Konsep ikatan kimia tidak kurang pentingnya dalam pelbagai bidang kimia sebagai sains. Ini disebabkan oleh fakta bahawa ia adalah dengan bantuannya bahawa atom individu dapat bergabung menjadi molekul, membentuk semua jenis bahan, yang, pada gilirannya, adalah subjek penyelidikan kimia.

Kepelbagaian atom dan molekul dikaitkan dengan kemunculan pelbagai jenis ikatan antara mereka. Kelas molekul yang berbeza dicirikan oleh ciri-ciri pengedaran elektron mereka sendiri, dan oleh itu jenis ikatan mereka sendiri.

Konsep asas

Ikatan kimia dipanggil satu set interaksi yang membawa kepada ikatan atom dengan pembentukan zarah stabil struktur yang lebih kompleks (molekul, ion, radikal), serta agregat (kristal, gelas, dll.). Sifat interaksi ini adalah bersifat elektrik, dan ia timbul semasa pengagihan elektron valens dalam mendekati atom.

Valence diterima namakan keupayaan atom membentuk bilangan ikatan tertentu dengan atom lain. Dalam sebatian ionik, bilangan elektron yang diserahkan atau diperoleh diambil sebagai nilai valens. Dalam sebatian kovalen ia adalah sama dengan bilangan pasangan elektron yang dikongsi.

Di bawah tahap pengoksidaan difahami sebagai bersyarat cas yang boleh ada pada atom jika semua ikatan kovalen polar adalah bersifat ionik.

Kepelbagaian sambungan dipanggil bilangan pasangan elektron yang dikongsi antara atom yang dipertimbangkan.

Ikatan yang dipertimbangkan dalam pelbagai cabang kimia boleh dibahagikan kepada dua jenis ikatan kimia: ikatan yang membawa kepada pembentukan bahan baru (intramolekul) , Dan yang berlaku di antara molekul (antara molekul).

Ciri komunikasi asas

Tenaga komunikasi ialah tenaga yang diperlukan untuk memecahkan semua ikatan sedia ada dalam molekul. Ia juga merupakan tenaga yang dibebaskan semasa pembentukan ikatan.

Panjang pautan ialah jarak antara nukleus atom yang bersebelahan dalam molekul di mana daya tarikan dan tolakan adalah seimbang.

Kedua-dua ciri ikatan kimia antara atom adalah ukuran kekuatannya: semakin pendek panjang dan semakin besar tenaga, semakin kuat ikatan.

Sudut ikatan adalah kebiasaan untuk memanggil sudut antara garis yang diwakili melalui arah komunikasi melalui nukleus atom.

Kaedah untuk menerangkan sambungan

Dua pendekatan yang paling biasa untuk menerangkan ikatan kimia, yang dipinjam daripada mekanik kuantum:

Kaedah orbital molekul. Dia melihat molekul itu sebagai koleksi elektron dan nukleus atom, dengan setiap elektron individu bergerak dalam bidang tindakan semua elektron dan nukleus lain. Molekul mempunyai struktur orbit, dan semua elektronnya diedarkan dalam orbit ini. Kaedah ini juga dipanggil MO LCAO, yang bermaksud "gabungan orbital molekul - linear

Kaedah ikatan valensi. Mewakili molekul sebagai sistem dua orbital molekul pusat. Selain itu, setiap daripada mereka sepadan dengan satu ikatan antara dua atom jiran dalam molekul. Kaedah ini adalah berdasarkan peruntukan berikut:

1. Pembentukan ikatan kimia dilakukan oleh sepasang elektron yang mempunyai putaran bertentangan, yang terletak di antara dua atom yang dimaksudkan. Pasangan elektron yang terbentuk tergolong dalam dua atom yang sama.
2. Bilangan ikatan yang dibentuk oleh satu atau atom lain adalah sama dengan bilangan elektron tidak berpasangan di dalam tanah dan keadaan teruja.
3. Jika pasangan elektron tidak mengambil bahagian dalam pembentukan ikatan, maka mereka dipanggil pasangan tunggal.

Keelektronegatifan

Jenis ikatan kimia dalam bahan boleh ditentukan berdasarkan perbezaan nilai elektronegativiti atom konstituennya. Di bawah keelektronegatifan memahami keupayaan atom untuk menarik pasangan elektron yang dikongsi (awan elektron), yang membawa kepada polarisasi ikatan.

wujud pelbagai cara penentuan nilai keelektronegatifan unsur kimia. Walau bagaimanapun, yang paling banyak digunakan ialah skala berdasarkan data termodinamik, yang dicadangkan pada tahun 1932 oleh L. Pauling.

Semakin besar perbezaan keelektronegatifan atom, semakin ketara keionannya. Sebaliknya, nilai elektronegativiti yang sama atau serupa menunjukkan sifat kovalen ikatan. Dalam erti kata lain, adalah mungkin untuk menentukan secara matematik apakah ikatan kimia yang diperhatikan dalam molekul tertentu. Untuk melakukan ini, anda perlu mengira ΔХ - perbezaan keelektronegatifan atom menggunakan formula: ΔХ=|Х 1 -X 2 |.

• Jika ΔХ>1.7, maka ikatannya adalah ion.
• Jika 0.5≤ΔХ≤1.7, maka ikatan kovalen adalah polar.
• Jika ΔХ=0 atau berhampiran dengannya, maka ikatan itu dikelaskan sebagai kovalen nonpolar.

Ikatan ionik

Ikatan ionik ialah ikatan yang muncul di antara ion atau disebabkan penarikan lengkap pasangan elektron sepunya oleh salah satu atom. Dalam bahan, jenis ikatan kimia ini dijalankan oleh daya tarikan elektrostatik.

Ion ialah zarah bercas yang terbentuk daripada atom dengan memperoleh atau kehilangan elektron. Jika atom menerima elektron, ia memperoleh cas negatif dan menjadi anion. Jika atom melepaskan elektron valens, ia menjadi zarah bercas positif yang dipanggil kation.

Ia adalah ciri sebatian yang dibentuk oleh interaksi atom logam biasa dengan atom bukan logam biasa. Sebab utama proses ini adalah keinginan atom untuk memperoleh konfigurasi elektronik yang stabil. Dan untuk ini, logam biasa dan bukan logam perlu memberi atau menerima hanya 1-2 elektron, yang mereka lakukan dengan mudah.

Mekanisme pembentukan ikatan kimia ionik dalam molekul secara tradisinya dipertimbangkan menggunakan contoh interaksi natrium dan klorin. Atom logam alkali dengan mudah melepaskan elektron, ditarik oleh atom halogen. Akibatnya, kation Na + dan anion Cl - terbentuk, yang dipegang bersama oleh tarikan elektrostatik.

Tiada ikatan ionik yang ideal. Walaupun dalam sebatian sedemikian, yang sering dikelaskan sebagai ionik, pemindahan terakhir elektron dari atom ke atom tidak berlaku. Pasangan elektron yang terbentuk masih kekal dalam penggunaan biasa. Oleh itu, mereka bercakap tentang tahap keionisasian ikatan kovalen.

Ikatan ionik dicirikan oleh dua sifat utama yang berkaitan antara satu sama lain:

• tidak berarah, i.e. medan elektrik di sekeliling ion ia mempunyai bentuk sfera;
• tak tepu, iaitu, bilangan ion bercas bertentangan yang boleh diletakkan di sekeliling mana-mana ion, ditentukan oleh saiznya.

Ikatan kimia kovalen

Ikatan yang terbentuk oleh pertindihan awan elektron atom bukan logam, iaitu, dijalankan oleh pasangan elektron biasa, dipanggil ikatan kovalen. Bilangan pasangan elektron yang dikongsi menentukan kepelbagaian ikatan. Oleh itu, atom hidrogen disambungkan oleh ikatan H··H tunggal, dan atom oksigen membentuk ikatan berganda O::O.

