İki tanesi üzerinde yer alan sekiz dış elektron içeren elektron kabuklarının olduğu bilinmektedir. s- yörüngeler ve altı - açık r-yörüngeler, sahip artan direnç. karşılık gelirler soy gazlar : neon, argon, kripton, ksenon, radon (bunları periyodik tabloda bulun). Sadece iki elektron içeren helyum atomu daha da kararlıdır. Diğer tüm elementlerin atomları, elektronik konfigürasyonlarını en yakın soy gazın elektronik konfigürasyonuna yaklaştırma eğilimindedir. Bu, iki şekilde yapılabilir - dış seviyenin elektronlarını bağışlayarak veya ekleyerek.

Sadece bir eşleşmemiş elektronu olan bir sodyum atomunun onu vermesi daha karlıdır, böylece atom bir yük alır (bir iyon haline gelir) ve bir soy gaz neonun elektronik konfigürasyonunu elde eder.

Klor atomu, en yakın soy gazın konfigürasyonuna göre yalnızca bir elektrondan yoksundur, bu nedenle bir elektron elde etmeye çalışır.

Her element, az ya da çok, sayısal olarak değer ile karakterize edilen elektronları çekme yeteneğine sahiptir. elektronegatiflik... Buna göre, bir elementin elektronegatifliği ne kadar büyükse, elektronları o kadar güçlü çeker ve oksitleyici özellikleri o kadar belirgindir.

Atomların kararlı bir elektron kabuğu elde etme arzusu, moleküllerin oluşum nedenini açıklar.

Tanım

Kimyasal bağ- Bu, bir kimyasal molekülün veya bir bütün olarak kristalin stabilitesini belirleyen atomların etkileşimidir.

KİMYASAL BAĞ TÜRLERİ

4 ana kimyasal bağ türü vardır:

Aynı elektronegatiflik değerlerine sahip iki atomun, örneğin iki klor atomunun etkileşimini düşünün. Her birinin yedi değerlik elektronu vardır. En yakın soy gazın elektronik konfigürasyonundan önce, her birinin bir elektronu yoktur.

İki atomun belirli bir mesafeye yaklaşması, aynı anda her iki atoma da ait olan ortak bir elektron çiftinin oluşumuna yol açar. Bu ortak çift kimyasal bir bağdır. Aynı şey hidrojen molekülü için de geçerlidir. Hidrojenin yalnızca bir eşleşmemiş elektronu vardır ve en yakın soy gazın (helyum) konfigürasyonundan önce bir elektronu daha yoktur. Böylece iki hidrojen atomu birbirine yaklaştığında ortak bir elektron çifti oluştururlar.

Tanım

Elektronların ortak elektron çiftlerinin oluşumu ile etkileşiminden kaynaklanan metal olmayan atomlar arasındaki bağa denir. kovalent.

Etkileşen atomlar eşit elektronegatiflik değerlerine sahipse, toplam elektron çifti her iki atoma da eşit olarak aittir, yani her iki atomdan eşit uzaklıktadır. Bu kovalent bağ denir polar olmayan.

Tanım

Kovalent polar olmayan bağ- Elektronegatifliğin eşit veya yakın değerlerine sahip metal olmayan atomlar arasındaki kimyasal bağ. Bu durumda ortak elektron çifti her iki atoma da eşit olarak aittir, elektron yoğunluğunda herhangi bir kayma gözlenmez.

Polar olmayan bir kovalent bağ, basit metalik olmayan maddelerde gerçekleşir: $ \ matrm (O) _2, \ matrm (N) _2, \ matrm (Cl) _2, \ matrm (P) _4, \ matrm (O) _3 $. Farklı elektronegatiflik değerlerine sahip atomlar, örneğin hidrojen ve klor etkileşime girdiğinde, toplam elektron çifti, elektronegatifliği daha büyük olan atoma, yani klora doğru kaydırılır. Klor atomu kısmi bir negatif yük alır ve hidrojen atomu kısmi bir pozitif yük alır. Bu, bir kovalent polar bağın bir örneğidir.

Tanım

Elektronegatiflikleri farklı olan metalik olmayan elementlerin oluşturduğu bağa denir. kovalent polar. Bu durumda, elektron yoğunluğu daha elektronegatif bir elemente doğru kaydırılır.

Pozitif ve negatif yük merkezlerinin ayrıldığı moleküle ne ad verilir? dipol... Elektronegatifliği farklı fakat çok farklı olmayan atomlar arasında, örneğin farklı metal olmayanlar arasında bir polar bağ meydana gelir. Polar kovalent bağlara sahip bileşiklerin örnekleri, birbirleriyle metal olmayan bileşiklerin yanı sıra metal olmayan atomları içeren çeşitli iyonlardır $ (\ matrm (NO) _3–, \ matrm (CH) _3 \ matrm (COO) - ) $. Organik maddeler arasında özellikle çok sayıda kovalent polar bileşik bulunmaktadır.

Elementlerin elektronegatifliklerindeki fark büyükse, sadece elektron yoğunluğunda bir kayma olmayacak, aynı zamanda bir elektronun bir atomdan diğerine tam transferi olacaktır. Bunu sodyum florür NaF örneğini kullanarak ele alalım. Daha önce gördüğümüz gibi, sodyum atomu bir elektron verme eğilimindedir ve flor atomu bunu kabul etmeye hazırdır. Bu, bir elektronun geçişinin eşlik ettiği etkileşimleriyle kolayca gerçekleştirilir.

Bu durumda, sodyum atomu elektronunu tamamen flor atomuna aktarır: sodyum bir elektron kaybederek pozitif yüklü hale gelir ve klor bir elektron alır ve negatif yüklü hale gelir.

Tanım

Yük taşıyan atomlara ve atom gruplarına denir. iyonlar.

