İkisi üstte olmak üzere sekiz dış elektron içeren elektron kabuklarının olduğu bilinmektedir. S- yörüngeler ve altı - açık R-orbitaller var artan stabilite. Eşleşiyorlar inert gazlar : neon, argon, kripton, ksenon, radon (bunları periyodik tabloda bulabilirsiniz). Yalnızca iki elektron içeren helyum atomu daha da kararlıdır. Diğer tüm elementlerin atomları, elektronik konfigürasyonlarını en yakın inert gazın elektronik konfigürasyonuna yaklaştırma eğilimindedir. Bu iki şekilde yapılabilir; dış seviyeden elektron bağışlayarak veya ekleyerek.

Yalnızca bir eşleşmemiş elektrona sahip olan bir sodyum atomunun bundan vazgeçmesi daha karlı olur, böylece atom bir yük alır (iyon haline gelir) ve inert gaz neonunun elektronik konfigürasyonunu kazanır.

Klor atomunda en yakın inert gazın konfigürasyonunda yalnızca bir elektron eksik olduğundan bir elektron elde etmeye çalışır.

Her element, az ya da çok, sayısal olarak değerle karakterize edilen elektronları çekme yeteneğine sahiptir. elektronegatiflik. Buna göre, bir elementin elektronegatifliği ne kadar büyük olursa, elektronları o kadar güçlü çeker ve oksitleyici özellikleri o kadar belirgin olur.

Atomların kararlı bir elektron kabuğu elde etme isteği, moleküllerin oluşumunun nedenini açıklamaktadır.

Tanım

Kimyasal bağ- bu, bir kimyasal molekülün veya kristalin bir bütün olarak 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 inert gazın elektron konfigürasyonundan bir elektron eksiktirler.

İki atomun belirli bir mesafede bir araya gelmesi, aynı anda her iki atoma ait olan ortak bir elektron çiftinin oluşmasına yol açar. Bu ortak çift kimyasal bir bağı temsil eder. Hidrojen molekülü durumunda da aynı şey olur. Hidrojenin yalnızca bir eşleşmemiş elektronu vardır ve en yakın inert gazın (helyum) konfigürasyonundan bir elektron eksiktir. Böylece iki hidrojen atomu birbirine yaklaştığında ortak bir elektron çifti oluştururlar.

Tanım

Elektronların ortak elektron çiftleri oluşturmak üzere etkileşime girmesiyle oluşan metal olmayan atomlar arasındaki bağa denir. kovalent.

Etkileşen atomlar eşit elektronegatiflik değerlerine sahipse, ortak elektron çifti her iki atoma da eşit olarak aittir, yani eşit mesafe her iki atomdan Bu kovalent bağa denir polar olmayan.

Tanım

Kovalent polar olmayan bağ- eşit veya benzer elektronegatiflik değerlerine sahip metal olmayan atomlar arasındaki kimyasal bağ. Bu durumda ortak elektron çifti her iki atoma da eşit olarak ait olur ve elektron yoğunluğunda herhangi bir kayma gözlenmez.

Kovalent polar olmayan bağlar basit metalik olmayan maddelerde oluşur: $\mathrm(O)_2, \mathrm(N)_2, \mathrm(Cl)_2, \mathrm(P)_4, \mathrm(O)_3$. Atomlarla etkileştiğinde Farklı anlamlar Hidrojen ve klor gibi elektronegatiflik nedeniyle, paylaşılan elektron çifti, elektronegatifliği daha yüksek olan atoma, yani klora doğru kaydırılır. Klor atomu kısmi negatif yük kazanır ve hidrojen atomu kısmi pozitif yük kazanır. Bu polar kovalent bağın bir örneğidir.

Tanım

Elektronegatiflikleri farklı olan metal olmayan elementlerin oluşturduğu bağa denir. kovalent polar. Bu durumda elektron yoğunluğu daha elektronegatif olan elemente doğru kayar.

Pozitif ve negatif yük merkezlerinin ayrıldığı moleküle denir. dipol. Polar bağlanma, farklı fakat çok farklı olmayan elektronegatifliğe sahip atomlar arasında, örneğin farklı ametaller arasında meydana gelir. Polar kovalent bağlara sahip bileşiklere örnek olarak ametallerin birbirleriyle olan bileşikleri ve ayrıca ametal olmayan atomlar içeren çeşitli iyonlar $(\mathrm(NO)_3–, \mathrm(CH)_3\mathrm(COO)–)$ verilebilir. Organik maddeler arasında özellikle çok sayıda kovalent polar bileşik bulunmaktadır.

