Znano je, da elektronske lupine vsebujejo osem zunanjih elektronov, od katerih sta dva nameščena na s- orbitale, in šest - na R-orbitale, posest povečana odpornost. Dopisujejo se inertnih plinov : neon, argon, kripton, ksenon, radon (poiščite jih v periodnem sistemu). Atom helija, ki vsebuje le dva elektrona, je še bolj stabilen. Atomi vseh drugih elementov težijo k temu, da svojo elektronsko konfiguracijo približajo elektronski konfiguraciji najbližjega inertnega plina. To je mogoče storiti na dva načina - z darovanjem ali pritrjevanjem elektronov zunanjega nivoja.

Za atom natrija, ki ima samo en neparen elektron, je bolj donosno, da ga odda, s čimer atom prejme naboj (postane ion) in pridobi elektronsko konfiguracijo inertnega plina neona.

Atomu klora manjka le en elektron do konfiguracije najbližjega inertnega plina, zato želi pridobiti elektron.

Vsak element ima v večji ali manjši meri sposobnost pritegniti elektrone, kar je številčno označeno z vrednostjo elektronegativnost... V skladu s tem večja kot je elektronegativnost elementa, močneje privlači elektrone in bolj izrazite so njegove oksidacijske lastnosti.

Želja atomov po pridobivanju stabilne elektronske lupine pojasnjuje razlog za nastanek molekul.

Opredelitev

Kemična vez- To je interakcija atomov, ki določa stabilnost kemične molekule ali kristala kot celote.

VRSTE KEMIJSKIH VEZI

Obstajajo 4 glavne vrste kemičnih vezi:

Razmislite o interakciji dveh atomov z enakimi vrednostmi elektronegativnosti, na primer dveh atomov klora. Vsak od njih ima sedem valenčnih elektronov. Pred elektronsko konfiguracijo najbližjega inertnega plina jim primanjkuje po en elektron.

Približevanje dveh atomov na določeno razdaljo vodi v nastanek skupnega elektronskega para, ki hkrati pripada obema atomoma. Ta skupni par je kemična vez. Enako se zgodi v primeru molekule vodika. Vodik ima samo en neparen elektron in mu manjka še en elektron pred konfiguracijo najbližjega inertnega plina (helija). Tako, ko se dva vodikova atoma približata drug drugemu, tvorita en skupni elektronski par.

Opredelitev

Vez med atomi nekovin, ki nastane zaradi interakcije elektronov s tvorbo skupnih elektronskih parov, se imenuje kovalentna.

Če imajo medsebojno delujoči atomi enake vrednosti elektronegativnosti, celoten elektronski par enako pripada obema atomoma, torej je na enaki razdalji od obeh atomov. Ta kovalentna vez se imenuje nepolarni.

Opredelitev

Kovalentna nepolarna vez- kemična vez med atomi nekovin z enakimi ali bližnjimi vrednostmi elektronegativnosti. V tem primeru skupni elektronski par enako pripada obema atomoma, ni opaziti premika elektronske gostote.

Kovalentna nepolarna vez poteka v preprostih nekovinskih snoveh: $ \ mathrm (O) _2, \ mathrm (N) _2, \ mathrm (Cl) _2, \ mathrm (P) _4, \ mathrm (O) _3 $. Ko medsebojno delujejo atomi z različnimi vrednostmi elektronegativnosti, na primer vodik in klor, se celoten elektronski par premakne proti atomu z večjo elektronegativnostjo, torej proti kloru. Atom klora pridobi delni negativni naboj, vodikov atom pa delno pozitiven. To je primer kovalentne polarne vezi.

Opredelitev

Vez, ki jo tvorijo nekovinski elementi z različno elektronegativnostjo, se imenuje kovalentno polarno. V tem primeru se elektronska gostota premakne proti bolj elektronegativnemu elementu.

Imenuje se molekula, v kateri sta središča pozitivnih in negativnih nabojev ločena dipol... Polarna vez poteka med atomi z različno, a ne zelo različno elektronegativnostjo, na primer med različnimi nekovinami. Primeri spojin s polarnimi kovalentnimi vezmi so spojine nekovin med seboj, pa tudi različni ioni, ki vsebujejo atome nekovin $ (\ mathrm (NO) _3–, \ mathrm (CH) _3 \ mathrm (COO) - ) $. Med organskimi snovmi je še posebej veliko kovalentnih polarnih spojin.

Če je razlika v elektronegativnosti elementov velika, ne bo prišlo le do premika elektronske gostote, temveč do popolnega prenosa elektrona z enega atoma na drugega. Poglejmo to na primeru natrijevega fluorida NaF. Kot smo videli prej, atom natrija teži k darovanju enega elektrona, atom fluora pa ga je pripravljen sprejeti. To je enostavno doseči z njihovo interakcijo, ki jo spremlja prehod elektrona.

V tem primeru atom natrija popolnoma prenese svoj elektron na atom fluora: natrij izgubi elektron in postane pozitivno nabit, klor pa pridobi elektron in postane negativno nabit.

Opredelitev

Imenuje se atomi in skupine atomov, ki nosijo naboj ioni.

