوندهای بین مولکولی ضعیف است ، این موارد عبارتند از: H 2 ، O 2 ، N 2 ، Cl 2 ، Br 2 ، S 8 ، P 4 و سایر مواد ساده. CO 2 ، SO 2 ، N 2 O 5 ، H 2 O ، HCl ، HF ، NH 3 ، CH4 ، C 2 H 5 OH ، پلیمرهای آلی و بسیاری از مواد دیگر. این مواد مقاومت بالایی ندارند ، دارای نقطه ذوب و جوش کم هستند ، جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند ، برخی از آنها در آب یا حلال های دیگر محلول هستند.

مواد غیر مولکولی با پیوندهای کووالانسی یا مواد اتمی (الماس ، گرافیت ، Si ، SiO 2 ، SiC و دیگران) کریستال های بسیار محکمی را تشکیل می دهند (به استثنای گرافیت لایه ای) ، آنها در آب و سایر حلال ها نامحلول هستند ، ذوب زیاد و نقاط جوش ، اکثر آنها جریان الکتریکی ندارند (به غیر از گرافیت ، که دارای هدایت الکتریکی است و نیمه هادی ها - سیلیکون ، ژرمانیوم و غیره)

تمام مواد یونی به طور طبیعی غیر مولکولی هستند. اینها مواد نسوز جامد ، محلول ها و ذوب هایی هستند که جریان الکتریکی را هدایت می کنند. بسیاری از آنها محلول در آب هستند. لازم به ذکر است که در مواد یونی ، بلورهای آن از یونهای پیچیده تشکیل شده است ، پیوندهای کووالانسی نیز وجود دارد ، به عنوان مثال: (Na +) 2 (SO 4 2-) ، (K +) 3 (PO 4 3-) ، (NH 4 +) (NO 3-) و غیره اتم های تشکیل دهنده یون های پیچیده توسط پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند.

فلزات (مواد با پیوند فلزی) از نظر خصوصیات فیزیکی بسیار متنوع هستند. در این میان فلزات مایع (Hg) ، بسیار نرم (Na ، K) و بسیار سخت (W ، Nb) وجود دارد.

خصوصیات فیزیکی مشخص فلزات رسانایی الکتریکی زیاد آنها است (در مقابل با نیمه هادی ها ، با افزایش دما کاهش می یابد) ، ظرفیت گرمایی بالا و قابلیت انعطاف پذیری (برای فلزات خالص).

در حالت جامد ، تقریباً همه مواد از کریستال تشکیل شده اند. با توجه به نوع ساختار و نوع پیوند شیمیایی ، کریستال ها ("شبکه های بلوری") به تقسیم می شوند اتمی (کریستال های مواد غیر مولکولی با پیوند کووالانسی) ، یونی (کریستال های مواد یونی) ، مولکولی (بلورهای مواد مولکولی با پیوند کووالانسی) و فلز (بلورهای مواد با پیوند فلزی).

مشکلات و آزمونهای مربوط به موضوع "موضوع 10." پیوند شیمیایی. ساختار ماده "."

• انواع پیوند شیمیایی - ساختار ماده 8-9 کلاس

  درس ها: 2 تکلیف: 9 تست: 1

• وظایف: 9 تست: 1

پس از استفاده از این مبحث ، باید بر مفاهیم زیر تسلط داشته باشید: پیوند شیمیایی ، پیوند بین مولکولی ، پیوند یونی ، پیوند کووالانسی ، پیوند فلزی ، پیوند هیدروژن ، پیوند تک ، پیوند دوگانه ، پیوند سه گانه ، پیوندهای چندگانه ، پیوند غیر قطبی ، پیوند قطبی ، الکترونگاتیوی ، قطبش پیوند ، - و - پیوند ، ترکیبی از اوربیتالهای اتمی ، انرژی اتصال.

شما باید طبقه بندی مواد را بر اساس نوع ساختار ، بر اساس نوع پیوند شیمیایی ، وابستگی خواص مواد ساده و پیچیده به نوع پیوند شیمیایی و نوع "شبکه بلوری" بدانید.

شما باید قادر باشید: نوع پیوند شیمیایی در یک ماده ، نوع ترکیبی را تعیین کنید ، طرح هایی برای تشکیل پیوندها تهیه کنید ، از مفهوم الکترون منفی ، تعدادی از منفی های الکترون استفاده کنید. بدانید که چگونه الکترونگاتیویته در عناصر شیمیایی یک دوره و یک گروه تغییر می کند تا قطبیت پیوند کووالانسی را تعیین کند.

پس از اطمینان از یادگیری هر آنچه که نیاز دارید ، به انجام کارها ادامه دهید. برای شما آرزوی موفقیت داریم

• او.اس گابریلیان ، G. G. Lysova. شیمی 11 cl. م. ، بوستارد ، 2002.
• G.E. Rudzitis ، F.G. Feldman. شیمی 11 cl. م. ، آموزش ، 2001.