Elementlerin elektronegatifliğindeki fark büyükse, yalnızca elektron yoğunluğunda bir değişiklik meydana gelmez, aynı zamanda bir elektronun bir atomdan diğerine tamamen aktarılması da meydana gelir. Bunu sodyum florür NaF örneğini kullanarak ele alalım. Daha önce gördüğümüz gibi, sodyum atomu bir elektrondan vazgeçmeye, flor atomu ise onu kabul etmeye hazırdır. Bu, elektron transferinin eşlik ettiği etkileşimleri sırasında kolaylıkla gerçekleştirilir.

Bu durumda, sodyum atomu elektronunu tamamen flor atomuna aktarır: sodyum bir elektron kaybederek pozitif yüklü hale gelirken, klor bir elektron kazanarak 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 bağlantıya denir iyonik. Tipik metaller ile metal olmayanlar arasında, yani elektronegatiflik değerleri çok farklı olan atomlar arasında gerçekleşir.

Tanım

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

Başka bir bağlantı türü daha var - metal, basit maddelerin özelliği - metaller. Kısmen iyonize metal atomlarının ve değerlik elektronlarının çekilmesiyle tek bir elektron bulutu (“elektron gazı”) oluşturulmasıyla karakterize edilir. Metallerdeki değerlik elektronları delokalizedir ve aynı anda tüm metal atomlarına ait olup kristal boyunca serbestçe hareket eder. Dolayısıyla bağlantı çok merkezlidir. Geçiş metallerinde metalik bağ, kısmen elektronlarla dolu dış katmanın d-orbitallerinin üst üste binmesiyle desteklendiğinden, doğası gereği kısmen kovalenttir. Metaller metalik kristal kafesler oluşturur. “Metal bağı ve özellikleri” konusunda detaylı olarak anlatılmıştır.

moleküller arası etkileşimler

Güçlü moleküller arası etkileşime bir örnek

dır-dir hidrojenbu bağlantı, bir molekülün hidrojen atomu ile elektronegatifliği yüksek bir atom ($\mathrm(F)$, $\mathrm(O)$, $\mathrm(Cl)$, $\mathrm(N)$) arasında oluşur. Hidrojen bağının bir örneği, su molekülleri $\mathrm(O)_2\mathrm(O)…\mathrm(OH)_2$, amonyak ve su molekülleri $\mathrm(H)_3\mathrm(N)… arasındaki etkileşimdir. \mathrm(OH) _2$, metanol ve su $\mathrm(CH)_3\mathrm(OH)…\mathrm(OH)_2$ ve ayrıca çeşitli parçalar protein molekülleri, polisakkaritler, nükleik asitler.

Moleküller arası etkileşimin bir başka örneği de van der Waals kuvvetleri Moleküllerin polarizasyonu ve dipol oluşumu sırasında ortaya çıkan. Katmanlı kristallerdeki (grafit yapısı gibi) atom katmanları arasındaki bağlanmaya aracılık ederler.

Kimyasal bağın özellikleri

Kimyasal bağ karakterize edilir uzunluk, enerji, yön Ve doyma(her atom sınırlı sayıda bağ oluşturma kapasitesine sahiptir). Bağ çokluğu paylaşılan elektron çiftlerinin sayısına eşittir. Moleküllerin şekli, bağın oluşumunda yer alan elektron bulutlarının türüne ve ayrıca yalnız elektron çiftlerinin varlığına veya yokluğuna göre belirlenir. Yani, örneğin, $\mathrm(CO)_2$ molekülü doğrusaldır (yalnız elektron çifti yoktur) ve $\mathrm(H)_2\mathrm(O)$ ve $\mathrm(SO)_2$ köşe çiftleri (yalnız çift çiftleri vardır). Etkileşen atomlar çok farklı elektronegatiflik değerlerine sahipse, paylaşılan elektron çifti neredeyse tamamen en yüksek elektronegatifliğe sahip atomlara doğru kayar. Bu nedenle iyonik bağ, bir elektronun neredeyse tamamen bir atomdan diğerine aktarıldığı polar kovalent bağın aşırı bir durumu olarak düşünülebilir. Gerçekte hiçbir zaman tam yer değiştirme meydana gelmez, yani mutlak iyonik maddeler yoktur. Örneğin, $\mathrm(NaCl)$'da atomların gerçek yükleri +1 ve -1 değil +0,92 ve –0,92'dir.