V nastali molekuli - natrijevem kloridu $ Na ^ + F ^ - $ - se vez izvede zaradi elektrostatične privlačnosti nasprotno nabitih ionov. Ta povezava se imenuje ionski... Uresničuje se med tipičnimi kovinami in nekovinami, torej med atomi z zelo različnimi vrednostmi elektronegativnosti.

Opredelitev

Ionska vez nastane zaradi sil elektrostatične privlačnosti med nasprotno nabitimi ioni – kationi in anioni.

Obstaja še ena vrsta povezave - kovinski, značilno za preproste snovi - kovine. Zanj je značilna privlačnost delno ioniziranih kovinskih atomov in valenčnih elektronov, ki tvorijo en sam elektronski oblak (»elektronski plin«). Valenčni elektroni v kovinah so delokalizirani in pripadajo hkrati vsem kovinskim atomom, ki se prosto gibljejo po kristalu. Komunikacija je torej večcentrična. Pri prehodnih kovinah je kovinska vez delno kovalentna, saj jo dopolnjuje prekrivanje d-orbital pred-zunanje plasti, ki je delno napolnjena z elektroni. Kovine tvorijo kovinske kristalne rešetke. Podrobno je opisano v temi "Kovinska vez in njene značilnosti."

medmolekularne interakcije

Primer močne medmolekularne interakcije

je vodota povezava, nastane med atomom vodika ene molekule in atomom z visoko elektronegativnostjo ($ \ mathrm (F) $, $ \ mathrm (O) $, $ \ mathrm (Cl) $, $ \ mathrm (N) $). Primer vodikove vezi je interakcija molekul vode $ \ mathrm (O) _2 \ mathrm (O) ... \ mathrm (OH) _2 $, amoniaka in molekul vode $ \ mathrm (H) _3 \ mathrm (N ) ... \ mathrm (OH) _2 $, metanol in voda $ \ mathrm (CH) _3 \ mathrm (OH)… \ mathrm (OH) _2 $, pa tudi različni deli beljakovinskih molekul, polisaharidi, nukleinske kisline.

Drug primer medmolekularnih interakcij so van der Waalsove sile ki nastanejo med polarizacijo molekul in nastajanjem dipolov. Določajo vez med plastmi atomov v večplastnih kristalih (kot je struktura grafita).

Značilnosti kemijske vezi

Za kemično vez je značilno dolžina, energija, smer in nasičenost(vsak atom je sposoben tvoriti omejeno število vezi). Množičnost komunikacije je enaka številu skupnih elektronskih parov. Oblika molekul je določena z vrsto elektronskih oblakov, ki sodelujejo pri tvorbi vezi, pa tudi s prisotnostjo ali odsotnostjo osamljenih elektronskih parov. Tako je na primer molekula $ \ mathrm (CO) _2 $ linearna (ni osamljenih elektronskih parov), $ \ mathrm (H) _2 \ mathrm (O) $ in $ \ mathrm (SO) _2 $ pa sta kotni (obstajajo pari). Če imajo medsebojno delujoči atomi zelo različne vrednosti elektronegativnosti, se celoten elektronski par skoraj popolnoma premakne proti atomom z najvišjo elektronegativnostjo. Ionsko vez torej lahko obravnavamo kot omejevalni primer polarne kovalentne vezi, ko je elektron skoraj popolnoma prešel z enega atoma na drugega. V resnici nikoli ne pride do popolnega premika, torej ni popolnoma nobenih ionskih snovi. Na primer, v $ \ mathrm (NaCl) $ so dejanski naboji atomov +0,92 in –0,92, ne +1 in –1.

Ionska vez je realizirana v spojinah tipičnih kovin z nekovinami in kislinskimi ostanki, in sicer v kovinskih oksidih ($ \ mathrm (CaO) $, $ \ mathrm (Al) _2 \ mathrm (O) _3 $), alkalijah ($ \ mathrm (NaOH ) $, $ \ mathrm (Ca (OH)) _ 2 $) in soli ($ \ mathrm (NaCl) $, $ \ mathrm (K) _2 \ mathrm (S) $, $ \ mathrm (K) _2 \ mathrm ( SO) _4 $, $ \ mathrm (NH) _4 \ mathrm (Cl) $, $ \ mathrm (CH) _3 \ mathrm (NH) _3 ^ + $, $ \ mathrm (Cl ^ -) $) .

mehanizme tvorbe kemičnih vezi

Kovalentna kemična vez, njene sorte in mehanizmi nastanka. Karakterizacija kovalentne vezi (polarnost in energija vezi). Ionska vez. Kovinska vez. Vodikova vez

Nauk o kemični vezi je osnova vse teoretične kemije.

Kemično vez razumemo kot interakcijo atomov, ki jih veže v molekule, ione, radikale, kristale.

Obstajajo štiri vrste kemičnih vezi: ionske, kovalentne, kovinske in vodikove.

Razdelitev kemičnih vezi na vrste je pogojna, saj je za vse značilna določena enotnost.

Ionsko vez lahko obravnavamo kot omejevalni primer kovalentne polarne vezi.