Terdapat dua mekanisme untuk pembentukannya:

• Pertukaran - setiap atom mewakili satu elektron untuk membentuk pasangan sepunya: A· + ·B = A:B, manakala orbital atom luar, di mana satu elektron terletak, mengambil bahagian dalam ikatan.
• Penerima penderma - untuk membentuk ikatan, salah satu atom (penderma) menyediakan sepasang elektron, dan yang kedua (penerima) menyediakan orbital bebas untuk penempatannya: A + : B = A: B.

Cara awan elektron bertindih semasa pembentukan ikatan kimia kovalen juga berbeza.

1. Langsung. Kawasan pertindihan awan terletak pada garis khayalan lurus yang menghubungkan nukleus atom yang berkenaan. Dalam kes ini, ikatan σ terbentuk. Jenis ikatan kimia yang berlaku dalam kes ini bergantung kepada jenis awan elektron yang bertindih: ikatan s-s, s-p, p-p, s-d atau p-d σ. Dalam zarah (molekul atau ion), hanya satu ikatan σ yang mungkin antara dua atom yang berjiran.
2. sisi. Ia dijalankan pada kedua-dua belah garis yang menghubungkan nukleus atom. Ini adalah bagaimana ikatan π terbentuk, dan varietinya juga mungkin: p-p, p-d, d-d. Ikatan π tidak pernah terbentuk secara berasingan daripada ikatan σ ia boleh berlaku dalam molekul yang mengandungi ikatan berganda (berganda dan rangkap tiga).

Sifat ikatan kovalen

Mereka menentukan sifat kimia dan fizikal sebatian. Sifat utama mana-mana ikatan kimia dalam bahan ialah kejuruteraan, kekutuban dan kebolehpolaran, serta ketepuan.

Fokus sambungan ditentukan oleh ciri-ciri struktur molekul bahan dan bentuk geometri molekulnya. Intipatinya ialah pertindihan awan elektron terbaik mungkin dengan orientasi tertentu di angkasa. Pilihan untuk pembentukan ikatan σ- dan π telah dibincangkan di atas.

Di bawah ketepuan memahami keupayaan atom untuk membentuk bilangan ikatan kimia tertentu dalam molekul. Bilangan ikatan kovalen bagi setiap atom dihadkan oleh bilangan orbital luar.

Kekutuban ikatan bergantung pada perbezaan nilai keelektronegatifan atom. Keseragaman taburan elektron antara nukleus atom bergantung padanya. Mengikut ciri ini, ikatan kovalen boleh menjadi polar atau nonpolar.

• Jika pasangan elektron sepunya tergolong sama bagi setiap atom dan terletak pada jarak yang sama dari nukleusnya, maka ikatan kovalen adalah bukan kutub.
• Jika sepasang elektron sepunya disesarkan ke arah nukleus salah satu atom, maka ikatan kimia polar kovalen terbentuk.

Kebolehularan dinyatakan dengan anjakan elektron ikatan di bawah pengaruh luaran medan elektrik, yang mungkin milik zarah lain, ikatan jiran dalam molekul yang sama, atau berasal dari sumber luar medan elektromagnet. Oleh itu, ikatan kovalen di bawah pengaruhnya boleh mengubah kekutubannya.

Dengan penghibridan orbital yang kami maksudkan ialah perubahan dalam bentuknya semasa ikatan kimia. Ini adalah perlu untuk mencapai pertindihan yang paling berkesan. Jenis hibridisasi berikut wujud:

• sp3. Satu s dan tiga orbital p membentuk empat orbital "hibrid" dengan bentuk yang sama. Secara luaran ia menyerupai tetrahedron dengan sudut antara paksi 109°.
• sp2. Satu s- dan dua orbital p membentuk segi tiga rata dengan sudut antara paksi 120°.
• sp. Satu s- dan satu orbital p membentuk dua orbital "hibrid" dengan sudut antara paksinya 180°.

Ciri khas struktur atom logam ialah jejarinya yang agak besar dan kehadiran sejumlah kecil elektron dalam orbital luar. Akibatnya, dalam unsur kimia tersebut ikatan antara nukleus dan elektron valens agak lemah dan mudah putus.

logam Ikatan ialah interaksi antara atom logam dan ion yang berlaku dengan bantuan elektron terdelokalisasi.

Dalam zarah logam, elektron valens dengan mudah boleh meninggalkan orbital luar, serta menduduki kedudukan kosong di atasnya. Oleh itu, pada momen masa yang berbeza zarah yang sama boleh menjadi atom dan ion. Elektron yang terlepas daripadanya bergerak bebas di seluruh isipadu kekisi kristal dan menjalankan ikatan kimia.

Ikatan jenis ini mempunyai persamaan dengan ikatan ionik dan kovalen. Sama seperti ikatan ion, ikatan logam memerlukan ion untuk wujud. Tetapi jika kation dan anion diperlukan untuk menjalankan interaksi elektrostatik dalam kes pertama, maka dalam kes kedua peranan zarah bercas negatif dimainkan oleh elektron. Apabila membandingkan ikatan logam dengan ikatan kovalen, kedua-duanya memerlukan elektron yang dikongsi untuk terbentuk. Walau bagaimanapun, tidak seperti ikatan kimia kutub, ia tidak disetempat di antara dua atom, tetapi tergolong dalam semua zarah logam dalam kekisi kristal.

Ikatan logam bertanggungjawab untuk sifat khas hampir semua logam:

• keplastikan hadir disebabkan oleh kemungkinan anjakan lapisan atom dalam kekisi kristal yang dipegang oleh gas elektron;
• kilauan logam, yang diperhatikan kerana pantulan sinar cahaya daripada elektron (dalam keadaan serbuk tidak ada kekisi kristal dan, oleh itu, elektron bergerak melaluinya);
• kekonduksian elektrik, yang dijalankan oleh aliran zarah bercas, dan dalam dalam kes ini elektron kecil bergerak bebas di antara ion logam besar;
• kekonduksian terma diperhatikan kerana keupayaan elektron untuk memindahkan haba.

Ikatan kimia jenis ini kadangkala dipanggil perantaraan antara interaksi kovalen dan antara molekul. Jika atom hidrogen mempunyai ikatan dengan salah satu unsur yang sangat elektronegatif (seperti fosforus, oksigen, klorin, nitrogen), maka ia mampu membentuk ikatan tambahan, dipanggil ikatan hidrogen.

Ia jauh lebih lemah daripada semua jenis ikatan yang dibincangkan di atas (tenaga tidak lebih daripada 40 kJ/mol), tetapi ia tidak boleh diabaikan. Inilah sebab mengapa ikatan kimia hidrogen muncul sebagai garis putus-putus dalam rajah.

Kejadian ikatan hidrogen adalah mungkin disebabkan oleh interaksi elektrostatik penderma-penerima serentak. Perbezaan besar dalam nilai elektronegativiti membawa kepada kemunculan lebihan ketumpatan elektron pada O, N, F dan atom lain, serta kekurangannya pada atom hidrogen. Sekiranya tiada ikatan kimia sedia ada antara atom tersebut, apabila ia cukup rapat, daya tarikan diaktifkan. Dalam kes ini, proton ialah penerima pasangan elektron, dan atom kedua ialah penderma.

Ikatan hidrogen boleh berlaku di antara molekul bersebelahan, contohnya, air, asid karboksilik, alkohol, ammonia, dan dalam molekul, contohnya, asid salisilik.

Kehadiran ikatan hidrogen antara molekul air menerangkan beberapa keunikannya ciri-ciri fizikal:

• Nilai kapasiti haba, pemalar dielektrik, takat didih dan lebur, mengikut pengiraan, harus jauh lebih rendah daripada yang sebenar, yang dijelaskan oleh ketersambungan molekul dan keperluan untuk menggunakan tenaga untuk memecahkan ikatan hidrogen antara molekul.
• Tidak seperti bahan lain, isipadu air meningkat apabila suhu menurun. Ini berlaku disebabkan oleh fakta bahawa molekul menduduki kedudukan tertentu dalam struktur kristal ais dan bergerak menjauhi satu sama lain mengikut panjang ikatan hidrogen.