Ortaya çıkan molekülde - sodyum klorür $ Na ^ + F ^ - $ - bağ, zıt yüklü iyonların elektrostatik çekimi nedeniyle gerçekleştirilir. Bu bağlantı denir iyonik... Tipik metaller ve metal olmayanlar arasında, yani çok farklı elektronegatiflik değerlerine sahip atomlar arasında gerçekleşir.

Tanım

İyonik bağ zıt yüklü iyonlar - katyonlar ve anyonlar arasındaki elektrostatik çekim kuvvetleri nedeniyle oluşur.

Bir bağlantı türü daha var - metal, basit maddeler için tipik - metaller. Tek bir elektron bulutu ("elektron gazı") oluşturan kısmen iyonize metal atomlarının ve değerlik elektronlarının çekiciliği ile karakterize edilir. Metallerdeki değerlik elektronları delokalizedir ve aynı anda kristal boyunca serbestçe hareket eden tüm metal atomlarına aittir. Dolayısıyla iletişim çok merkezlidir. Geçiş metallerinde, metalik bağ kısmen kovalenttir, çünkü kısmen elektronlarla doldurulmuş ön-dış katmanın d-orbitallerinin üst üste binmesiyle desteklenir. Metaller metalik kristal kafesler oluşturur. "Metalik bağ ve özellikleri" konusunda detaylı olarak anlatılmıştır.

moleküller arası etkileşimler

Güçlü bir moleküller arası etkileşim örneği

bir Subu bağlantı, bir molekülün hidrojen atomu ile elektronegatifliği yüksek bir atom arasında oluşur ($ \ matrm (F) $, $ \ matrm (O) $, $ \ matrm (Cl) $, $ \ matrm (N) $). Hidrojen bağına örnek olarak su molekülleri $ \ matrm (O) _2 \ matrm (O) ... \ matrm (OH) _2 $, amonyak ve su molekülleri $ \ matrm (H) _3 \ matrm (N) arasındaki etkileşim verilebilir. ) ... \ matrm (OH) _2 $, metanol ve su $ \ matrm (CH) _3 \ matrm (OH)… \ matrm (OH) _2 $ ve ayrıca protein moleküllerinin çeşitli kısımları, polisakkaritler, nükleik asitler.

Moleküller arası etkileşimlere başka bir örnek, van der Waals kuvvetleri Moleküllerin polarizasyonu ve dipollerin oluşumu sırasında ortaya çıkan. Katmanlı kristallerdeki (grafitin yapısı gibi) atom katmanları arasındaki bağı belirlerler.

Kimyasal bağ özellikleri

Kimyasal bağ ile karakterize edilir uzunluk, enerji, yön ve doyma(her atom sınırlı sayıda bağ oluşturabilir). İletişimin çokluğu, ortak elektronik çiftlerin sayısına eşittir. Moleküllerin şekli, bağın oluşumunda rol oynayan elektron bulutlarının türü ve ayrıca yalnız elektron çiftlerinin varlığı veya yokluğu ile belirlenir. Örneğin, $ \ mathrm (CO) _2 $ molekülü doğrusaldır (yalnız elektron çifti yoktur) ve $ \ mathrm (H) _2 \ matrm (O) $ ve $ \ matrm (SO) _2 $ açısal (çiftler var). Etkileşen atomlar çok farklı elektronegatiflik değerlerine sahipse, toplam elektron çifti neredeyse tamamen en yüksek elektronegatifliğe sahip atomlara doğru yer değiştirir. İyonik bağ, bu nedenle, bir elektronun bir atomdan diğerine neredeyse tamamen geçtiği bir polar kovalent bağın sınırlayıcı durumu olarak düşünülebilir. Gerçekte, tam bir yer değiştirme asla gerçekleşmez, yani kesinlikle hiçbir iyonik madde yoktur. Örneğin, $ \ matrm (NaCl) $'da atomlar üzerindeki gerçek yükler +1 ve -1 değil +0.92 ve –0.92'dir.

İyonik bağ, metal olmayan ve asidik kalıntılara sahip tipik metallerin bileşiklerinde, yani metal oksitlerde ($ \ matrm (CaO) $, $ \ matrm (Al) _2 \ matrm (O) _3 $), alkalilerde ($ \ Mathrm (NaOH ) $, $\mathrm (Ca (OH)) _ 2 $) ve tuzlar ($\mathrm (NaCl) $, $\Mathrm (K) _2 \Mathrm (S) $, $\Mathrm (K) _2 \ matrm ( SO) _4 $, $ \ matrm (NH) _4 \ matrm (Cl) $, $ \ matrm (CH) _3 \ matrm (NH) _3 ^ + $, $ \ matrm (Cl ^ -) $) .

kimyasal bağ oluşum mekanizmaları

Kovalent kimyasal bağ, çeşitleri ve oluşum mekanizmaları. Bir kovalent bağın karakterizasyonu (polarite ve bağ enerjisi). İyonik bağ. Metalik bağ. Hidrojen bağı

Kimyasal bağ doktrini, tüm teorik kimyanın temelidir.

Kimyasal bir bağ, onları moleküllere, iyonlara, radikallere, kristallere bağlayan atomların etkileşimi olarak anlaşılır.

Dört tür kimyasal bağ vardır: iyonik, kovalent, metalik ve hidrojen.

Kimyasal bağların türlere bölünmesi şartlıdır, çünkü hepsi belirli bir birlik ile karakterize edilir.

İyonik bağ, kovalent polar bağın sınırlayıcı durumu olarak düşünülebilir.

Metalik bağ, ortak elektronların yardımıyla atomların kovalent etkileşimini ve bu elektronlar ile metal iyonları arasındaki elektrostatik çekimi birleştirir.