Kovinska vez združuje kovalentno interakcijo atomov s pomočjo skupnih elektronov in elektrostatično privlačnost med temi elektroni in kovinskimi ioni.

V snoveh pogosto ni omejevalnih primerov kemičnih vezi (ali čistih kemičnih vezi).

Na primer, litijev fluorid $ LiF $ se imenuje ionske spojine. Dejansko je vez v njej 80 % $ ionska in 20 % $ kovalentna. Zato je pravilneje govoriti o stopnji polarnosti (ioničnosti) kemične vezi.

V seriji vodikovih halogenidov $ HF — HCl — HBr — HI — HАt $ se stopnja polarnosti vezi zmanjša, ker se zmanjša razlika v vrednostih elektronegativnosti atomov halogena in vodika, v vodikovem stanju pa vez postane skoraj nepolarni $ (EO (H) = 2,1; EO (At) = 2,2) $.

V istih snoveh so lahko različne vrste vezi, na primer:

1. v bazah: med atomi kisika in vodika v hidroksilnih skupinah je vez polarna kovalentna, med kovino in hidroksilno skupino pa ionska;
2. v soli kislin, ki vsebujejo kisik: med nekovinskim atomom in kisikom kislinskega ostanka - kovalentno polarno, in med kovino in kislinskim ostankom - ionsko;
3. v amonijevih, metilamonijevih solih itd.: med dušikovimi in vodikovimi atomi - kovalentno polarni, med amonijevimi ali metilamonijevimi ioni in kislim ostankom - ionski;
4. v kovinskih peroksidih (na primer $ Na_2O_2 $) je vez med atomi kisika kovalentna nepolarna, med kovino in kisikom pa ionska itd.

Različne vrste povezav lahko gredo ena v drugo:

- pri elektrolitski disociaciji kovalentnih spojin v vodi se kovalentna polarna vez spremeni v ionsko;

- ob izhlapevanju kovin se kovinska vez spremeni v kovalentno nepolarno itd.

Razlog za enotnost vseh vrst in vrst kemičnih vezi je njihova identična kemična narava - elektronsko-jedrska interakcija. Nastanek kemične vezi je v vsakem primeru posledica elektronsko-jedrne interakcije atomov, ki jo spremlja sproščanje energije.

Metode za tvorbo kovalentne vezi. Značilnosti kovalentne vezi: dolžina in energija vezi

Kovalentna kemična vez je vez, ki nastane med atomi zaradi tvorbe skupnih elektronskih parov.

Mehanizem za nastanek takšne vezi je lahko menjalni in darovalec-akceptor.

JAZ. Mehanizem izmenjave deluje, ko atomi tvorijo skupne elektronske pare z združevanjem neparnih elektronov.

1) $ H_2 $ - vodik:

Vez nastane zaradi tvorbe skupnega elektronskega para z $ s $ -elektroni atomov vodika (prekrivanje $ s $ -orbital):

2) $ HCl $ - vodikov klorid:

Vez nastane zaradi tvorbe skupnega elektronskega para iz $ s- $ in $ p- $ elektronov (prekrivajoče se $ s-p- $ orbitale):

3) $ Cl_2 $: v molekuli klora nastane kovalentna vez zaradi neparnih $ p- $ elektronov (prekrivanje $ p-p- $ orbital):

4) $ N_2 $: v molekuli dušika se med atomi tvorijo trije skupni elektronski pari:

II. Mehanizem darovalec-sprejemnik Razmislimo o tvorbi kovalentne vezi na primeru amonijevega iona $ NH_4 ^ + $.

Donor ima elektronski par, akceptor ima prosto orbitalo, ki jo ta par lahko zasede. V amonijevem ionu so vse štiri vezi z vodikovimi atomi kovalentne: tri so nastale zaradi ustvarjanja skupnih elektronskih parov z atomom dušika in atomov vodika z izmenjevalnim mehanizmom, ena - z mehanizmom darovalec-akceptor.

Kovalentne vezi lahko razvrstimo po načinu prekrivanja elektronskih orbital in tudi po njihovem premikanju proti enemu od vezanih atomov.

Kemične vezi, ki nastanejo kot posledica prekrivanja elektronskih orbital vzdolž vezne črte, se imenujejo $ σ $ -povezave (sigma-povezave)... Sigma povezava je zelo močna.

$ p- $ Orbitale se lahko prekrivajo v dveh regijah in tvorijo kovalentno vez zaradi stranskega prekrivanja:

Kemične vezi, ki nastanejo kot posledica "bočnega" prekrivanja elektronskih orbital zunaj komunikacijske linije, t.j. na dveh področjih se imenujejo $ π $ -povezave (pi-veze).

Avtor stopnja pristranskosti skupnih elektronskih parov na enega od atomov, ki jih povezujejo, je lahko kovalentna vez polarno in nepolarni.