Sambungan ini memainkan peranan khas untuk organisma hidup, kerana kehadirannya dalam molekul protein menentukan struktur khas mereka, dan oleh itu sifatnya. selain itu, asid nukleik, membentuk heliks berganda DNA, juga disambungkan oleh ikatan hidrogen.

Ikatan dalam kristal

Majoriti yang memberangsangkan pepejal mempunyai kekisi kristal - susunan khas bersama zarah yang membentuknya. Dalam kes ini, periodicity tiga dimensi diperhatikan, dan atom, molekul atau ion terletak di nod, yang disambungkan oleh garis khayalan. Bergantung pada sifat zarah-zarah ini dan hubungan antara mereka, semua struktur kristal dibahagikan kepada atom, molekul, ionik dan logam.

Nod kekisi kristal ionik mengandungi kation dan anion. Lebih-lebih lagi, setiap daripada mereka dikelilingi oleh bilangan ion yang ditentukan dengan ketat dengan hanya cas yang bertentangan. Contoh biasa ialah natrium klorida (NaCl). Mereka cenderung mempunyai takat lebur dan kekerasan yang tinggi kerana mereka memerlukan banyak tenaga untuk terurai.

Pada nod kekisi kristal molekul terdapat molekul bahan yang dibentuk oleh ikatan kovalen (contohnya, I 2). Mereka disambungkan antara satu sama lain oleh interaksi van der Waals yang lemah, dan oleh itu struktur sedemikian mudah dimusnahkan. Sebatian sedemikian mempunyai takat didih dan lebur yang rendah.

Kekisi kristal atom dibentuk oleh atom unsur kimia dengan nilai valensi tinggi. Mereka disambungkan oleh ikatan kovalen yang kuat, yang bermaksud bahan-bahannya berbeza suhu tinggi mendidih, cair dan kekerasan yang hebat. Contohnya ialah berlian.

Oleh itu, semua jenis sambungan tersedia dalam bahan kimia, mempunyai ciri tersendiri, yang menerangkan kehalusan interaksi zarah dalam molekul dan bahan. Sifat-sifat sebatian bergantung kepada mereka. Mereka menentukan semua proses yang berlaku dalam persekitaran.

.

Anda tahu bahawa atom boleh bergabung antara satu sama lain untuk membentuk kedua-dua bahan mudah dan kompleks. Dalam kes ini, pelbagai jenis ikatan kimia: ionik, kovalen (non-polar dan polar), logam dan hidrogen. Salah satu sifat paling penting bagi atom unsur yang menentukan jenis ikatan yang terbentuk di antara mereka - ionik atau kovalen - Ini ialah elektronegativiti, i.e. keupayaan atom dalam sebatian untuk menarik elektron.

Penilaian kuantitatif bersyarat bagi elektronegativiti diberikan oleh skala elektronegativiti relatif.

Dalam tempoh terdapat kecenderungan umum untuk keelektronegatifan unsur meningkat, dan dalam kumpulan - untuk penurunannya. Unsur-unsur disusun dalam satu baris mengikut keelektronegatifan mereka, berdasarkan keelektronegatifan unsur-unsur yang terletak dalam tempoh yang berbeza boleh dibandingkan.

Jenis ikatan kimia bergantung pada berapa besar perbezaan nilai keelektronegatifan atom penghubung unsur. Semakin banyak atom unsur yang membentuk ikatan berbeza dalam keelektronegatifan, semakin polar ikatan kimia. Adalah mustahil untuk melukis sempadan yang tajam antara jenis ikatan kimia. Dalam kebanyakan sebatian, jenis ikatan kimia adalah perantaraan; sebagai contoh, ikatan kimia kovalen yang sangat polar adalah hampir dengan ikatan ionik. Bergantung pada kes-kes pengehad yang mana satu ikatan kimia lebih rapat sifatnya, ia diklasifikasikan sebagai sama ada ikatan kutub ionik atau kovalen.

Ikatan ionik terbentuk oleh interaksi atom yang berbeza secara mendadak antara satu sama lain dalam keelektronegatifan. Sebagai contoh, logam tipikal litium (Li), natrium (Na), kalium (K), kalsium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba) membentuk ikatan ionik dengan bukan logam biasa, terutamanya halogen.

Selain halida logam alkali, ikatan ion juga terbentuk dalam sebatian seperti alkali dan garam. Contohnya, dalam natrium hidroksida (NaOH) dan natrium sulfat (Na 2 SO 4) ikatan ionik hanya wujud di antara atom natrium dan oksigen (ikatan selebihnya ialah kovalen polar).

Apabila atom dengan keelektronegatifan yang sama berinteraksi, molekul dengan ikatan nonpolar kovalen terbentuk. Ikatan sedemikian wujud dalam molekul bahan ringkas berikut: H 2, F 2, Cl 2, O 2, N 2. Ikatan kimia dalam gas ini terbentuk melalui pasangan elektron yang dikongsi, i.e. apabila awan elektron yang sepadan bertindih, disebabkan oleh interaksi elektron-nuklear, yang berlaku apabila atom mendekati satu sama lain.

Apabila mengarang formula elektronik bahan, perlu diingat bahawa setiap pasangan elektron biasa adalah imej konvensional peningkatan ketumpatan elektron hasil daripada pertindihan awan elektron yang sepadan.

Apabila atom berinteraksi, nilai keelektronegatifan yang berbeza, tetapi tidak secara mendadak, pasangan elektron biasa beralih kepada atom yang lebih elektronegatif. Ini adalah jenis ikatan kimia yang paling biasa, terdapat dalam kedua-dua sebatian bukan organik dan organik.

Ikatan kovalen juga merangkumi sepenuhnya ikatan yang dibentuk oleh mekanisme penerima penderma, contohnya dalam ion hidronium dan ammonium.

Sambungan logam.

Ikatan yang terbentuk hasil daripada interaksi elektron yang agak bebas dengan ion logam dipanggil ikatan logam. Ikatan jenis ini adalah ciri bahan mudah - logam.

Intipati proses pembentukan ikatan logam adalah seperti berikut: atom logam mudah melepaskan elektron valens dan bertukar menjadi ion bercas positif. Elektron yang relatif bebas, terlepas daripada atom, bergerak antara ion logam positif. Ikatan logam timbul di antara mereka, iaitu Elektron, seolah-olah, menyemen ion positif kekisi kristal logam.

Ikatan hidrogen.

Ikatan yang terbentuk antara atom hidrogen satu molekul dan atom unsur elektronegatif kuat(O,N,F) molekul lain dipanggil ikatan hidrogen.

Persoalannya mungkin timbul: mengapa hidrogen membentuk ikatan kimia tertentu?

Ini dijelaskan oleh fakta bahawa jejari atom hidrogen adalah sangat kecil. Di samping itu, apabila hidrogen disesarkan atau melepaskan sepenuhnya elektron tunggalnya, ia memperoleh yang agak tinggi caj positif, yang disebabkan oleh hidrogen satu molekul berinteraksi dengan atom unsur elektronegatif yang mempunyai cas negatif separa yang masuk ke dalam komposisi molekul lain (HF, H 2 O, NH 3).

Mari lihat beberapa contoh. Biasanya kita menggambarkan komposisi air formula kimia H 2 O. Walau bagaimanapun, ini tidak sepenuhnya tepat. Adalah lebih tepat untuk menyatakan komposisi air dengan formula (H 2 O)n, di mana n = 2,3,4, dsb. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa molekul air individu disambungkan antara satu sama lain melalui ikatan hidrogen .

Ikatan hidrogen biasanya dilambangkan dengan titik. Ia jauh lebih lemah daripada ikatan ionik atau kovalen, tetapi lebih kuat daripada interaksi antara molekul biasa.