İyonik bağlanma, metal olmayanlar ve asit kalıntıları içeren tipik metallerin bileşiklerinde, yani metal oksitlerde ($\mathrm(CaO)$, $\mathrm(Al)_2\mathrm(O)_3$), alkalilerde ($\mathrm(NaOH) meydana gelir. ) )$, $\mathrm(Ca(OH))_2$) ve tuzlar ($\mathrm(NaCl)$, $\mathrm(K)_2\mathrm(S)$, $\mathrm(K)_2\mathrm ( SO)_4$, $\mathrm(NH)_4\mathrm(Cl)$, $\mathrm(CH)_3\mathrm(NH)_3^+$, $\mathrm(Cl^–)$).

kimyasal bağ oluşumunun mekanizmaları

Kovalent kimyasal bağ, çeşitleri ve oluşum mekanizmaları. Kovalent bağların özellikleri (polarite ve bağ enerjisi). İyonik bağ. Metal bağlantı. Hidrojen bağı

Kimyasal bağ doktrini tüm teorik kimyanın temelini oluşturur.

Kimyasal bağ, atomların onları moleküllere, iyonlara, radikallere ve kristallere bağlayan 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 bir bağ, polar kovalent bağın aşırı bir durumu olarak düşünülebilir.

Metalik bir bağ, paylaşılan elektronları kullanan atomların kovalent etkileşimini ve bu elektronlar ile metal iyonları arasındaki elektrostatik çekimi birleştirir.

Maddeler genellikle sınırlayıcı kimyasal bağ (veya saf kimyasal bağ) durumlarından yoksundur.

Örneğin lityum florür $LiF$ iyonik bir bileşik olarak sınıflandırılır. Aslında, içindeki bağ $80$$ iyonik ve $20$$ kovalenttir. Bu nedenle, bir kimyasal bağın polarite derecesinden (iyoniklik) bahsetmek açıkçası daha doğrudur.

Hidrojen halojenürler $HF—HCl—HBr—HI—HAt$ serisinde bağ polarite derecesi azalır, çünkü halojen ve hidrojen atomlarının elektronegatiflik değerlerindeki fark azalır ve astatin hidrojende bağ neredeyse olur kutupsal olmayan $(EO(H) = 2,1; EO(At) = 2,2)$.

Aynı maddelerde farklı türde bağlar bulunabilir, örneğin:

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

Farklı bağlantı türleri birbirine dönüşebilir:

- en elektrolitik ayrışma kovalent bileşiklerin suyunda kovalent polar bağ iyonik hale gelir;

- metaller buharlaştığında metal bağı polar olmayan bir kovalent bağa vb. dönüşür.

Tüm tür ve kimyasal bağ türlerinin birliğinin nedeni, bunların aynı kimyasal doğasıdır - elektron-nükleer etkileşimi. Her durumda kimyasal bir bağın oluşumu, enerji salınımıyla birlikte atomların elektron-nükleer etkileşiminin sonucudur.

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

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

Böyle bir bağın oluşma mekanizması takas veya bağışçı-alıcı olabilir.

BEN. Değişim mekanizması atomlar eşleşmemiş elektronları birleştirerek ortak elektron çiftleri oluşturduğunda çalışır.

1) $H_2$ - hidrojen:

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

2) $HCl$ - hidrojen klorür:

Bağ, $s-$ ve $p-$elektronlardan (örtüşen $s-p-$orbitaller) oluşan ortak bir elektron çiftinin oluşması nedeniyle ortaya çıkar:

3) $Cl_2$: bir klor molekülünde, eşleşmemiş $p-$elektronlar (örtüşen $p-p-$orbitaller) nedeniyle bir kovalent bağ oluşur:

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

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

Vericinin bir elektron çifti vardır, alıcının ise bu çiftin işgal edebileceği boş bir yörüngesi vardır. Amonyum iyonunda, hidrojen atomlarıyla olan dört bağın tümü kovalenttir: üçü, değişim mekanizmasına göre nitrojen atomu ve hidrojen atomları tarafından ortak elektron çiftlerinin oluşturulması nedeniyle, biri donör-alıcı mekanizmasına göre oluşturulmuştur.

Kovalent bağlar, elektron yörüngelerinin örtüşme şekline ve bağlı atomlardan birine doğru yer değiştirmelerine göre sınıflandırılabilir.