Imenuje se kovalentna kemična vez, ki nastane med atomi z enako elektronegativnostjo nepolarni. Elektronski pari niso premaknjeni proti nobenemu od atomov, ker atomi imajo enako EO - lastnost, da odvzemajo valenčne elektrone od drugih atomov. Na primer:

tiste. skozi kovalentno nepolarno vez nastanejo molekule preprostih nekovinskih snovi. Imenuje se kovalentna kemična vez med atomi elementov, katerih elektronegativnosti se razlikujejo polarno.

Dolžina in energija kovalentne vezi.

Značilnost lastnosti kovalentne vezi- njegova dolžina in energija. Dolžina povezave Je razdalja med jedri atomov. Krajša kot je njegova dolžina, močnejša je kemična vez. Vendar pa je merilo trdnosti vezi vezno energijo, ki je določena s količino energije, ki je potrebna za prekinitev vezi. Običajno se meri v kJ / mol. Tako so po eksperimentalnih podatkih dolžine vezi molekul $ H_2, Cl_2 $ in $ N_2 $ 0,074 $, 0,198 $ in $ 0,109 $ nm, energije vezave pa 436 $, 242 $ in $ 946 $ kJ / mol.

Jonah. Ionska vez

Predstavljajmo si, da se »srečata« dva atoma: kovinski atom skupine I in nekovinski atom skupine VII. Kovinski atom ima en sam elektron na zunanji energijski ravni, nekovinski atom pa nima samo enega elektrona, da bi bil njegov zunanji nivo popoln.

Prvi atom bo drugemu zlahka dal svoj elektron, ki je daleč od jedra in nanj šibko vezan, drugi pa mu bo dal prosti prostor na zunanji elektronski ravni.

Nato bo atom, ki mu je odvzet en negativni naboj, postal pozitivno nabit delec, drugi pa se bo zaradi prejetega elektrona spremenil v negativno nabit delec. Takšni delci se imenujejo ioni.

Kemična vez, ki nastane med ioni, se imenuje ionska.

Oglejmo si nastanek te vezi na primeru dobro znane spojine natrijevega klorida (namizna sol):

Postopek pretvorbe atomov v ione je prikazan na diagramu:

Ta transformacija atomov v ione se vedno zgodi, ko atomi tipičnih kovin in tipičnih nekovin medsebojno delujejo.

Razmislite o algoritmu (zaporedju) sklepanja pri snemanju tvorbe ionske vezi, na primer med atomi kalcija in klora:

Številke, ki prikazujejo število atomov ali molekul, se imenujejo koeficienti, in številke, ki kažejo število atomov ali ionov v molekuli, se imenujejo indeksi.

Kovinska vez

Spoznajmo, kako atomi kovinskih elementov medsebojno delujejo. Kovine običajno ne obstajajo v obliki izoliranih atomov, temveč v obliki kepe, ingota ali kovinskega izdelka. Kaj drži kovinske atome v enem volumnu?

Atomi večine kovin na zunanji ravni vsebujejo majhno število elektronov - 1, 2, 3 $. Ti elektroni se zlahka odtrgajo, atomi pa se pretvorijo v pozitivne ione. Ločeni elektroni se premikajo od enega iona do drugega in jih vežejo v eno celoto. V kombinaciji z ioni ti elektroni začasno tvorijo atome, nato se ponovno odcepijo in se združijo z drugim ionom itd. Posledično se v večini kovine atomi nenehno pretvarjajo v ione in obratno.

Vez v kovinah med ioni s pomočjo skupnih elektronov se imenuje kovinska.

Slika shematično prikazuje strukturo natrijevega kovinskega fragmenta.

V tem primeru majhno število skupnih elektronov veže veliko število ionov in atomov.

Kovinska vez je nekoliko podobna kovalentni vezi, saj temelji na souporabi zunanjih elektronov. Pri kovalentni vezi pa so zunanji neparni elektroni le dveh sosednjih atomov socializirani, pri kovinski pa pri socializaciji teh elektronov sodelujejo vsi atomi. Zato so kristali s kovalentno vezjo krhki, kristali s kovinsko vezjo pa so običajno duktilni, električno prevodni in imajo kovinski lesk.

Kovinska vez je značilna tako za čiste kovine kot za mešanice različnih kovin - zlitin v trdnem in tekočem stanju.

Vodikova vez

Kemična vez med pozitivno polariziranimi atomi vodika ene molekule (ali njenega dela) in negativno polariziranimi atomi močno elektronegativnih elementov, ki imajo osamljene elektronske pare ($ F, O, N $ in manj pogosto $ S $ in $ Cl $), druga molekula (ali njeni deli) se imenujejo vodik.

Mehanizem nastajanja vodikove vezi je delno elektrostatičen in delno donorsko-akceptorski.

Primeri medmolekularnih vodikovih vezi:

V prisotnosti takšne vezi so lahko tudi nizkomolekularne snovi v normalnih pogojih tekočine (alkohol, voda) ali lahko utekočinjeni plini (amoniak, vodikov fluorid).

Snovi z vodikovimi vezmi imajo molekularne kristalne mreže.