Kehadiran ikatan hidrogen menerangkan peningkatan isipadu air dengan penurunan suhu. Ini disebabkan oleh fakta bahawa apabila suhu menurun, molekul menjadi lebih kuat dan oleh itu ketumpatan "pembungkusan" mereka berkurangan.

Apabila mengkaji kimia organik, persoalan berikut timbul: mengapa takat didih alkohol jauh lebih tinggi daripada hidrokarbon yang sepadan? Ini dijelaskan oleh fakta bahawa ikatan hidrogen juga terbentuk antara molekul alkohol.

Peningkatan takat didih alkohol juga berlaku disebabkan oleh pembesaran molekulnya.

Ikatan hidrogen juga merupakan ciri-ciri yang lain sebatian organik(fenol, asid karboksilik, dll.). Daripada kursus dalam kimia organik dan biologi am, anda tahu bahawa kehadiran ikatan hidrogen menerangkan struktur sekunder protein, struktur heliks berganda DNA, iaitu fenomena pelengkap.

Topik Pengekod Peperiksaan Negeri Bersatu: Ikatan kimia kovalen, jenis dan mekanisme pembentukannya. Ciri-ciri ikatan kovalen (kekutuban dan tenaga ikatan). Ikatan ionik. Sambungan logam. Ikatan hidrogen

Ikatan kimia intramolekul

Pertama, mari kita lihat ikatan yang timbul antara zarah dalam molekul. Sambungan sedemikian dipanggil intramolekul.

Ikatan kimia antara atom unsur kimia mempunyai sifat elektrostatik dan terbentuk kerana interaksi elektron luar (valens)., dalam lebih kurang darjah dipegang oleh nukleus bercas positif atom terikat.

Konsep utama di sini ialah ELEKTRONEGATIVITI. Inilah yang menentukan jenis ikatan kimia antara atom dan sifat ikatan ini.

ialah keupayaan atom untuk menarik (memegang) luaran(valensi) elektron. Keelektronegatifan ditentukan oleh tahap tarikan elektron luar ke nukleus dan bergantung terutamanya pada jejari atom dan cas nukleus.

Keelektronegatifan sukar ditentukan dengan jelas. L. Pauling menyusun jadual elektronegativiti relatif (berdasarkan tenaga ikatan molekul diatomik). Unsur yang paling elektronegatif ialah fluorin dengan makna 4 .

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa dalam sumber yang berbeza anda boleh menemui skala dan jadual nilai elektronegativiti yang berbeza. Ini tidak perlu dibimbangkan, kerana pembentukan ikatan kimia memainkan peranan atom, dan ia adalah lebih kurang sama dalam mana-mana sistem.

Jika salah satu atom dalam ikatan kimia A:B menarik elektron dengan lebih kuat, maka pasangan elektron bergerak ke arahnya. Lebih banyak perbezaan keelektronegatifan atom, semakin banyak pergeseran pasangan elektron.

Jika elektronegativiti atom yang berinteraksi adalah sama atau lebih kurang sama: EO(A)≈EO(B), maka pasangan elektron sepunya tidak beralih kepada mana-mana atom: A: B. Sambungan ini dipanggil kovalen nonpolar.

Jika keelektronegatifan atom yang berinteraksi berbeza, tetapi tidak terlalu banyak (perbezaan keelektronegatifan adalah lebih kurang dari 0.4 hingga 2: 0,4<ΔЭО<2 ), maka pasangan elektron disesarkan ke salah satu atom. Sambungan ini dipanggil polar kovalen .

Jika elektronegativiti atom yang berinteraksi berbeza dengan ketara (perbezaan keelektronegatifan lebih besar daripada 2: ΔEO>2), maka salah satu elektron hampir sepenuhnya dipindahkan ke atom lain, dengan pembentukan ion. Sambungan ini dipanggil ionik.

Jenis asas ikatan kimia − kovalen, ionik Dan logam komunikasi. Mari kita lihat mereka dengan lebih dekat.

Ikatan kimia kovalen

Ikatan kovalen – ia adalah ikatan kimia , terbentuk kerana pembentukan pasangan elektron sepunya A:B . Lebih-lebih lagi, dua atom bertindih orbital atom. Ikatan kovalen terbentuk melalui interaksi atom dengan perbezaan kecil dalam keelektronegatifan (biasanya antara dua bukan logam) atau atom satu unsur.

Sifat asas ikatan kovalen

• fokus,
• ketepuan,
• kekutuban,
• kebolehpolaran.

Sifat ikatan ini mempengaruhi sifat kimia dan fizikal bahan.

Arah komunikasi mencirikan struktur kimia dan bentuk bahan. Sudut antara dua ikatan dipanggil sudut ikatan. Sebagai contoh, dalam molekul air sudut ikatan H-O-H ialah 104.45 o, oleh itu molekul air adalah polar, dan dalam molekul metana sudut ikatan H-C-H ialah 108 o 28′.

Ketepuan ialah keupayaan atom untuk membentuk bilangan ikatan kimia kovalen yang terhad. Bilangan ikatan yang boleh dibentuk oleh atom dipanggil.

Kekutuban ikatan berlaku disebabkan oleh pengagihan ketumpatan elektron yang tidak sekata antara dua atom dengan keelektronegatifan yang berbeza. Ikatan kovalen terbahagi kepada polar dan nonpolar.

Kebolehularan sambungan adalah keupayaan elektron ikatan untuk beralih di bawah pengaruh medan elektrik luar(khususnya, medan elektrik zarah lain). Kebolehpolaran bergantung pada mobiliti elektron. Semakin jauh elektron dari nukleus, semakin mudah ia bergerak, dan oleh itu molekulnya lebih terpolarisasi.

Ikatan kimia nonpolar kovalen

Terdapat 2 jenis ikatan kovalen - POLAR Dan BUKAN POLAR .

Contoh . Mari kita pertimbangkan struktur molekul hidrogen H2. Setiap atom hidrogen dalam aras tenaga luarnya membawa 1 elektron tidak berpasangan. Untuk memaparkan atom, kami menggunakan struktur Lewis - ini ialah gambar rajah struktur tahap tenaga luar atom, apabila elektron ditunjukkan oleh titik. Model struktur titik Lewis agak membantu apabila bekerja dengan unsur-unsur tempoh kedua.

H. + . H = H:H

Oleh itu, molekul hidrogen mempunyai satu pasangan elektron yang dikongsi dan satu ikatan kimia H–H. Pasangan elektron ini tidak beralih kepada mana-mana atom hidrogen, kerana Atom hidrogen mempunyai keelektronegatifan yang sama. Sambungan ini dipanggil kovalen nonpolar .

Ikatan nonpolar (simetri) kovalen ialah ikatan kovalen yang dibentuk oleh atom dengan keelektronegatifan yang sama (biasanya bukan logam yang sama) dan, oleh itu, dengan taburan seragam ketumpatan elektron antara nukleus atom.

Momen dipol bagi ikatan bukan kutub ialah 0.

Contoh: H 2 (H-H), O 2 (O=O), S 8.

Ikatan kimia polar kovalen

Ikatan polar kovalen ialah ikatan kovalen yang berlaku antara atom dengan keelektronegatifan yang berbeza (biasanya, pelbagai bukan logam) dan dicirikan anjakan pasangan elektron berkongsi kepada atom yang lebih elektronegatif (polarisasi).

Ketumpatan elektron dialihkan kepada atom yang lebih elektronegatif - oleh itu, cas negatif separa (δ-) muncul padanya, dan cas positif separa (δ+, delta +) muncul pada atom kurang elektronegatif.

Semakin besar perbezaan keelektronegatifan atom, semakin tinggi kekutuban sambungan dan banyak lagi momen dipol . Daya tarikan tambahan bertindak antara molekul bersebelahan dan cas berlawanan tanda, yang meningkat kekuatan komunikasi.