Maddelerde, kimyasal bağların (veya saf kimyasal bağların) çoğu zaman sınırlayıcı durumları yoktur.

Örneğin, lityum florür $ LiF $ iyonik bileşikler olarak adlandırılır. Aslında içindeki bağ %80$ iyonik ve %20$ kovalenttir. Bu nedenle, bir kimyasal bağın polarite (iyoniklik) derecesi hakkında konuşmak daha doğrudur.

Hidrojen halojenürler $ HF - HCl - HBr - HI - HАt $ serisinde, halojen ve hidrojen atomlarının elektronegatiflik değerlerindeki fark azaldığı için bağ polaritesinin derecesi azalır ve hidrojen durumunda bağ neredeyse olur polar olmayan $ (EO (H) = 2,1; EO (At) = 2,2) $.

Aynı maddelerde farklı bağ türleri bulunabilir, örneğin:

1. bazlarda: hidroksil gruplarındaki oksijen ve hidrojen atomları arasındaki bağ polar kovalenttir ve metal ile hidroksil grubu arasındaki bağ iyoniktir;
2. oksijen içeren asitlerin tuzlarında: metal olmayan atom ile asit kalıntısının oksijeni arasında - kovalent polar ve metal ile asit kalıntısı arasında - iyonik;
3. amonyum, metilamonyum tuzları vb. içinde: nitrojen ve hidrojen atomları arasında - kovalent polar ve amonyum veya metilamonyum iyonları ile asidik bir kalıntı arasında - iyonik;
4. metal peroksitlerde (örneğin, $ Na_2O_2 $), oksijen atomları arasındaki bağ polar değildir ve metal ile oksijen arasındaki bağ iyoniktir, vb.

Farklı bağlantı türleri birbiri içine geçebilir:

- sudaki kovalent bileşiklerin elektrolitik ayrışması sırasında, kovalent polar bağ iyonik olana dönüşür;

- metallerin buharlaşması üzerine, metal bağı kovalent polar olmayan, vs.'ye dönüşür.

Her tür ve türdeki kimyasal bağların birliğinin nedeni, özdeş kimyasal yapılarıdır - elektron-nükleer etkileşim. Her durumda bir kimyasal bağın oluşumu, enerjinin serbest bırakılmasıyla birlikte atomların elektron-nükleer etkileşiminin sonucudur.

Kovalent bağ oluşturma yöntemleri. Kovalent bağ özellikleri: bağ uzunluğu ve enerjisi

Kovalent kimyasal bağ, ortak elektron çiftlerinin oluşması nedeniyle atomlar arasında oluşan bir bağdır.

Böyle bir bağın oluşum mekanizması değiş tokuş ve alıcı-verici olabilir.

BEN. değişim mekanizması atomlar eşleşmemiş elektronları birleştirerek ortak elektron çiftleri oluşturduğunda hareket eder.

1) $ H_2 $ - hidrojen:

Bağ, $ s $ -hidrojen atomlarının elektronları ($ s $ -orbitallerinin örtüşmesi) tarafından ortak bir elektron çiftinin oluşması nedeniyle ortaya çıkar:

2) $ HCl $ - hidrojen klorür:

Bağ, $ s- $ ve $ p- $ elektronlarından ortak bir elektron çiftinin oluşması nedeniyle ortaya çıkar (örtüşen $ s-p- $ orbitalleri):

3) $ Cl_2 $: bir klor molekülünde, eşleştirilmemiş $ p- $ elektronları ($ p-p- $ orbitallerinin örtüşmesi) nedeniyle bir kovalent bağ oluşur:

4) $ N_2 $: Azot molekülünde atomlar arasında üç ortak elektron çifti oluşur:

II. Donör-alıcı mekanizması$ NH_4 ^ + $ amonyum iyonu örneğini kullanarak bir kovalent bağ oluşumunu ele alalım.

Vericinin bir elektron çifti vardır, alıcının ise bu çiftin işgal edebileceği serbest bir yörüngesi vardır. Amonyum iyonunda, hidrojen atomlu dört bağın tümü kovalenttir: üçü, azot atomu tarafından ortak elektron çiftlerinin ve hidrojen atomlarının değişim mekanizması, biri - verici-alıcı mekanizması tarafından oluşturulması nedeniyle oluşturulmuştur.

Kovalent bağlar, elektron orbitallerinin üst üste gelme şekline ve ayrıca bağlı atomlardan birine doğru yer değiştirmelerine göre sınıflandırılabilir.

Elektron orbitallerinin bağ çizgisi boyunca üst üste gelmesi sonucu oluşan kimyasal bağlara $ σ $ denir. -bağlantılar (sigma-bağlantılar)... Sigma bağlantısı çok güçlüdür.

$ p- $ Yörüngeler iki bölgede üst üste gelebilir ve yanal örtüşme nedeniyle bir kovalent bağ oluşturabilir:

Elektron orbitallerinin iletişim hattı dışında "yanal" örtüşmesi sonucu oluşan kimyasal bağlar, yani. iki alanda $ π $ denir -bağlar (pi-bağları).

Tarafından önyargı derecesi bağlı oldukları atomlardan birine ortak elektron çiftleri, bir kovalent bağ olabilir kutupsal ve polar olmayan.

Elektronegatiflikleri aynı olan atomlar arasında oluşan kovalent kimyasal bağa denir. polar olmayan. Elektron çiftleri herhangi bir atoma doğru yer değiştirmez, çünkü atomlar aynı EO'ya sahiptir - değerlik elektronlarını diğer atomlardan çekme özelliği. Örneğin:

onlar. polar olmayan bir kovalent bağ yoluyla, basit metal olmayan maddelerin molekülleri oluşur. Elektronegatiflikleri farklı olan elementlerin atomları arasındaki kovalent kimyasal bağa denir. kutupsal.