Snovi molekularne in nemolekularne strukture. Vrsta kristalne mreže. Odvisnost lastnosti snovi od njihove sestave in strukture

Molekularna in nemolekularna zgradba snovi

V kemične interakcije ne vstopajo posamezni atomi ali molekule, ampak snovi. Snov je pod danimi pogoji lahko v enem od treh agregacijskih stanj: trdnem, tekočem ali plinastem. Lastnosti snovi so odvisne tudi od narave kemične vezi med delci, ki jo tvorijo – molekulami, atomi ali ioni. Po vrsti vezi ločimo snovi molekularne in nemolekularne strukture.

Snovi, sestavljene iz molekul, se imenujejo molekularne snovi... Vezi med molekulami v takih snoveh so zelo šibke, veliko šibkejše kot med atomi znotraj molekule, in tudi pri razmeroma nizkih temperaturah se pretrgajo – snov se spremeni v tekočino in nato v plin (sublimacija joda). Tališče in vrelišče snovi, sestavljenih iz molekul, naraščata z naraščanjem molekulske mase.

Molekularne snovi vključujejo snovi z atomsko strukturo ($ C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W $), med njimi so kovine in nekovine.

Razmislite o fizikalnih lastnostih alkalijskih kovin. Relativno nizka trdnost vezi med atomi povzroča nizko mehansko trdnost: alkalijske kovine so mehke, zlahka se režejo z nožem.

Velika velikost atomov vodi do nizke gostote alkalijskih kovin: litij, natrij in kalij so celo lažji od vode. V skupini alkalijskih kovin se vrelišče in tališče zmanjšata s povečanjem redne številke elementa, saj velikost atomov se poveča in vezi oslabijo.

Na snovi nemolekularni strukture vključujejo ionske spojine. Večina kovinskih spojin z nekovinami ima to strukturo: vse soli ($ NaCl, K_2SO_4 $), nekateri hidridi ($ LiH $) in oksidi ($ CaO, MgO, FeO $), baze ($ NaOH, KOH $). Ionske (nemolekularne) snovi imajo visoko tališče in vrelišče.

Kristalne rešetke

Snov, kot veste, lahko obstaja v treh agregacijskih stanjih: plinastem, tekočem in trdnem.

Trdne snovi: amorfne in kristalne.

Poglejmo, kako lastnosti kemičnih vezi vplivajo na lastnosti trdnih snovi. Trdne snovi se delijo na kristalno in amorfna.

Amorfne snovi nimajo jasnega tališča - pri segrevanju se postopoma zmehčajo in preidejo v tekoče stanje. V amorfnem stanju so na primer plastelin in različne smole.

Za kristalne snovi je značilna pravilna razporeditev tistih delcev, iz katerih so sestavljene: atomov, molekul in ionov - na strogo določenih točkah v prostoru. Ko so te točke povezane z ravnimi črtami, se oblikuje prostorski okvir, imenovan kristalna mreža. Točke, na katerih se nahajajo kristalni delci, se imenujejo točke mreže.

Glede na vrsto delcev, ki se nahajajo na vozliščih kristalne mreže, in naravo vezi med njimi ločimo štiri vrste kristalnih rešetk: ionski, atomski, molekularni in kovinski.

Ionske kristalne rešetke.

ionski imenovane kristalne mreže, v vozliščih katerih so ioni. Tvorijo jih snovi z ionsko vezjo, ki jih lahko povežemo tako s preprostimi ioni $ Na ^ (+), Cl ^ (-) $ kot s kompleksnimi ioni $ SO_4 ^ (2−), OH ^ - $. Posledično imajo soli, nekateri oksidi in hidroksidi kovin ionske kristalne mreže. Na primer, kristal natrijevega klorida je sestavljen iz izmenično pozitivnih $ Na ^ + $ in negativnih $ Cl ^ - $ ionov, ki tvorijo mrežo v obliki kocke. Vezi med ioni v takem kristalu so zelo stabilne. Zato se snovi z ionsko rešetko odlikujejo po relativno visoki trdoti in trdnosti, so ognjevzdržne in nehlapne.

Atomske kristalne rešetke.

atomsko imenujemo kristalne mreže, v vozliščih katerih so posamezni atomi. V takih mrežah so atomi med seboj povezani z zelo močnimi kovalentnimi vezmi. Primer snovi s to vrsto kristalne mreže je diamant - ena od alotropnih modifikacij ogljika.

Večina snovi z atomsko kristalno mrežo ima zelo visoke tališča (na primer, za diamant je višja od 3500 ° C $), so močne in trdne, praktično netopne.

Molekularne kristalne mreže.

Molekularno imenovane kristalne mreže, na vozliščih katerih se nahajajo molekule. Kemične vezi v teh molekulah so lahko polarne ($ HCl, H_2O $) in nepolarne ($ N_2, O_2 $). Kljub dejstvu, da so atomi znotraj molekul vezani z zelo močnimi kovalentnimi vezmi, med samimi molekulami delujejo šibke sile medmolekularne privlačnosti. Zato imajo snovi z molekularno kristalno mrežo nizko trdoto, nizko tališče in so hlapne. Večina trdnih organskih spojin ima molekularne kristalne mreže (naftalen, glukoza, sladkor).

Kovinske kristalne rešetke.