پوسته های بیرونی تمام عناصر ، به جز گازهای نجیب ، ناقص هستند و در روند فعل و انفعالات شیمیایی تکمیل می شوند.

پیوند شیمیایی در اثر الکترونهای پوسته های خارجی الکترون تشکیل می شود ، اما به روش های مختلفی انجام می شود.

سه نوع پیوند شیمیایی اصلی وجود دارد:

پیوند کووالانسی و انواع آن: پیوند کووالانسی قطبی و غیر قطبی ؛

پیوند یونی؛

پیوند فلزی

پیوند یونی

پیوند شیمیایی یونی پیوندی است که در اثر جذب الکترواستاتیک کاتیون ها به آنیون ها ایجاد می شود.

یک پیوند یونی بین اتم ها بوجود می آید که از نظر اندازه منفی الکترون به شدت با یکدیگر تفاوت دارند ، بنابراین ، جفت الکترونهایی که پیوند را تشکیل می دهند به شدت به یکی از اتم ها منتقل می شود ، بنابراین می توان آن را متعلق به اتم این قلمداد کرد عنصر

الکترون منفی بودن توانایی اتم های عناصر شیمیایی در جذب الکترون های خود و دیگران است.

ماهیت پیوند یونی ، ساختار و خواص ترکیبات یونی از نقطه نظر تئوری الکترواستاتیک پیوندهای شیمیایی توضیح داده شده است.

تشکیل کاتیون ها: М 0 - n e - \u003d M n +

تشکیل آنیون: HeM 0 + n e - \u003d HeM n-

به عنوان مثال: 2Na 0 + Cl 2 0 \u003d 2Na + Cl -

در طی احتراق سدیم فلزی در کلر ، در نتیجه واکنش ردوکس ، کاتیونهای عنصر سدیم به شدت الکتروپوزیتی و آنیونهای عنصر کلر به شدت الکترون منفی تشکیل می شوند.

نتیجه گیری: یک پیوند شیمیایی یونی بین اتمهای فلز و غیر فلز ایجاد می شود که از نظر الکترونگاتیوی بسیار متفاوت هستند.

به عنوان مثال: CaF 2 KCl Na 2 O MgBr 2 و غیره

پیوندهای غیر قطبی و قطبی کووالانسی

پیوند کووالانسی پیوند اتمها با استفاده از جفت های الکترونیکی مشترک (بین آنها) است.

پیوند غیر قطبی کووالانسی

بیایید با استفاده از مثال تشکیل مولکول هیدروژن از دو اتم هیدروژن ، تشکیل پیوند کوالانسی غیر قطبی را در نظر بگیریم. این فرآیند در حال حاضر یک واکنش شیمیایی معمول است ، زیرا از یک ماده (هیدروژن اتمی) ماده دیگری تشکیل می شود - هیدروژن مولکولی. علامت خارجی "سودآوری" انرژی این فرآیند ، آزاد شدن مقدار زیادی گرما است.

پوسته های الکترونی اتم های هیدروژن (با یک الکترون برای هر اتم) در یک ابر الکترونی مشترک (مدار مولکولی) ادغام می شوند ، جایی که هر دو الکترون هسته را "خدمت" می کنند ، صرف نظر از اینکه "از آنها" باشد یا "بیگانه". پوسته الکترون جدید شبیه پوسته الکترون تکمیل شده هلیم گاز بی اثر دو الکترون است: 1s 2.

در عمل از روش های ساده تری استفاده می شود. به عنوان مثال ، جیمیس لوئیس شیمی دان آمریکایی در سال 1916 پیشنهاد کرد الکترونها را با نقاط در کنار نمادهای عناصر تعیین کند. یک نقطه نشان دهنده یک الکترون است. در این حالت ، تشکیل یک مولکول هیدروژن از اتم ها به شرح زیر نوشته می شود:

بیایید اتصال دو اتم کلر 17 کلر (بار هسته ای Z \u003d 17) به یک مولکول دیاتومیک را از نقطه نظر ساختار پوسته های الکترون کلر در نظر بگیریم.

سطح الکترونیکی خارجی کلر حاوی s 2 + p 5 \u003d 7 الکترون است. از آنجا که الکترونهای سطوح پایین در فعل و انفعال شیمیایی شرکت نمی کنند ، ما فقط الکترونهای سطح سوم خارجی را با نقاط نشان می دهیم. این الکترونهای خارجی (7 قطعه) را می توان به صورت سه جفت الکترون و یک الکترون جفت نشده مرتب کرد.

پس از ترکیب شدن یک مولکول از الکترونهای جفت نشده دو اتم ، یک جفت الکترون جدید بدست می آید:

در این حالت ، هر یک از اتمهای کلر توسط یک OCTET الکترون احاطه شده اند. به راحتی می توان فهمید که آیا روی هر یک از اتمهای کلر دایره ای می زنید یا خیر.