Kovalent bağ uzunluğu ve enerjisi.

karakteristik kovalent bağ özellikleri- uzunluğu ve enerjisi. Bağlantı uzunluğu Atom çekirdekleri arasındaki mesafedir. Uzunluğu ne kadar kısa olursa, kimyasal bağ o kadar güçlü olur. Bununla birlikte, bağ kuvvetinin bir ölçüsü, bağ enerjisi bağı kırmak için gereken enerji miktarı ile belirlenir. Genellikle kJ/mol cinsinden ölçülür. Böylece deneysel verilere göre $ H_2, Cl_2 $ ve $ N_2 $ moleküllerinin bağ uzunlukları sırasıyla 0.074 $, 0.198 $ ve 0.109 $ nm, bağlanma enerjileri ise 436 $, 242 $ ve $ nm'dir. Sırasıyla 946 $ kJ / mol.

Jonah. İyonik bağ

İki atomun "karşılaştığını" düşünelim: grup I'in bir metal atomu ve grup VII'nin metal olmayan bir atomu. Metal atomunun dış enerji seviyesinde tek bir elektronu vardır ve metal olmayan atomun dış seviyesinin tamamlanması için sadece bir elektronu yoktur.

Birinci atom, ikinci atoma, çekirdekten uzak ve kendisine zayıf bir şekilde bağlı olan elektronunu kolayca verecek ve ikincisi, ona dış elektronik seviyesinde boş bir alan verecektir.

Daha sonra negatif yükünden birinden yoksun kalan atom, pozitif yüklü bir parçacık haline gelecek ve ikincisi, alınan elektron nedeniyle negatif yüklü bir parçacık haline gelecektir. Bu tür parçacıklara denir iyonlar.

İyonlar arasında oluşan kimyasal bağa iyonik denir.

İyi bilinen sodyum klorür bileşiği (sofra tuzu) örneğini kullanarak bu bağın oluşumunu ele alalım:

Atomları iyonlara dönüştürme işlemi şemada gösterilmiştir:

Atomların iyonlara bu dönüşümü her zaman tipik metallerin ve tipik metal olmayanların atomları etkileşime girdiğinde meydana gelir.

Örneğin, kalsiyum ve klor atomları arasında bir iyonik bağ oluşumunu kaydederken bir akıl yürütme algoritması (sırası) düşünün:

Atom veya molekül sayısını gösteren sayılara denir. katsayılar ve bir moleküldeki atom veya iyon sayısını gösteren sayılara denir. endeksler.

metal bağı

Metal elementlerin atomlarının birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini öğrenelim. Metaller genellikle izole atomlar şeklinde değil, bir yığın, külçe veya metal ürün şeklinde bulunur. Metal atomlarını tek bir hacimde tutan nedir?

Dış seviyedeki çoğu metalin atomları az sayıda elektron içerir - 1, 2, 3 $. Bu elektronlar kolayca koparılır ve atomlar pozitif iyonlara dönüştürülür. Ayrılmış elektronlar bir iyondan diğerine hareket ederek onları tek bir bütün halinde birleştirir. İyonlarla birleşerek, bu elektronlar geçici olarak atomları oluşturur, sonra tekrar kırılır ve başka bir iyonla birleşir, vb. Sonuç olarak, metal yığınında atomlar sürekli olarak iyonlara dönüşür ve bunun tersi de geçerlidir.

Metallerde iyonlar arasında ortak elektronlar aracılığıyla oluşan bağa metalik denir.

Şekil şematik olarak bir sodyum metal parçasının yapısını göstermektedir.

Bu durumda, az sayıda ortak elektron, çok sayıda iyon ve atomu bağlar.

Metalik bağ, dış elektronların paylaşımına dayandığından, kovalent bağa biraz benzer. Ancak kovalent bağ ile sadece iki komşu atomun dış eşleşmemiş elektronları sosyalleşirken, metal bağı ile tüm atomlar bu elektronların sosyalleşmesinde yer alır. Bu nedenle kovalent bağa sahip kristaller kırılgandır, metal bağa sahip kristaller ise genellikle sünektir, elektriksel olarak iletkendir ve metalik bir parlaklığa sahiptir.

Metalik bağ, hem saf metaller hem de çeşitli metal karışımları - katı ve sıvı haldeki alaşımlar için karakteristiktir.

Hidrojen bağı

Bir molekülün (veya bir kısmının) pozitif polarize hidrojen atomları ile yalnız elektron çiftlerine ($ F, O, N $ ve daha az sıklıkla $ S $ ve $ Cl $) sahip olan kuvvetli elektronegatif elementlerin negatif polarize atomları arasındaki kimyasal bağ. moleküle (veya parçalarına) hidrojen denir.

Hidrojen bağının mekanizması kısmen elektrostatik ve kısmen verici-alıcıdır.

Moleküller arası hidrojen bağlarına örnekler:

Böyle bir bağın varlığında, düşük moleküllü maddeler bile normal koşullar altında sıvı (alkol, su) veya kolayca sıvılaştırılabilen gazlar (amonyak, hidrojen florür) olabilir.

Hidrojen bağı olan maddeler moleküler kristal kafeslere sahiptir.

Moleküler ve moleküler olmayan yapıya sahip maddeler. Kristal kafes tipi. Maddelerin özelliklerinin bileşimlerine ve yapılarına bağımlılığı

Maddelerin moleküler ve moleküler olmayan yapısı

Kimyasal etkileşimlere giren tek tek atomlar veya moleküller değil, maddelerdir. Belirli koşullar altında bir madde, üç kümelenme durumundan birinde olabilir: katı, sıvı veya gaz. Bir maddenin özellikleri, onu oluşturan parçacıklar - moleküller, atomlar veya iyonlar - arasındaki kimyasal bağın doğasına da bağlıdır. Bağ türüne göre, moleküler ve moleküler olmayan yapı maddeleri ayırt edilir.