Snovi s kovinsko vezjo imajo kovinske kristalne mreže. Na mestih takšnih mrež so atomi in ioni (bodisi atomi ali ioni, v katere se kovinski atomi zlahka pretvorijo in podarijo svoje zunanje elektrone "za splošno uporabo"). Ta notranja struktura kovin določa njihove značilne fizikalne lastnosti: kovnost, duktilnost, električno in toplotno prevodnost, značilen kovinski lesk.

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

Splošne značilnosti ionske kemijske vezi

Ioni so delci z nabojem, v katere se atomi spremenijo v procesu dajanja ali sprejemanja elektronov. Med seboj se zelo močno privlačijo, zato imajo snovi s to vrsto vezi visoko vrelišče in tališče.

riž. 1. Jona.

Ionska vez - kemična vez med za razliko od ionov, zaradi njihove elektrostatične privlačnosti. Lahko ga štejemo za omejevalni primer kovalentne vezi, ko je razlika v elektronegativnosti vezanih atomov tako velika, da pride do popolne ločitve nabojev.

riž. 2. Ionska kemična vez.

Običajno se šteje, da komunikacija postane elektronske narave, če je EO> 1.7.

Razlika v vrednosti elektronegativnosti je večja, čim dlje se elementi nahajajo drug od drugega v periodnem sistemu vzdolž obdobja. Ta povezava je značilna za kovine in nekovine, zlasti tiste, ki se nahajajo v najbolj oddaljenih skupinah, na primer I in VII.

Primer: kuhinjska sol, natrijev klorid NaCl:

riž. 3. Diagram ionske kemijske vezi natrijevega klorida.

Ionska vez obstaja v kristalih, ima moč, dolžino, vendar ni nasičena in ni usmerjena. Ionska vez je značilna le za kompleksne snovi, kot so soli, alkalije in nekateri kovinski oksidi. V plinastem stanju takšne snovi obstajajo v obliki ionskih molekul.

Med tipičnimi kovinami in nekovinami nastane ionska kemična vez. Elektroni brez napak prehajajo iz kovine v nekovino in tvorijo ione. Posledično nastane elektrostatična privlačnost, ki se imenuje ionska vez.

Pravzaprav ne nastane popolnoma ionska vez. Tako imenovana ionska vez je deloma ionska, deloma kovalentna. Vendar pa lahko vez kompleksnih molekularnih ionov štejemo za ionsko.

Primeri tvorbe ionskih vezi

Obstaja več primerov tvorbe ionskih vezi:

• interakcija kalcija in fluora

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

- Kalcij je lažje darovati dva elektrona kot dobiti manjkajoča.

F 0 (atom) + 1е = F- (ion)

- fluor je, nasprotno, lažje sprejeti en elektron kot darovati sedem elektronov.

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

Sestavimo formulo za ionsko kemično vez:

Ca 0 + 2F 0 → Ca 2 + F − 2.

• interakcija natrija in kisika

Kemična vez, njene vrste, lastnosti skupaj z je eden od temeljev zanimive znanosti, imenovane kemija. V tem članku bomo analizirali vse vidike kemičnih vezi, njihov pomen v znanosti, navedli primere in še veliko več.

Kaj je kemična vez

V kemiji je kemična vez razumljena kot medsebojna adhezija atomov v molekuli in kot posledica delovanja sile privlačnosti, ki obstaja med njimi. Zahvaljujoč kemičnim vezjem nastajajo različne kemične spojine, to je narava kemične vezi.

Vrste kemičnih vezi

Mehanizem nastanka kemične vezi je močno odvisen od njene vrste ali vrste; na splošno se razlikujejo naslednje glavne vrste kemičnih vezi:

• Kovalentna kemična vez (ki je lahko polarna in nepolarna)
• Ionska vez
• povezavo
• Kemična vez

kot ljudje.

Kar se tiče, je temu na naši spletni strani posvečen ločen članek, podrobneje pa si lahko preberete na povezavi. Nadalje bomo podrobneje analizirali vse druge glavne vrste kemičnih vezi.

Ionska kemična vez

Do tvorbe ionske kemične vezi pride, ko dva iona z različnimi naboji medsebojno privlačita elektrika. Ioni so običajno preprosti s takšnimi kemičnimi vezmi, sestavljeni iz enega atoma snovi.

Diagram ionske kemične vezi.

Značilnost ionskega tipa kemične vezi je pomanjkanje nasičenosti, zaradi česar se lahko zelo različno število nasprotno nabitih ionov pridruži ionu ali celo celotni skupini ionov. Primer ionske kemične vezi je spojina cezijevega fluorida CsF, v kateri je stopnja "ioničnosti" skoraj 97%.

Kemična vez vodika

Že dolgo pred pojavom sodobne teorije kemičnih vezi v njeni sodobni obliki so kemijski znanstveniki opazili, da imajo vodikove spojine z nekovinami različne neverjetne lastnosti. Recimo, da je vrelišče vode in skupaj z vodikovim fluoridom veliko višje, kot bi lahko bilo, tukaj je že pripravljen primer vodikove kemične vezi.