Kekutuban ikatan mempengaruhi sifat fizikal dan kimia sebatian. Mekanisme tindak balas dan juga kereaktifan ikatan jiran bergantung kepada kekutuban ikatan. Kekutuban sambungan sering menentukan kekutuban molekul dan dengan itu secara langsung mempengaruhi sifat fizikal seperti takat didih dan takat lebur, keterlarutan dalam pelarut polar.

Contoh: HCl, CO 2, NH 3.

Mekanisme pembentukan ikatan kovalen

Ikatan kimia kovalen boleh berlaku melalui 2 mekanisme:

1. Mekanisme pertukaran pembentukan ikatan kimia kovalen adalah apabila setiap zarah menyediakan satu elektron tidak berpasangan untuk membentuk pasangan elektron sepunya:

A . + . B= A:B

2. Pembentukan ikatan kovalen ialah mekanisme di mana salah satu zarah menyediakan pasangan elektron tunggal, dan zarah lain menyediakan orbital kosong untuk pasangan elektron ini:

A: + B= A:B

Dalam kes ini, salah satu atom menyediakan sepasang elektron tunggal ( penderma), dan atom lain menyediakan orbital kosong untuk pasangan itu ( penerima). Hasil daripada pembentukan kedua-dua ikatan, tenaga elektron berkurangan, i.e. ini bermanfaat untuk atom.

Ikatan kovalen yang dibentuk oleh mekanisme penerima-penderma tidak berbeza dalam sifat daripada ikatan kovalen lain yang dibentuk oleh mekanisme pertukaran. Pembentukan ikatan kovalen oleh mekanisme penderma-penerima adalah tipikal untuk atom sama ada dengan bilangan elektron yang besar pada tahap tenaga luar (penderma elektron), atau, sebaliknya, dengan bilangan elektron yang sangat kecil (penerima elektron). Keupayaan valens atom dibincangkan dengan lebih terperinci dalam bahagian yang sepadan.

Ikatan kovalen dibentuk oleh mekanisme penerima-penderma:

- dalam molekul karbon monoksida CO(ikatan dalam molekul adalah tiga kali ganda, 2 ikatan dibentuk oleh mekanisme pertukaran, satu oleh mekanisme penderma-penerima): C≡O;

- V ion ammonium NH 4 +, dalam ion amina organik, sebagai contoh, dalam ion metilammonium CH 3 -NH 2 + ;

- V sebatian kompleks, ikatan kimia antara atom pusat dan kumpulan ligan, contohnya, dalam ikatan natrium tetrahidroksoaluminate Na antara ion aluminium dan hidroksida;

- V asid nitrik dan garamnya- nitrat: HNO 3, NaNO 3, dalam beberapa sebatian nitrogen lain;

- dalam molekul ozon O3.

Ciri asas ikatan kovalen

Ikatan kovalen biasanya terbentuk antara atom bukan logam. Ciri-ciri utama ikatan kovalen ialah panjang, tenaga, kepelbagaian dan arah.

Kepelbagaian ikatan kimia

Kepelbagaian ikatan kimia - Ini bilangan pasangan elektron yang dikongsi antara dua atom dalam sebatian. Kepelbagaian ikatan boleh ditentukan dengan mudah daripada nilai atom yang membentuk molekul.

Sebagai contoh , dalam molekul hidrogen H 2 kepelbagaian ikatan ialah 1, kerana Setiap hidrogen mempunyai hanya 1 elektron tidak berpasangan dalam tahap tenaga luarnya, oleh itu satu pasangan elektron dikongsi terbentuk.

Dalam molekul oksigen O 2, kepelbagaian ikatan ialah 2, kerana Setiap atom pada aras tenaga luar mempunyai 2 elektron tidak berpasangan: O=O.

Dalam molekul nitrogen N2, kepelbagaian ikatan ialah 3, kerana antara setiap atom terdapat 3 elektron tidak berpasangan pada tahap tenaga luar, dan atom membentuk 3 pasangan elektron sepunya N≡N.

Panjang ikatan kovalen

Panjang ikatan kimia ialah jarak antara pusat nukleus atom yang membentuk ikatan. Ia ditentukan oleh kaedah fizikal eksperimen. Panjang ikatan boleh dianggarkan kira-kira menggunakan peraturan aditiviti, mengikut mana panjang ikatan dalam molekul AB adalah lebih kurang sama dengan separuh jumlah panjang ikatan dalam molekul A 2 dan B 2:

Panjang ikatan kimia boleh dianggarkan secara kasar mengikut jejari atom membentuk ikatan, atau dengan kepelbagaian komunikasi, jika jejari atom tidak begitu berbeza.

Apabila jejari atom yang membentuk ikatan bertambah, panjang ikatan akan bertambah.

Sebagai contoh

Apabila kepelbagaian ikatan antara atom bertambah (jejari atomnya tidak berbeza atau berbeza sedikit sahaja), panjang ikatan akan berkurangan.

Sebagai contoh . Dalam siri: C–C, C=C, C≡C, panjang ikatan berkurangan.

Tenaga komunikasi

Ukuran kekuatan ikatan kimia ialah tenaga ikatan. Tenaga komunikasi ditentukan oleh tenaga yang diperlukan untuk memutuskan ikatan dan mengeluarkan atom-atom yang membentuk ikatan itu pada jarak yang tidak terhingga antara satu sama lain.

Ikatan kovalen ialah sangat tahan lama. Tenaganya berjulat dari beberapa puluh hingga beberapa ratus kJ/mol. Semakin tinggi tenaga ikatan, semakin besar kekuatan ikatan, dan sebaliknya.

Kekuatan ikatan kimia bergantung pada panjang ikatan, kekutuban ikatan, dan kepelbagaian ikatan. Semakin lama ikatan kimia, semakin mudah ia putus, dan semakin rendah tenaga ikatan, semakin rendah kekuatannya. Semakin pendek ikatan kimia, semakin kuat, dan semakin besar tenaga ikatan.

Sebagai contoh, dalam siri sebatian HF, HCl, HBr dari kiri ke kanan, kekuatan ikatan kimia berkurangan, kerana Panjang sambungan bertambah.

Ikatan kimia ionik

Ikatan ionik ialah ikatan kimia berdasarkan tarikan elektrostatik ion.

Ion terbentuk dalam proses menerima atau menderma elektron oleh atom. Sebagai contoh, atom semua logam dengan lemah menahan elektron dari aras tenaga luar. Oleh itu, atom logam dicirikan oleh sifat pemulihan- keupayaan untuk menderma elektron.

Contoh. Atom natrium mengandungi 1 elektron pada tahap tenaga 3. Dengan mudah melepaskannya, atom natrium membentuk ion Na + yang lebih stabil, dengan konfigurasi elektron neon gas mulia Ne. Ion natrium mengandungi 11 proton dan hanya 10 elektron, jadi jumlah cas ion ialah -10+11 = +1:

+11Na) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 Na +) 2 ) 8

Contoh. Atom klorin pada tahap tenaga luar mengandungi 7 elektron. Untuk memperoleh konfigurasi atom argon lengai Ar yang stabil, klorin perlu mendapat 1 elektron. Selepas menambah elektron, ion klorin yang stabil terbentuk, yang terdiri daripada elektron. Jumlah cas ion ialah -1:

+17Cl) 2 ) 8 ) 7 + 1e = +17 Cl — ) 2 ) 8 ) 8

Catatan:

• Sifat ion berbeza dengan sifat atom!
• Ion stabil boleh terbentuk bukan sahaja atom, tetapi juga kumpulan atom. Contohnya: ion ammonium NH 4 +, ion sulfat SO 4 2-, dsb. Ikatan kimia yang terbentuk oleh ion tersebut juga dianggap sebagai ionik;
• Ikatan ionik biasanya terbentuk antara satu sama lain logam Dan bukan logam(kumpulan bukan logam);

Ion yang terhasil tertarik kerana tarikan elektrik: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

Mari kita ringkaskan secara visual perbezaan antara jenis ikatan kovalen dan ion:

Sambungan logam ialah sambungan yang terbentuk secara relatif elektron bebas antara ion logam, membentuk kekisi kristal.