Moleküllerden oluşan maddelere denir moleküler maddeler... Bu tür maddelerdeki moleküller arasındaki bağlar çok zayıftır, bir molekül içindeki atomlar arasındakinden çok daha zayıftır ve nispeten düşük sıcaklıklarda bile kırılırlar - madde bir sıvıya ve ardından bir gaza dönüşür (iyodin süblimleşmesi). Moleküllerden oluşan maddelerin erime ve kaynama noktaları artan moleküler ağırlıkla artar.

Moleküler maddeler, atomik yapıya sahip maddeleri içerir ($ C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W $), aralarında metaller ve metal olmayanlar vardır.

Alkali metallerin fiziksel özelliklerini düşünün. Atomlar arasındaki nispeten düşük bağ kuvveti, düşük mekanik mukavemete neden olur: alkali metaller yumuşaktır, bıçakla kolayca kesilir.

Atomların büyük boyutu, düşük yoğunluklu alkali metallere yol açar: lityum, sodyum ve potasyum sudan bile daha hafiftir. Alkali metaller grubunda elementin sıra sayısı arttıkça kaynama ve erime noktaları azalır. atomların boyutu artar ve bağlar zayıflar.

maddelere moleküler olmayan yapılar iyonik bileşikleri içerir. Metal olmayan metal bileşiklerin çoğu şu yapıya sahiptir: tüm tuzlar ($ NaCl, K_2SO_4 $), bazı hidritler ($LiH $) ve oksitler ($CaO, MgO, FeO $), bazlar ($NaOH, KOH $). İyonik (moleküler olmayan) maddeler yüksek erime ve kaynama noktalarına sahiptir.

kristal kafesler

Bildiğiniz gibi bir madde üç kümelenme halinde bulunabilir: gaz, sıvı ve katı.

Katılar: amorf ve kristal.

Kimyasal bağların özelliklerinin katıların özelliklerini nasıl etkilediğini düşünelim. Katılar ikiye ayrılır kristal ve amorf.

Amorf maddelerin net bir erime noktası yoktur - ısıtıldıklarında yavaş yavaş yumuşarlar ve sıvı hale gelirler. Amorf durumda, örneğin, hamuru ve çeşitli reçineler vardır.

Kristalli maddeler, oluşturdukları parçacıkların doğru düzenlenmesi ile karakterize edilir: atomlar, moleküller ve iyonlar - uzayda kesin olarak tanımlanmış noktalarda. Bu noktalar düz çizgilerle birleştirildiğinde, kristal kafes adı verilen uzaysal bir çerçeve oluşur. Kristal parçacıkların bulunduğu noktalara kafes noktaları denir.

Kristal kafesin düğümlerinde bulunan parçacıkların tipine ve aralarındaki bağın doğasına bağlı olarak, dört tip kristal kafes ayırt edilir: iyonik, atomik, moleküler ve metal.

İyonik kristal kafesler.

İyonik düğümlerinde iyonların bulunduğu kristal kafesler olarak adlandırılır. Hem basit iyonlar $ Na ^ (+), Cl ^ (-) $ hem de karmaşık iyonlar $ SO_4 ^ (2−), OH ^ - $ ile ilişkilendirilebilen iyonik bağa sahip maddelerden oluşurlar. Sonuç olarak, metallerin tuzları, bazı oksitleri ve hidroksitleri iyonik kristal kafeslere sahiptir. Örneğin, bir sodyum klorür kristali, küp şeklinde bir kafes oluşturan, değişen pozitif $ Na ^ + $ ve negatif $ Cl ^ - $ iyonlarından oluşur. Böyle bir kristaldeki iyonlar arasındaki bağlar çok kararlıdır. Bu nedenle, iyonik kafesli maddeler nispeten yüksek sertlik ve mukavemet ile ayırt edilir, refrakter ve uçucu değildir.

Atomik kristal kafesler.

atomik düğümlerinde tek tek atomların bulunduğu kristal kafesler olarak adlandırılır. Bu tür kafeslerde, atomlar çok güçlü kovalent bağlarla birbirine bağlanır. Bu tür kristal kafese sahip maddelere bir örnek, karbonun allotropik modifikasyonlarından biri olan elmastır.

Atomik kristal kafesli maddelerin çoğu çok yüksek erime noktalarına sahiptir (örneğin, elmas için 3500 ° C'den yüksektir), güçlü ve katıdır, pratik olarak çözünmezler.

Moleküler kristal kafesler.

Moleküler moleküllerin bulunduğu düğümlerde kristal kafesler olarak adlandırılır. Bu moleküllerdeki kimyasal bağlar hem polar ($ HCl, H_2O $) hem de polar olmayan ($ N_2, O_2 $) olabilir. Moleküllerin içindeki atomların çok güçlü kovalent bağlarla bağlanmasına rağmen, moleküller arasında zayıf moleküller arası çekim kuvvetleri etki eder. Bu nedenle moleküler kristal kafeslere sahip maddeler düşük sertliğe, düşük erime noktalarına sahiptir ve uçucudur. Çoğu katı organik bileşik moleküler kristal kafeslere (naftalin, glikoz, şeker) sahiptir.

Metal kristal kafesler.

Metalik bağı olan maddeler metalik kristal kafeslere sahiptir. Bu tür kafeslerin yerlerinde atomlar ve iyonlar bulunur (metal atomlarının kolayca dönüştürüldüğü, dış elektronlarını "genel kullanım için" bağışlayan atomlar veya iyonlar). Metallerin bu iç yapısı, karakteristik fiziksel özelliklerini belirler: dövülebilirlik, süneklik, elektriksel ve termal iletkenlik, karakteristik metalik parlaklık.