Slika prikazuje diagram nastanka vodikove kemične vezi.

Narava in lastnosti vodikove kemične vezi so posledica sposobnosti vodikovega atoma H, da tvori drugo kemično vez, od tod tudi ime te vezi. Razlog za nastanek takšne povezave so lastnosti elektrostatičnih sil. Na primer, splošni elektronski oblak v molekuli vodikovega fluorida je tako premaknjen proti fluoru, da je prostor okoli atoma te snovi nasičen z negativnim električnim poljem. Okoli atoma vodika, še posebej, ko je prikrajšan za svoj edini elektron, je vse ravno obratno, njegovo elektronsko polje je veliko šibkejše in ima posledično pozitiven naboj. In pozitivni in negativni naboji se, kot veste, privlačijo na tako preprost način in obstaja vodikova vez.

Kemična vez kovin

Kakšna kemična vez je značilna za kovine? Te snovi imajo svojo vrsto kemične vezi - atomi vseh kovin so razporejeni ne kar tako, ampak na določen način, vrstni red njihove razporeditve se imenuje kristalna mreža. Elektroni različnih atomov tvorijo skupen elektronski oblak, medtem ko med seboj šibko medsebojno delujejo.

Tako izgleda kovinska kemična vez.

Kot primer kovinske kemične vezi lahko uporabimo katero koli kovino: natrij, železo, cink itd.

Kako določiti vrsto kemične vezi

Odvisno od snovi, ki sodelujejo v njej, če je kovina in nekovina, je vez ionska, če dve kovini, potem kovinska, če dve nekovini, potem kovalentna.

Lastnosti kemičnih vezi

Za primerjavo različnih kemičnih reakcij se uporabljajo različne kvantitativne značilnosti, kot so:

• dolžina,
• energija,
• polarnost,
• vrstni red povezav.

Oglejmo si jih podrobneje.

Dolžina vezi - ravnotežna razdalja med jedri atomov, ki so povezani s kemično vezjo. Običajno se meri eksperimentalno.

Energija kemične vezi določa njeno moč. V tem primeru se energija nanaša na napor, potreben za prekinitev kemične vezi in ločitev atomov.

Polarnost kemične vezi kaže, koliko je elektronska gostota premaknjena proti enemu od atomov. Sposobnost atomov, da prenesejo elektronsko gostoto nase ali preprosto povedano, "povlečejo odejo nase" v kemiji se imenuje elektronegativnost.

Atomi večine elementov ne obstajajo ločeno, saj lahko medsebojno delujejo. Ta interakcija ustvarja bolj zapletene delce.

Narava kemične vezi je delovanje elektrostatičnih sil, ki so sile interakcije med električnimi naboji. Takšne naboje imajo elektroni in atomska jedra.

Elektroni, ki se nahajajo na zunanjih elektronskih ravneh (valenčni elektroni), ki so najbolj oddaljeni od jedra, so z njim najšibkejši in se zato lahko ločijo od jedra. Odgovorni so za medsebojno vezavo atomov.

Vrste interakcij v kemiji

Vrste kemičnih vezi lahko predstavimo v obliki naslednje tabele:

Značilnost ionske vezi

Kemična interakcija, ki nastane zaradi privlačnost ionov z različnimi naboji se imenujejo ionski. To se zgodi, če imajo vezani atomi znatno razliko v elektronegativnosti (to je zmožnosti privlačenja elektronov) in elektronski par preide na bolj elektronegativni element. Rezultat takšnega prehoda elektronov iz enega atoma v drugega je tvorba nabitih delcev – ionov. Med njima se pojavi privlačnost.

Najmanjši indikatorji elektronegativnosti imajo tipične kovine, največji pa so tipične nekovine. Ioni tako nastanejo z interakcijami med tipičnimi kovinami in tipičnimi nekovinami.

Kovinski atomi postanejo pozitivno nabiti ioni (kationi), ki oddajajo elektrone zunanjim elektronskim nivojem, nekovine pa vzamejo elektrone in se tako spremenijo v negativno nabita ioni (anioni).

Atomi se premaknejo v stabilnejše energijsko stanje in dokončajo svoje elektronske konfiguracije.

Ionska vez je nesmerna in nenasičena, saj se elektrostatična interakcija pojavlja v vseh smereh, oziroma lahko ion privlači ione nasprotnega predznaka v vseh smereh.

Razporeditev ionov je taka, da je okoli vsakega določeno število nasprotno nabitih ionov. Koncept "molekule" za ionske spojine nima smisla.

Primeri izobraževanja

Tvorba vezi v natrijevem kloridu (nacl) je posledica prenosa elektrona z atoma Na na atom Cl s tvorbo ustreznih ionov:

Na 0 - 1 e = Na + (kation)

Cl 0 + 1 e = Cl - (anion)

V natrijevem kloridu je okoli natrijevih kationov šest klorovih anionov, okoli vsakega klorovega iona pa šest natrijevih ionov.