Bir bağ çizgisi boyunca elektron yörüngelerinin örtüşmesi sonucu oluşan kimyasal bağlara $σ$ adı verilir. -bağlar (sigma bağları). Sigma bağı çok güçlüdür.

$p-$orbitaller iki bölgede örtüşebilir ve yanal örtüşme nedeniyle kovalent bir bağ oluşturabilir:

İletişim hattının dışındaki elektron yörüngelerinin "yanal" örtüşmesi sonucu oluşan kimyasal bağlar; iki alanda $π$ denir -bağlar (pi-bağları).

İle yer değiştirme derecesi Bağlandıkları atomlardan birinde ortak elektron çiftleri varsa kovalent bir bağ oluşabilir. kutupsal Ve polar olmayan.

Aynı elektronegatifliğe sahip atomlar arasında oluşan kovalent kimyasal bağa denir. polar olmayan. Elektron çiftleri hiçbir atoma kaymaz çünkü atomlar aynı EO'ya sahiptir - diğer atomlardan değerlik elektronlarını çekme özelliği. Örneğin:

onlar. Basit metal olmayan maddelerin molekülleri, kovalent polar olmayan bağlar yoluyla oluşturulur. Elektronegatiflikleri farklı olan elementlerin atomları arasındaki kovalent kimyasal bağa denir. kutupsal.

Kovalent bağların uzunluğu ve enerjisi.

karakteristik kovalent bağın özellikleri- uzunluğu ve enerjisi. Bağlantı uzunluğu atom çekirdekleri arasındaki mesafedir. Kimyasal bir bağın uzunluğu ne kadar kısa olursa o kadar güçlü olur. Ancak bağlantının gücünün bir ölçüsü bağlanma enerjisi Bu, bir bağı kırmak için gereken enerji miktarına göre 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, bağ enerjileri ise sırasıyla $436, 242$ ve $946$ kJ/mol'dür.

İyonlar. İyonik bağ

İki atomun "karşılaştığını" hayal edelim: grup I metalinin bir atomu ve grup VII'nin metal olmayan bir atomu. Bir metal atomunun dış enerji seviyesinde tek bir elektronu bulunurken, metal olmayan bir atomun dış seviyesinin tamamlanması için sadece bir elektronu eksiktir.

Birinci atom, ikinciye çekirdekten uzak ve onunla zayıf ilişkili olan elektronunu kolaylıkla verecek, ikincisi ise onu verecektir. müsait yer dışarıda elektronik seviye.

Daha sonra negatif yüklerinden birinden mahrum kalan atom pozitif yüklü bir parçacık haline gelecek, ikincisi ise ortaya çıkan elektron nedeniyle negatif yüklü bir parçacık haline gelecektir. Bu tür parçacıklara denir iyonlar.

İyonlar arasında oluşan kimyasal bağa iyonik denir.

İyi bilinen bileşik sodyum klorür örneğini kullanarak bu bağın oluşumunu ele alalım ( tuz):

Atomları iyonlara dönüştürme süreci şemada gösterilmektedir:

Atomların iyonlara bu dönüşümü her zaman tipik metallerin ve tipik metal olmayanların atomlarının etkileşimi sırasında meydana gelir.

Örneğin kalsiyum ve klor atomları arasında iyonik bir bağın oluşumunu kaydederken akıl yürütme algoritmasını (sırasını) ele alalım:

Atom veya molekül sayısını gösteren sayılara denir katsayılar Bir moleküldeki atom veya iyon sayısını gösteren sayılara denir. indeksler.

Metal bağlantı

Metal elementlerin atomlarının birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğini öğrenelim. Metaller genellikle izole edilmiş atomlar halinde değil, bir parça, külçe veya metal ürün. Metal atomlarını tek bir hacimde tutan şey nedir?

Çoğu metalin dış seviyedeki atomları şunları içermez: Büyük sayı elektronlar - 1$, 2, 3$. Bu elektronlar kolayca sıyrılır ve atomlar pozitif iyonlara dönüşür. Ayrılan elektronlar bir iyondan diğerine hareket ederek onları tek bir bütün halinde birleştirir. Bu elektronlar iyonlarla bağlanarak geçici olarak atomlar oluşturur, sonra tekrar kırılır ve başka bir iyonla birleşir vb. Sonuç olarak, metalin hacminde atomlar sürekli olarak iyonlara dönüşür ve bunun tersi de geçerlidir.

Metallerde iyonlar arasında paylaşılan elektronlar aracılığıyla oluşan bağa metalik denir.