İyonik kimyasal bağ, kimyasal elementlerin atomları (pozitif veya negatif yüklü iyonlar) arasında oluşan bir bağdır. Peki iyonik bağ nedir ve nasıl oluşur?

İyonik kimyasal bağın genel özellikleri

İyonlar, elektron verme veya alma sürecinde atomların dönüştüğü, yüklü parçacıklardır. Birbirlerine oldukça güçlü bir şekilde çekilirler, bu nedenle bu tür bağa sahip maddelerin kaynama ve erime noktaları yüksektir.

Pirinç. 1. Yunus.

İyonik bağ - elektrostatik çekimleri nedeniyle farklı iyonlar arasındaki kimyasal bağ. Bağlı atomların elektronegatifliklerindeki fark, yüklerin tamamen ayrılmasının meydana geldiği kadar büyük olduğunda, bir kovalent bağın sınırlayıcı durumu olarak düşünülebilir.

Pirinç. 2. İyonik kimyasal bağ.

EO> 1.7 ise genellikle iletişimin elektronik hale geldiği kabul edilir.

Elektronegatiflik değerindeki fark ne kadar büyükse, elementler periyot boyunca periyodik tabloda birbirinden o kadar uzakta bulunur. Bu bağlantı, metaller ve metal olmayanlar, özellikle en uzak gruplarda, örneğin I ve VII'de bulunanlar için tipiktir.

Örnek: sofra tuzu, sodyum klorür NaCl:

Pirinç. 3. Sodyum klorürün iyonik kimyasal bağının şeması.

İyonik bağ kristallerde bulunur, kuvveti, uzunluğu vardır, ancak doygun değildir ve yönlendirilmemiştir. İyonik bağ, yalnızca tuzlar, alkaliler ve bazı metal oksitler gibi karmaşık maddeler için karakteristiktir. Gaz halinde, bu tür maddeler iyonik moleküller şeklinde bulunur.

Tipik metaller ve metal olmayanlar arasında iyonik bir kimyasal bağ oluşur. Elektronlar hatasız olarak metalden metal olmayana geçerek iyonları oluşturur. Sonuç olarak, iyonik bağ adı verilen bir elektrostatik çekim oluşur.

Aslında tamamen iyonik bir bağ oluşmaz. Sözde iyonik bağ, kısmen iyonik, kısmen kovalenttir. Bununla birlikte, karmaşık moleküler iyonların bağı iyonik olarak kabul edilebilir.

iyonik bağ oluşumu örnekleri

İyonik bağ oluşumunun birkaç örneği vardır:

• kalsiyum ve flor etkileşimi

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

- Kalsiyum iki elektron vermek, eksik olanları almaktan daha kolaydır.

F 0 (atom) + 1е = F- (iyon)

- florin aksine, bir elektronu kabul etmek yedi elektron vermekten daha kolaydır.

Ortaya çıkan iyonların yükleri arasındaki en küçük ortak katı bulalım. 2'ye eşittir. Kalsiyum atomundan iki elektron kabul edecek flor atomlarının sayısını belirleyelim: 2: 1 = 2.4.

İyonik kimyasal bağın formülünü oluşturalım:

Ca 0 + 2F 0 → Ca 2 + F − 2.

• sodyum ve oksijenin etkileşimi

Kimyasal bağ, türleri, özellikleri ile birlikte kimya denilen ilginç bir bilimin temel taşlarından biridir. Bu yazıda kimyasal bağların tüm yönlerini, bilimdeki önemini analiz edeceğiz, örnekler vereceğiz ve çok daha fazlasını yapacağız.

kimyasal bağ nedir

Kimyada, bir kimyasal bağ, bir moleküldeki atomların karşılıklı olarak yapışması ve aralarında var olan çekim kuvvetinin etkisinin bir sonucu olarak anlaşılır. Kimyasal bağlar sayesinde çeşitli kimyasal bileşikler oluşur, bu kimyasal bağın doğasıdır.

Kimyasal bağ türleri

Bir kimyasal bağın oluşum mekanizması, tipine veya tipine büyük ölçüde bağlıdır; genel olarak, aşağıdaki ana kimyasal bağ türleri farklıdır:

• Kovalent kimyasal bağ (sırasıyla polar ve polar olmayan olabilir)
• İyonik bağ
• bağlantı
• Kimyasal bağ

insanlar gibi.

gelince, web sitemizde buna ayrı bir makale ayrılmıştır ve bağlantıdan daha ayrıntılı olarak okuyabilirsiniz. Ayrıca, diğer tüm ana kimyasal bağ türlerini daha ayrıntılı olarak analiz edeceğiz.

iyonik kimyasal bağ

İyonik bir kimyasal bağın oluşumu, farklı yüklere sahip iki iyon karşılıklı olarak elektrik tarafından çekildiğinde meydana gelir. İyonlar, maddenin bir atomundan oluşan bu tür kimyasal bağlarla genellikle basittir.

İyonik kimyasal bağ diyagramı.

Bir kimyasal bağın iyonik tipinin karakteristik bir özelliği, doygunluk olmamasıdır ve sonuç olarak, çok farklı sayıda zıt yüklü iyon bir iyona veya hatta bütün bir iyon grubuna katılabilir. İyonik kimyasal bağın bir örneği, "iyoniklik" seviyesinin neredeyse %97 olduğu sezyum florür bileşiği CsF'dir.

hidrojen kimyasal bağı

Modern kimyasal bağ teorisinin modern biçiminde ortaya çıkmasından çok önce, kimya bilimciler metal olmayan hidrojen bileşiklerinin çeşitli şaşırtıcı özelliklere sahip olduğunu fark ettiler. Diyelim ki suyun kaynama noktası ve hidrojen florür birlikte olabileceğinden çok daha yüksek, işte hazır bir hidrojen kimyasal bağı örneği.