Med nastajanjem interakcije med atomi v barijevem sulfidu se pojavijo naslednji procesi:

Ba 0 - 2 e = Ba 2+

S 0 + 2 e = S 2-

Ba odda svoja dva elektrona žveplom, kar povzroči nastanek žveplovih anionov S 2- in barijevih kationov Ba 2+.

Kovinska kemična vez

Število elektronov v zunanjih energijskih nivojih kovin je majhno; zlahka se ločijo od jedra. Kot rezultat te ločitve nastanejo kovinski ioni in prosti elektroni. Ti elektroni se imenujejo "elektronski plin". Elektroni se prosto gibljejo skozi prostornino kovine in so nenehno vezani in ločeni od atomov.

Struktura kovinske snovi je naslednja: kristalna mreža je hrbtenica snovi in ​​elektroni se lahko prosto gibljejo med njenimi vozlišči.

Primeri vključujejo:

Mg - 2e<->Mg 2+

Cs - e<->Cs +

Ca - 2e<->Ca 2+

Fe - 3e<->Fe 3+

Kovalentna: polarna in nepolarna

Najpogostejša vrsta kemične interakcije je kovalentna vez. Vrednosti elektronegativnosti elementov, ki medsebojno delujejo, se ne razlikujejo močno, v zvezi s tem pride le do premika skupnega elektronskega para na bolj elektronegativni atom.

Kovalentna interakcija se lahko tvori z menjalnim mehanizmom ali z donorsko-akceptorskim mehanizmom.

Mehanizem izmenjave je realiziran, če ima vsak od atomov neparne elektrone na zunanjih elektronskih nivojih in prekrivanje atomskih orbital vodi do pojava para elektronov, ki pripadata obema atomoma. Ko ima eden od atomov par elektronov na zunanji elektronski ravni, drugi pa prosto orbitalo, potem, ko se atomske orbitale prekrivajo, je elektronski par socializiran in deluje v skladu z mehanizmom darovalec-akceptor.

Kovalentne so po množici razdeljene na:

• preprosta ali enojna;
• dvojno;
• trojni.

Dvojnice zagotavljajo socializacijo dveh parov elektronov naenkrat, trojke pa tri.

Glede na porazdelitev elektronske gostote (polarnosti) med vezanimi atomi se kovalentna vez deli na:

• nepolarni;
• polarno.

Nepolarno vez tvorijo enaki atomi, polarno vez pa različna elektronegativnost.

Interakcija atomov blizu elektronegativnosti se imenuje nepolarna vez. Skupni par elektronov v takšni molekuli ne privlači noben od atomov, ampak pripada obema enako.

Interakcija elementov, ki se razlikujejo po elektronegativnosti, vodi do nastanka polarnih vezi. Pri tej vrsti interakcije skupne elektronske pare privlači bolj elektronegativni element, vendar se nanj ne prenesejo v celoti (to pomeni, da ne pride do tvorbe ionov). Zaradi takšnega premika elektronske gostote se na atomih pojavijo delni naboji: bolj elektronegativni - negativni naboj in manj pozitivni.

Lastnosti in značilnosti kovalentnosti

Glavne značilnosti kovalentne vezi:

• Dolžina je določena z razdaljo med jedri medsebojno delujočih atomov.
• Polarnost je določena s premikom elektronskega oblaka proti enemu od atomov.
• Usmerjenost - lastnost tvorbe prostorsko usmerjenih vezi in s tem molekul, ki imajo določene geometrijske oblike.
• Nasičenost je določena s sposobnostjo tvorbe omejenega števila vezi.
• Polarizabilnost je opredeljena kot sposobnost spreminjanja polarnosti, ko je izpostavljena zunanjemu električnemu polju.
• Energija, potrebna za prekinitev vezi, ki določa njeno moč.

Primer kovalentne nepolarne interakcije so lahko molekule vodika (H2), klora (Cl2), kisika (O2), dušika (N2) in mnogih drugih.

H + H → H-H molekula ima eno samo nepolarno vez,

O: +: O → O = O ima molekula dvojno nepolarno,

Ṅ: + Ṅ: → N≡N molekula ima trojno nepolarno.

Kot primere lahko navedemo molekule plina ogljikovega dioksida (CO2) in ogljikovega monoksida (CO), vodikovega sulfida (H2S), klorovodikove kisline (HCL), vode (H2O), metana (CH4), žveplovega oksida (SO2) in mnogih drugih. kovalentne vezi kemičnih elementov...

V molekuli CO2 je razmerje med atomi ogljika in kisika kovalentno polarno, saj bolj elektronegativni vodik privlači elektronsko gostoto k sebi. Kisik ima dva neparna elektrona na zunanji ravni, ogljik pa lahko zagotovi štiri valenčne elektrone za tvorbo interakcij. Posledično nastanejo dvojne vezi in molekula izgleda takole: O = C = O.

Za določitev vrste vezi v določeni molekuli je dovolj upoštevati atome, ki jo sestavljajo. Enostavne snovi kovine tvorijo kovinske, kovine z nekovinami - ionske, preproste snovi nekovine - kovalentne nepolarne, molekule, sestavljene iz različnih nekovin, pa nastanejo s kovalentno polarno vezjo.