Atom logam biasanya terletak pada tahap tenaga luar satu hingga tiga elektron. Jejari atom logam, sebagai peraturan, adalah besar - oleh itu, atom logam, tidak seperti bukan logam, melepaskan elektron luarnya dengan mudah, i.e. adalah agen penurunan yang kuat.

Dengan menderma elektron, atom logam bertukar menjadi ion bercas positif . Elektron yang terlepas adalah agak bebas sedang bergerak antara ion logam bercas positif. Antara zarah ini timbul sambungan, kerana elektron yang dikongsi memegang kation logam yang disusun dalam lapisan bersama-sama , sekali gus mewujudkan yang agak kuat kekisi kristal logam . Dalam kes ini, elektron terus bergerak secara huru-hara, i.e. Atom neutral baru dan kation baru sentiasa muncul.

Interaksi antara molekul

Secara berasingan, adalah wajar mempertimbangkan interaksi yang timbul antara molekul individu dalam bahan - interaksi antara molekul . Interaksi antara molekul ialah sejenis interaksi antara atom neutral di mana tiada ikatan kovalen baru muncul. Daya interaksi antara molekul telah ditemui oleh Van der Waals pada tahun 1869, dan dinamakan sempena namanya. Pasukan Van dar Waals. Pasukan Van der Waals terbahagi kepada orientasi, induksi Dan penyebaran . Tenaga interaksi antara molekul jauh lebih rendah daripada tenaga ikatan kimia.

Daya tarikan orientasi berlaku antara molekul polar (interaksi dipol-dipol). Daya ini berlaku di antara molekul polar. Interaksi induktif ialah interaksi antara molekul polar dan molekul bukan polar. Molekul nonpolar terkutub disebabkan oleh tindakan kutub, yang menghasilkan tarikan elektrostatik tambahan.

Jenis interaksi antara molekul yang istimewa ialah ikatan hidrogen. - ini adalah ikatan kimia antara molekul (atau intramolekul) yang timbul antara molekul yang mempunyai ikatan kovalen sangat polar - H-F, H-O atau H-N. Sekiranya terdapat ikatan sedemikian dalam molekul, maka antara molekul akan ada daya tarikan tambahan .

Mekanisme pendidikan ikatan hidrogen adalah sebahagian daripada elektrostatik dan sebahagian lagi penerima penderma. Dalam kes ini, penderma pasangan elektron ialah atom unsur elektronegatif kuat (F, O, N), dan penerima ialah atom hidrogen yang disambungkan kepada atom ini. Ikatan hidrogen dicirikan oleh fokus di angkasa dan ketepuan .

Ikatan hidrogen boleh ditunjukkan dengan titik: H ··· O. Semakin besar keelektronegatifan atom yang disambungkan kepada hidrogen, dan semakin kecil saiznya, semakin kuat ikatan hidrogen. Ia adalah tipikal terutamanya untuk sambungan fluorin dengan hidrogen , serta kepada oksigen dan hidrogen , kurang nitrogen dengan hidrogen .

Ikatan hidrogen berlaku antara bahan berikut:

— hidrogen fluorida HF(gas, larutan hidrogen fluorida dalam air - asid hidrofluorik), air H 2 O (wap, ais, air cecair):

— larutan ammonia dan amina organik- antara ammonia dan molekul air;

— sebatian organik yang mempunyai ikatan O-H atau N-H: alkohol, asid karboksilik, amina, asid amino, fenol, anilin dan derivatifnya, protein, larutan karbohidrat - monosakarida dan disakarida.

Ikatan hidrogen mempengaruhi sifat fizikal dan kimia bahan. Oleh itu, tarikan tambahan antara molekul menyukarkan bahan untuk mendidih. Bahan dengan ikatan hidrogen menunjukkan peningkatan yang tidak normal dalam takat didih.

Sebagai contoh Sebagai peraturan, dengan peningkatan berat molekul, peningkatan takat didih bahan diperhatikan. Walau bagaimanapun, dalam beberapa bahan H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Te kita tidak melihat perubahan linear dalam takat didih.

Iaitu, di takat didih air adalah luar biasa tinggi - tidak kurang daripada -61 o C, seperti yang ditunjukkan oleh garis lurus kepada kita, tetapi lebih banyak lagi, +100 o C. Anomali ini dijelaskan oleh kehadiran ikatan hidrogen antara molekul air. Oleh itu, dalam keadaan normal (0-20 o C) air adalah cecair mengikut keadaan fasa.

Ikatan kimia

Semua interaksi yang membawa kepada gabungan zarah kimia (atom, molekul, ion, dll.) menjadi bahan dibahagikan kepada ikatan kimia dan ikatan antara molekul (intermolecular intermolecular interactions).

Ikatan kimia- ikatan secara langsung antara atom. Terdapat ikatan ionik, kovalen dan logam.

Ikatan antara molekul- sambungan antara molekul. Ini adalah ikatan hidrogen, ikatan ion-dipol (disebabkan oleh pembentukan ikatan ini, sebagai contoh, pembentukan cangkang penghidratan ion berlaku), dipol-dipol (disebabkan oleh pembentukan ikatan ini, molekul bahan kutub digabungkan , sebagai contoh, dalam aseton cecair), dsb.

Ikatan ionik- ikatan kimia yang terbentuk akibat tarikan elektrostatik ion bercas bertentangan. Dalam sebatian binari (sebatian dua unsur), ia terbentuk apabila saiz atom terikat sangat berbeza antara satu sama lain: sesetengah atom adalah besar, yang lain adalah kecil - iaitu, sesetengah atom mudah melepaskan elektron, manakala yang lain cenderung untuk menerimanya (biasanya ini ialah atom unsur yang membentuk logam biasa dan atom unsur membentuk bukan logam biasa); keelektronegatifan atom tersebut juga sangat berbeza.
Ikatan ionik adalah tidak berarah dan tidak boleh tepu.

Ikatan kovalen- ikatan kimia yang berlaku akibat pembentukan pasangan elektron sepunya. Ikatan kovalen terbentuk antara atom-atom kecil dengan jejari yang sama atau serupa. Keadaan yang diperlukan ialah kehadiran elektron tidak berpasangan dalam kedua-dua atom terikat (mekanisme pertukaran) atau pasangan tunggal dalam satu atom dan orbital bebas dalam yang lain (mekanisme penderma-penerima):

Berdasarkan bilangan pasangan elektron yang dikongsi, ikatan kovalen dibahagikan kepada
• sederhana (bujang)- sepasang elektron,
• berganda- dua pasang elektron,
• tiga kali ganda- tiga pasang elektron.

Ikatan berganda dan rangkap tiga dipanggil ikatan berganda.

Mengikut taburan ketumpatan elektron antara atom terikat, ikatan kovalen dibahagikan kepada bukan kutub Dan polar. Ikatan non-polar terbentuk antara atom yang sama, yang polar - antara yang berbeza.

Keelektronegatifan- ukuran keupayaan atom dalam bahan untuk menarik pasangan elektron sepunya.
Pasangan elektron ikatan polar dianjak ke arah unsur yang lebih elektronegatif. Anjakan pasangan elektron itu sendiri dipanggil polarisasi ikatan. Caj separa (lebihan) yang terbentuk semasa polarisasi ditetapkan + dan -, contohnya: .

Berdasarkan sifat pertindihan awan elektron ("orbital"), ikatan kovalen dibahagikan kepada -ikatan dan -ikatan.
-Ikatan terbentuk kerana pertindihan langsung awan elektron (di sepanjang garis lurus yang menghubungkan nukleus atom), -ikatan terbentuk kerana pertindihan sisi (pada kedua-dua belah satah di mana nukleus atom terletak).

Ikatan kovalen adalah berarah dan boleh tepu, serta boleh dipolarisasi.
Model hibridisasi digunakan untuk menerangkan dan meramalkan arah bersama ikatan kovalen.