Resim, bir hidrojen kimyasal bağının oluşumunun bir diyagramını göstermektedir.

Hidrojen kimyasal bağının doğası ve özellikleri, hidrojen atomu H'nin başka bir kimyasal bağ oluşturma yeteneğinden kaynaklanmaktadır, dolayısıyla bu bağın adı. Böyle bir bağlantının oluşmasının nedeni, elektrostatik kuvvetlerin özellikleridir. Örneğin, bir hidrojen florür molekülündeki genel elektron bulutu, florin yönünde o kadar yer değiştirir ki, bu maddenin atomunun etrafındaki boşluk bir negatif elektrik alanıyla doyar. Hidrojen atomunun çevresinde, özellikle tek elektronundan yoksun kaldığında, her şey tam tersidir, elektron alanı çok daha zayıftır ve sonuç olarak pozitif yüke sahiptir. Ve bildiğiniz gibi pozitif ve negatif yükler çok basit bir şekilde çekilir ve bir hidrojen bağı vardır.

Metallerin kimyasal bağı

Metaller için hangi kimyasal bağ tipiktir? Bu maddelerin kendi kimyasal bağları vardır - tüm metallerin atomları sadece böyle değil, belli bir şekilde düzenlenme sırasına kristal kafes denir. Farklı atomların elektronları, birbirleriyle zayıf bir şekilde etkileşirken ortak bir elektron bulutu oluşturur.

Metalik bir kimyasal bağ böyle görünür.

Metalik kimyasal bağa örnek olarak herhangi bir metal kullanılabilir: sodyum, demir, çinko vb.

Kimyasal bağın türü nasıl belirlenir

İçinde yer alan maddelere bağlı olarak, eğer bir metal ve bir ametal ise, o zaman bağ iyoniktir, eğer iki metal ise, o zaman metalik, iki ametal ise, o zaman kovalenttir.

Kimyasal bağ özellikleri

Farklı kimyasal reaksiyonları karşılaştırmak için aşağıdakiler gibi farklı nicel özellikler kullanılır:

• uzunluk,
• enerji,
• polarite,
• bağlantıların sırası.

Onlara daha yakından bakalım.

Bağ uzunluğu - kimyasal bir bağla bağlanan atom çekirdekleri arasındaki denge mesafesi. Genellikle deneysel olarak ölçülür.

Bir kimyasal bağın enerjisi, onun gücünü belirler. Bu durumda enerji, kimyasal bir bağı kırmak ve atomları ayırmak için gereken çabayı ifade eder.

Bir kimyasal bağın polaritesi, elektron yoğunluğunun atomlardan birine ne kadar kaydığını gösterir. Atomların elektron yoğunluğunu kendilerine kaydırma yeteneğine veya basit bir ifadeyle kimyada "battaniyeyi üzerlerine çekme" yeteneğine elektronegatiflik denir.

Çoğu elementin atomları birbirleriyle etkileşime girebildikleri için ayrı ayrı bulunmazlar. Bu etkileşim daha karmaşık parçacıklar yaratır.

Bir kimyasal bağın doğası, elektrik yükleri arasındaki etkileşim kuvvetleri olan elektrostatik kuvvetlerin etkisidir. Elektronlar ve atom çekirdeği bu tür yüklere sahiptir.

Çekirdekten en uzak olan dış elektronik seviyelerde (değerlik elektronları) bulunan elektronlar, çekirdekle en zayıf etkileşime girer ve bu nedenle çekirdekten ayrılabilirler. Atomları birbirine bağlamaktan sorumludurlar.

Kimyadaki etkileşim türleri

Kimyasal bağ türleri aşağıdaki tablo şeklinde gösterilebilir:

iyonik bağ özelliği

nedeniyle oluşan kimyasal etkileşim iyonların çekiciliği farklı yüklere sahip olana iyonik denir. Bu, bağlı atomların elektronegatiflikte (yani elektronları çekme yeteneğinde) önemli bir farklılığa sahip olması ve elektron çiftinin daha elektronegatif bir elemente gitmesi durumunda gerçekleşir. Elektronların bir atomdan diğerine böyle bir geçişinin sonucu, yüklü parçacıkların - iyonların oluşumudur. Aralarında çekim oluşur.

En küçük elektronegatiflik göstergeleri tipik metaller, ve en büyüğü tipik metal olmayanlardır. İyonlar bu nedenle tipik metaller ve tipik metal olmayanlar arasındaki etkileşimlerle oluşturulur.

Metal atomları, pozitif yüklü iyonlar (katyonlar) haline gelerek, elektronları dış elektronik seviyelere bağışlar ve metal olmayanlar elektronları alır ve böylece negatif yüklü iyonlar (anyonlar).

Atomlar, elektronik konfigürasyonlarını tamamlayarak daha kararlı bir enerji durumuna geçerler.

İyonik bağ yönsüzdür ve doygun değildir, çünkü elektrostatik etkileşim sırasıyla tüm yönlerde gerçekleştiğinden, iyon zıt işaretin iyonlarını her yöne çekebilir.

İyonların düzeni, her birinin çevresinde belirli sayıda zıt yüklü iyon olacak şekildedir. İyonik bileşikler için "molekül" kavramı mantıklı değil.

eğitim örnekleri

Sodyum klorürde (nacl) bir bağın oluşumu, karşılık gelen iyonların oluşumu ile bir elektronun Na atomundan Cl atomuna transferinden kaynaklanır:

Na 0 - 1 e = Na + (katyon)

Cl 0 + 1 e = Cl - (anyon)

Sodyum klorürde, sodyum katyonlarının çevresinde altı klor anyonu ve her bir klor iyonunun çevresinde altı sodyum iyonu bulunur.