پیوند کووالانسی فقط توسط یک جفت الکترون واقع در بین اتم ها تشکیل می شود. به آن یک جفت تقسیم شده می گویند. جفت های باقی مانده الکترون را جفت های منفرد می نامند. آنها پوسته ها را پر می کنند و در اتصال شرکت نمی کنند.

اتم ها در نتیجه اجتماعی شدن بسیاری از الکترون ها پیوندهای شیمیایی ایجاد می کنند تا پیکربندی الکترونیکی مشابه پیکربندی الکترونیکی کامل اتمهای عناصر نجیب بدست آورند.

طبق نظریه لوئیس و قاعده هشت ، پیوند بین اتم ها می تواند نه لزوماً در یک ، بلکه در دو یا حتی سه جفت تقسیم شده نیز انجام شود ، در صورت اقتضای قاعده هشت تایی. به چنین پیوندهایی دو و سه گانه گفته می شود.

به عنوان مثال ، اکسیژن تنها هنگامی که دو جفت تقسیم شده بین اتمها قرار می گیرد می تواند یک مولکول دیاتومیک با یک هشت الکترون برای هر اتم تشکیل دهد:

اتم های نیتروژن (2s 2 2p 3 در آخرین پوسته) نیز به یک مولکول دیاتومیک متصل می شوند ، اما برای سازماندهی یک هشتتایی الکترون ، آنها باید سه جفت تقسیم شده را بین خود ترتیب دهند:

نتیجه گیری: یک پیوند کوالانسی غیر قطبی بین اتمهای دارای الکترونگاتیویته یکسان ، یعنی بین اتمهای یک عنصر شیمیایی - یک غیر فلز ، بوجود می آید.

به عنوان مثال: در مولکول های H 2 Cl 2 N 2 P 4 Br 2 - یک پیوند غیر قطبی کووالانسی.

پیوند کووالانسی

پیوند کووالانسی قطبی واسطه ای است بین یک پیوند کاملا کووالانسی و یک پیوند یونی. درست مانند یونی ، فقط بین دو اتم از انواع مختلف بوجود می آید.

به عنوان مثال ، تشکیل آب را در واکنش بین اتم های هیدروژن (1 \u003d Z) و اکسیژن (8 \u003d Z) در نظر بگیرید. برای این منظور مناسب است که ابتدا فرمولهای الکترونیکی پوسته های بیرونی هیدروژن (1s 1) و اکسیژن (... 2s 2 2p 4) را یادداشت کنید.

به نظر می رسد که برای این منظور دقیقاً دو اتم هیدروژن در هر اتم اکسیژن لازم است. با این حال ، طبیعت به گونه ای است که خواص گیرنده اتم اکسیژن از اتم هیدروژن بالاتر است (در مورد دلایل این امر - کمی بعد). بنابراین ، جفت های الکترون پیوندی در فرمول لوئیس برای آب کمی به سمت هسته اتم اکسیژن جابجا می شوند. پیوند در مولکول آب کووالانسی قطبی است و بارهای مثبت و منفی جزئی روی اتم ها ظاهر می شود.

نتیجه گیری: یک پیوند قطبی کووالانسی بین اتمهای با الکترونگاتیویته مختلف ، یعنی بین اتمهای عناصر شیمیایی مختلف - غیر فلزات ایجاد می شود.

به عنوان مثال: در مولکول های HCl ، H 2 S ، NH 3 ، P 2 O 5 ، CH4 - یک پیوند قطبی کووالانسی.

فرمول های ساختاری

در حال حاضر رسم است که جفت الکترون (یعنی پیوندهای شیمیایی) بین اتم ها با خط تیره به تصویر کشیده می شود.هر فاصله بین آنها یک جفت الکترون مشترک است. در این حالت ، مولکول هایی که از قبل برای ما آشنا هستند به این شکل هستند:

به فرمول هایی که دارای فاصله بین اتم ها هستند فرمول های ساختاری گفته می شود. بیشتر اوقات ، فرمول های ساختاری نشان دهنده جفت های منفرد الکترون نیستند

فرمول های ساختاری برای به تصویر کشیدن مولکول ها بسیار مناسب هستند: آنها به وضوح نشان می دهند که چگونه اتم ها به کدام ترتیب ، با چه پیوندی به یکدیگر متصل می شوند.

یک جفت اتصال الکترون در فرمول های لوئیس همان فرمول ساختاری یک خط تیره است.

اوراق قرضه دو و سه برابر یک نام مشترک دارند - اوراق قرضه چندگانه. همچنین گفته می شود که مولکول نیتروژن دارای پیوند سه است. در یک مولکول اکسیژن ، ترتیب پیوند دو است. ترتیب پیوند در مولکول های هیدروژن و کلر یکسان است. هیدروژن و کلر دیگر چند پیوندی ندارند بلکه یک پیوند ساده دارند.

ترتیب پیوند تعداد جفت های مشترک مشترک بین دو اتم پیوندی است. سفارش پیوند بالاتر از سه اتفاق نمی افتد.