Hibridisasi orbital atom dan awan elektron- penjajaran sepatutnya orbital atom dalam tenaga, dan awan elektron dalam bentuk apabila atom membentuk ikatan kovalen.
Tiga jenis hibridisasi yang paling biasa ialah: sp-, sp 2 dan sp 3 -hibridisasi. Sebagai contoh:
sp-hibridisasi - dalam molekul C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (struktur linear);
sp 2-hibridisasi - dalam molekul C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (bentuk segi tiga rata);
sp 3-hibridisasi - dalam molekul CCl 4, SiH 4, CH 4 (bentuk tetrahedral); NH 3 (bentuk piramid); H 2 O (bentuk sudut).

Sambungan logam- ikatan kimia yang terbentuk dengan berkongsi elektron valens semua atom terikat hablur logam. Akibatnya, awan elektron tunggal kristal terbentuk, yang mudah bergerak di bawah pengaruh voltan elektrik - oleh itu kekonduksian elektrik logam yang tinggi.
Ikatan logam terbentuk apabila atom yang diikat adalah besar dan oleh itu cenderung untuk melepaskan elektron. Bahan mudah dengan ikatan logam adalah logam (Na, Ba, Al, Cu, Au, dll.), bahan kompleks adalah sebatian antara logam (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8, dll.).
Ikatan logam tidak mempunyai arah atau ketepuan. Ia juga dipelihara dalam leburan logam.

Ikatan hidrogen- ikatan antara molekul yang terbentuk akibat penerimaan separa sepasang elektron daripada atom yang sangat elektronegatif oleh atom hidrogen dengan cas separa positif yang besar. Ia terbentuk dalam kes di mana satu molekul mengandungi atom dengan pasangan elektron tunggal dan keelektronegatifan tinggi (F, O, N), dan yang lain mengandungi atom hidrogen yang terikat oleh ikatan sangat kutub kepada salah satu atom tersebut. Contoh ikatan hidrogen antara molekul:

H—O—H OH 2 , H—O—H NH 3 , H—O—H F—H, H—F H—F.

Ikatan hidrogen intramolekul wujud dalam molekul polipeptida, asid nukleik, protein, dll.

Ukuran kekuatan mana-mana ikatan ialah tenaga ikatan.
Tenaga komunikasi- tenaga yang diperlukan untuk memecahkan ikatan kimia tertentu dalam 1 mol bahan. Unit ukuran ialah 1 kJ/mol.

Tenaga ikatan ionik dan kovalen adalah susunan yang sama, tenaga ikatan hidrogen adalah susunan magnitud yang lebih rendah.

Tenaga ikatan kovalen bergantung pada saiz atom terikat (panjang ikatan) dan pada kepelbagaian ikatan. Semakin kecil atom dan semakin besar kepelbagaian ikatan, semakin besar tenaganya.

Tenaga ikatan ionik bergantung kepada saiz ion dan casnya. Semakin kecil ion dan semakin besar casnya, semakin besar tenaga pengikat.

Struktur jirim

Mengikut jenis struktur, semua bahan dibahagikan kepada molekul Dan bukan molekul. Antara bahan organik, bahan molekul mendominasi, antara bahan bukan organik, bahan bukan molekul mendominasi.

Berdasarkan jenis ikatan kimia, bahan dibahagikan kepada bahan dengan ikatan kovalen, bahan dengan ikatan ionik (bahan ionik) dan bahan dengan ikatan logam (logam).

Bahan dengan ikatan kovalen boleh menjadi molekul atau bukan molekul. Ini memberi kesan ketara kepada sifat fizikal mereka.

Bahan molekul terdiri daripada molekul yang disambungkan antara satu sama lain oleh ikatan antara molekul yang lemah, ini termasuk: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 dan bahan ringkas lain; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, polimer organik dan banyak bahan lain. Bahan-bahan ini tidak mempunyai kekuatan tinggi, mempunyai takat lebur dan didih yang rendah, tidak mengalirkan elektrik, dan sebahagian daripadanya larut dalam air atau pelarut lain.

Bahan bukan molekul dengan ikatan kovalen atau bahan atom (berlian, grafit, Si, SiO 2, SiC dan lain-lain) membentuk kristal yang sangat kuat (kecuali grafit berlapis), ia tidak larut dalam air dan pelarut lain, mempunyai kecairan yang tinggi dan takat didih, kebanyakannya tidak mengalirkan arus elektrik (kecuali grafit, yang konduktif elektrik, dan semikonduktor - silikon, germanium, dll.)

Semua bahan ionik secara semula jadi bukan molekul. Ini adalah pepejal, bahan refraktori, larutan dan leburan yang mengalirkan arus elektrik. Kebanyakannya larut dalam air. Perlu diingatkan bahawa dalam bahan ionik, kristal yang terdiri daripada ion kompleks, terdapat juga ikatan kovalen, contohnya: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 + )(NO 3-), dsb. Atom yang membentuk ion kompleks disambungkan oleh ikatan kovalen.

Logam (bahan dengan ikatan logam) sangat pelbagai dalam sifat fizikalnya. Antaranya terdapat cecair (Hg), sangat lembut (Na, K) dan logam sangat keras (W, Nb).

Ciri-ciri fizikal logam ialah kekonduksian elektrik yang tinggi (tidak seperti semikonduktor, ia berkurangan dengan peningkatan suhu), kapasiti haba yang tinggi dan kemuluran (untuk logam tulen).

Dalam keadaan pepejal, hampir semua bahan terdiri daripada kristal. Berdasarkan jenis struktur dan jenis ikatan kimia, kristal ("kekisi kristal") dibahagikan kepada atom(hablur bahan bukan molekul dengan ikatan kovalen), ionik(hablur bahan ionik), molekul(hablur bahan molekul dengan ikatan kovalen) dan logam(hablur bahan dengan ikatan logam).

Tugasan dan ujian mengenai topik "Topik 10. "Ikatan kimia. Struktur jirim."

• Jenis ikatan kimia - Struktur jirim gred 8–9

  Pelajaran: 2 Tugasan: 9 Ujian: 1

• Tugasan: 9 Ujian: 1

Selepas menyelesaikan topik ini, anda harus memahami konsep berikut: ikatan kimia, ikatan antara molekul, ikatan ionik, ikatan kovalen, ikatan logam, ikatan hidrogen, ikatan ringkas, ikatan berganda, ikatan rangkap tiga, ikatan berbilang, ikatan bukan kutub, ikatan kutub , elektronegativiti, polarisasi ikatan , - dan -ikatan, hibridisasi orbital atom, tenaga pengikat.

Anda mesti mengetahui klasifikasi bahan mengikut jenis struktur, mengikut jenis ikatan kimia, pergantungan sifat bahan ringkas dan kompleks pada jenis ikatan kimia dan jenis "kisi kristal".

Anda mesti boleh: menentukan jenis ikatan kimia dalam bahan, jenis hibridisasi, merangka gambar rajah pembentukan ikatan, menggunakan konsep keelektronegatifan, bilangan keelektronegatifan; mengetahui bagaimana keelektronegatifan berubah dalam unsur kimia tempoh yang sama dan satu kumpulan untuk menentukan kekutuban ikatan kovalen.

Selepas memastikan semua yang anda perlukan telah dipelajari, teruskan untuk menyelesaikan tugasan. Kami doakan anda berjaya.

• O. S. Gabrielyan, G. G. Lysova. Kimia darjah 11. M., Bustard, 2002.
• G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Kimia darjah 11. M., Pendidikan, 2001.

Cangkang luar semua unsur, kecuali gas mulia, TIDAK LENGKAP dan dalam proses interaksi kimia ianya SELESAI.

Ikatan kimia dibentuk oleh elektron kulit elektron luar, tetapi ia dilakukan dengan cara yang berbeza.

Terdapat tiga jenis utama ikatan kimia:

Ikatan kovalen dan jenisnya: ikatan kovalen polar dan bukan kutub;

Ikatan ionik;

Sambungan logam.