Baryum sülfürdeki atomlar arasındaki etkileşimin oluşumu sırasında aşağıdaki işlemler meydana gelir:

Ba 0 - 2 e = Ba 2+

S 0 + 2 e = S 2-

Ba, iki elektronunu sülfüre vererek, kükürt anyonları S2 ve baryum katyonları Ba 2+ oluşumuna neden olur.

metalik kimyasal bağ

Metallerin dış enerji seviyelerindeki elektron sayısı azdır, çekirdekten kolayca ayrılırlar. Bu ayrılma sonucunda metal iyonları ve serbest elektronlar oluşur. Bu elektronlara "elektron gazı" denir. Elektronlar metalin hacminde serbestçe hareket eder ve atomlardan sürekli olarak bağlanır ve ayrılır.

Metal maddenin yapısı aşağıdaki gibidir: kristal kafes maddenin omurgasıdır ve elektronlar düğümleri arasında serbestçe hareket edebilir.

Örnekler şunları içerir:

mg - 2e<->mg 2+

Cs - e<->C'ler +

Ca - 2e<->Ca 2+

Fe - 3e<->3+

Kovalent: polar ve polar olmayan

En yaygın kimyasal etkileşim türü kovalent bağdır. Etkileşen elementlerin elektronegatiflik değerleri keskin bir şekilde farklılık göstermez, bu bağlamda sadece ortak elektron çiftinin daha elektronegatif bir atoma kayması meydana gelir.

Kovalent etkileşim, bir değişim mekanizması veya bir verici-alıcı tarafından oluşturulabilir.

Değişim mekanizması, atomların her birinin dış elektronik seviyelerde eşleşmemiş elektronlara sahip olması ve atomik orbitallerin örtüşmesi, her iki atoma ait bir çift elektronun ortaya çıkmasına neden olması durumunda gerçekleşir. Atomlardan biri dış elektronik düzeyde bir çift elektrona sahipken, diğeri serbest yörüngeye sahip olduğunda, atomik yörüngeler üst üste geldiğinde elektron çifti sosyalleşir ve verici-alıcı mekanizmasına göre etkileşime girer.

Kovalent olanlar çokluğa bölünür:

• basit veya tek;
• çift;
• üçlü.

Çiftler, aynı anda iki çift elektronun ve üçlülerin - üçünün sosyalleşmesini sağlar.

Bağlanmış atomlar arasındaki elektron yoğunluğunun (polarite) dağılımına göre, kovalent bağ şu şekilde ayrılır:

• polar olmayan;
• kutupsal.

Polar olmayan bir bağ aynı atomlardan oluşur ve farklı elektronegatiflik ile polar bir bağ oluşur.

Elektronegatifliğe yakın atomların etkileşimine polar olmayan bağ denir. Böyle bir moleküldeki ortak elektron çifti, atomların hiçbirine çekilmez, ancak her ikisine de eşit olarak aittir.

Elektronegatiflikleri farklı olan elementlerin etkileşimi, polar bağların oluşumuna yol açar. Bu tür bir etkileşimle, ortak elektron çiftleri daha elektronegatif bir element tarafından çekilir, ancak ona tamamen transfer olmazlar (yani iyon oluşumu gerçekleşmez). Elektron yoğunluğundaki böyle bir kaymanın bir sonucu olarak, atomlarda kısmi yükler belirir: daha elektronegatif olan - negatif yük ve daha az pozitif olan.

Kovalansın özellikleri ve özellikleri

Bir kovalent bağın temel özellikleri:

• Uzunluk, etkileşen atomların çekirdekleri arasındaki mesafe ile belirlenir.
• Polarite, elektron bulutunun atomlardan birine doğru yer değiştirmesiyle belirlenir.
• yönlülük - uzaya yönelik bağlar ve buna bağlı olarak belirli geometrik şekillere sahip moleküller oluşturma özelliği.
• Doygunluk, sınırlı sayıda bağ oluşturma yeteneği ile belirlenir.
• Polarize edilebilirlik, harici bir elektrik alanına maruz kaldığında polariteyi değiştirme yeteneği olarak tanımlanır.
• Bir bağı koparmak için gereken enerji, onun gücünü belirler.

Polar olmayan bir kovalent etkileşime örnek olarak hidrojen (H2), klor (Cl2), oksijen (O2), nitrojen (N2) ve diğer birçok molekül verilebilir.

H + H → H-H molekülü polar olmayan tek bir bağa sahiptir,

O: +: O → O = O molekülün polar olmayan bir çifti vardır,

Ṅ: + Ṅ: → N≡N molekülü polar olmayan üçlü bir yapıya sahiptir.

Örnek olarak karbon dioksit (CO2) ve karbon monoksit (CO) gazı, hidrojen sülfür (H2S), hidroklorik asit (HCL), su (H2O), metan (CH4), kükürt oksit (SO2) ve daha birçok molekül gösterilebilir. kimyasal elementlerin kovalent bağının...

Bir CO2 molekülünde, karbon ve oksijen atomları arasındaki ilişki kovalent polardır, çünkü daha elektronegatif olan hidrojen elektron yoğunluğunu kendisine çeker. Oksijen, dış seviyede iki eşleşmemiş elektrona sahiptir ve karbon, etkileşimler oluşturmak için dört değerlik elektronu sağlayabilir. Sonuç olarak, çift bağlar oluşur ve molekül şöyle görünür: O = C = O.

Belirli bir moleküldeki bağın türünü belirlemek için onu oluşturan atomları dikkate almak yeterlidir. Basit maddeler metaller metalik, metal olmayan metaller - iyonik, basit maddeler metal olmayan - kovalent apolar ve farklı metal olmayanlardan oluşan moleküller kovalent bir polar bağ ile oluşturulur.