Ikatan ionik

Ikatan kimia ionik ialah ikatan yang terbentuk akibat tarikan elektrostatik kation kepada anion.

Ikatan ionik berlaku di antara atom-atom yang mempunyai nilai keelektronegatifan yang sangat berbeza antara satu sama lain, jadi pasangan elektron yang membentuk ikatan sangat berat sebelah terhadap salah satu atom, supaya ia boleh dianggap tergolong dalam atom unsur ini.

Keelektronegatifan ialah keupayaan atom unsur kimia untuk menarik elektron mereka sendiri dan elektron orang lain.

Sifat ikatan ionik, struktur dan sifat sebatian ionik dijelaskan daripada kedudukan teori elektrostatik ikatan kimia.

Pembentukan kation: M 0 - n e - = M n+

Pembentukan anion: HeM 0 + n e - = HeM n-

Contohnya: 2Na 0 + Cl 2 0 = 2Na + Cl -

Apabila natrium logam terbakar dalam klorin, akibat tindak balas redoks, kation natrium unsur elektropositif kuat dan anion unsur klorin sangat elektronegatif terbentuk.

Kesimpulan: ikatan kimia ionik terbentuk antara atom logam dan bukan logam yang sangat berbeza dalam keelektronegatifan.

Contohnya: CaF 2 KCl Na 2 O MgBr 2, dsb.

Ikatan nonpolar dan polar kovalen

Ikatan kovalen ialah ikatan atom menggunakan pasangan elektron biasa (dikongsi antara mereka).

Ikatan nonpolar kovalen

Mari kita pertimbangkan kejadian ikatan nonpolar kovalen menggunakan contoh pembentukan molekul hidrogen daripada dua atom hidrogen. Proses ini sudah menjadi tindak balas kimia biasa, kerana dari satu bahan (hidrogen atom) terbentuk yang lain - hidrogen molekul. Tanda luaran "faedah" yang bertenaga dari proses ini ialah pembebasan sejumlah besar haba.

Cangkang elektron atom hidrogen (dengan satu s-elektron untuk setiap atom) bergabung menjadi awan elektron biasa (orbital molekul), di mana kedua-dua elektron "berkhidmat" kepada nukleus, tidak kira sama ada ia adalah nukleus "kita" atau "asing". Petala elektron baru adalah serupa dengan petala elektron lengkap helium gas lengai dua elektron: 1s 2.

Dalam amalan, kaedah yang lebih mudah digunakan. Sebagai contoh, ahli kimia Amerika J. Lewis pada tahun 1916 mencadangkan menandakan elektron dengan titik di sebelah simbol unsur. Satu titik mewakili satu elektron. Dalam kes ini, pembentukan molekul hidrogen daripada atom ditulis seperti berikut:

Mari kita pertimbangkan pengikatan dua atom klorin 17 Cl (cas nuklear Z = 17) ke dalam molekul diatomik dari sudut pandangan struktur kulit elektron klorin.

Paras elektronik luar klorin mengandungi s 2 + p 5 = 7 elektron. Memandangkan elektron pada tahap yang lebih rendah tidak mengambil bahagian dalam interaksi kimia, kita akan menandakan hanya elektron tahap ketiga luar dengan titik. Elektron terluar ini (7 keping) boleh disusun dalam bentuk tiga pasangan elektron dan satu elektron tidak berpasangan.

Selepas menggabungkan elektron tidak berpasangan dua atom ke dalam molekul, pasangan elektron baru diperoleh:

Dalam kes ini, setiap atom klorin mendapati dirinya dikelilingi oleh elektron OCTET. Ini boleh dilihat dengan mudah dengan mengelilingi mana-mana atom klorin.

Ikatan kovalen hanya terbentuk oleh sepasang elektron yang terletak di antara atom. Ia dipanggil pasangan berpecah. Pasangan elektron yang tinggal dipanggil pasangan tunggal. Mereka mengisi cangkerang dan tidak mengambil bahagian dalam mengikat.

Atom membentuk ikatan kimia dengan berkongsi elektron yang mencukupi untuk memperoleh konfigurasi elektronik yang serupa dengan konfigurasi elektronik lengkap atom unsur mulia.

Menurut teori Lewis dan peraturan oktet, komunikasi antara atom boleh dilakukan tidak semestinya oleh satu, tetapi oleh dua atau bahkan tiga pasangan terbahagi, jika diperlukan oleh peraturan oktet. Ikatan sedemikian dipanggil dua kali ganda dan tiga kali ganda.

Sebagai contoh, oksigen boleh membentuk molekul diatomik dengan oktet elektron daripada setiap atom hanya apabila dua pasangan kongsi diletakkan di antara atom:

Atom nitrogen (2s 2 2p 3 pada kulit terakhir) juga terikat kepada molekul diatomik, tetapi untuk menyusun oktet elektron, mereka perlu menyusun tiga pasangan yang dikongsi antara mereka:

Kesimpulan: ikatan nonpolar kovalen berlaku antara atom dengan elektronegativiti yang sama, iaitu, antara atom unsur kimia yang sama - bukan logam.

Contohnya: dalam molekul H 2 Cl 2 N 2 P 4 Br 2 ialah ikatan nonpolar kovalen.

Ikatan kovalen

Ikatan kovalen polar adalah perantaraan antara ikatan kovalen murni dan ikatan ionik. Sama seperti ionik, ia hanya boleh timbul antara dua atom yang berlainan jenis.

Sebagai contoh, pertimbangkan pembentukan air dalam tindak balas antara atom hidrogen (Z = 1) dan oksigen (Z = 8). Untuk melakukan ini, adalah mudah untuk mula-mula menulis formula elektronik untuk kulit luar hidrogen (1s 1) dan oksigen (...2s 2 2p 4).

Ternyata untuk ini adalah perlu untuk mengambil tepat dua atom hidrogen setiap satu atom oksigen. Walau bagaimanapun, sifat semula jadi sedemikian rupa sehingga sifat penerima atom oksigen lebih tinggi daripada atom hidrogen (sebab-sebabnya akan dibincangkan kemudian). Oleh itu, pasangan elektron ikatan dalam formula Lewis untuk air sedikit beralih ke arah nukleus atom oksigen. Ikatan dalam molekul air adalah kovalen polar, dan separa cas positif dan negatif muncul pada atom.

Kesimpulan: ikatan polar kovalen berlaku antara atom dengan keelektronegatifan yang berbeza, iaitu antara atom unsur kimia yang berbeza - bukan logam.

Contohnya: dalam molekul HCl, H 2 S, NH 3, P 2 O 5, CH 4 - ikatan polar kovalen.

Formula struktur

Pada masa ini, adalah kebiasaan untuk menggambarkan pasangan elektron (iaitu, ikatan kimia) antara atom dengan sempang Setiap sempang adalah pasangan elektron yang dikongsi. Dalam kes ini, molekul yang sudah biasa kepada kita kelihatan seperti ini:

Formula dengan sengkang antara atom dipanggil formula struktur. Pasangan elektron tunggal selalunya tidak ditunjukkan dalam formula struktur.

Formula struktur sangat baik untuk menggambarkan molekul: ia menunjukkan dengan jelas bagaimana atom disambungkan antara satu sama lain, dalam susunan apa, dengan ikatan apa.

Sepasang ikatan elektron dalam formula Lewis adalah sama dengan satu sengkang dalam formula struktur.

Ikatan berganda dan rangkap tiga mempunyai nama yang sama - ikatan berbilang. Molekul nitrogen juga dikatakan mempunyai susunan ikatan tiga. Dalam molekul oksigen, susunan ikatan adalah dua. Susunan ikatan dalam molekul hidrogen dan klorin adalah sama. Hidrogen dan klorin tidak lagi mempunyai ikatan berganda, tetapi ikatan yang mudah.

Pesanan bon ialah bilangan pasangan kongsi yang dikongsi antara dua atom terikat. Perintah sambungan yang lebih tinggi daripada tiga tidak berlaku.