Şekil bir sodyum metal parçasının yapısını şematik olarak göstermektedir.

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

Metalik bağın kovalent bağla bazı benzerlikleri vardır, çünkü dış elektronların paylaşımına dayanır. Ancak kovalent bağda yalnızca iki komşu atomun dıştaki eşleşmemiş elektronları paylaşılırken, metalik bağda tüm atomlar bu elektronların paylaşımında yer alır. Bu nedenle kovalent bağa sahip kristaller kırılgandır, ancak metal bağ ile kural olarak sünektirler, elektriksel olarak iletkendirler ve metalik bir parlaklığa sahiptirler.

Metalik bağlanma her ikisinin de karakteristik özelliğidir. saf metaller ve çeşitli metallerin - katı ve sıvı haldeki alaşımların karışımları için.

Hidrojen bağı

Bir molekülün (veya bir kısmının) pozitif polarize hidrojen atomları ile başka bir molekülün yalnız elektron çiftlerine ($F, O, N$ ve daha az yaygın olarak $S$ ve $Cl$) sahip güçlü elektronegatif elementlerin negatif polarize atomları arasındaki kimyasal bağ (veya onun bir kısmına) hidrojen denir.

Hidrojen bağı oluşumunun mekanizması kısmen elektrostatik, kısmen de verici-alıcı niteliktedir.

Moleküller arası hidrojen bağı örnekleri:

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

Hidrojen bağına sahip maddelerin moleküler kristal kafesleri vardır.

Moleküler ve moleküler olmayan yapıya sahip maddeler. Kristal kafes türü. 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 toplanma durumundan birinde olabilir: katı, sıvı veya gaz. Bir maddenin özellikleri aynı zamanda onu oluşturan parçacıklar (moleküller, atomlar veya iyonlar) arasındaki kimyasal bağın doğasına da bağlıdır. Bağ türüne bağlı olarak moleküler ve moleküler olmayan yapıya sahip maddeler ayırt edilir.

Moleküllerden oluşan maddelere denir moleküler maddeler. Bu tür maddelerdeki moleküller arasındaki bağlar çok zayıftır, molekül içindeki atomlar arasındaki bağlardan çok daha zayıftır ve nispeten düşük sıcaklıklarda bile kırılırlar - madde önce sıvıya, sonra gaza dönüşür (iyotun süblimleşmesi). Moleküllerden oluşan maddelerin erime ve kaynama noktaları molekül ağırlığı arttıkça artar.

Moleküler maddeler arasında atomik yapıya sahip maddeler ($C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W$) yer alır; bunların arasında metaller ve metal olmayanlar da bulunur.

Hadi düşünelim fiziki ozellikleri alkali metaller. Atomlar arasındaki nispeten düşük bağ kuvveti, düşük mekanik dayanım: Alkali metaller yumuşaktır ve bıçakla kesilmesi kolaydır.

Büyük atom boyutları alkali metallerin yoğunluğunun düşük olmasına neden olur: lityum, sodyum ve potasyum sudan bile daha hafiftir. Alkali metaller grubunda elementin atom numarası arttıkça kaynama ve erime noktaları düşer, çünkü Atom boyutları artar ve bağlar zayıflar.

Maddelere moleküler olmayan yapılar iyonik bileşikleri içerir. Ametallerle metallerin çoğu bileşiği 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 sıcaklıklar erime ve kaynama.

Kristal kafesler

Bilindiği gibi madde üç halde bulunabilir. toplanma durumları: Gaz, sıvı ve katı.

Katılar: amorf ve kristal.

Kimyasal bağların özelliklerinin katıların özelliklerini nasıl etkilediğini ele alalım. Katılar ikiye ayrılır kristalimsi Ve amorf.

Amorf maddelerin net bir erime noktası yoktur; ısıtıldıklarında yavaş yavaş yumuşar ve akışkan bir duruma dönüşürler. Örneğin hamuru ve çeşitli reçineler amorf bir durumdadır.

Kristalli maddeler karakterize edilir doğru konum oluştukları parçacıklar: uzayda kesin olarak tanımlanmış noktalarda atomlar, moleküller ve iyonlar. Bu noktalar düz çizgilerle bağlandığında kristal kafes adı verilen uzamsal bir çerçeve oluşur. Kristal parçacıklarının bulunduğu noktalara kafes düğümleri denir.

Kristal kafesin düğümlerinde bulunan parçacıkların türüne ve aralarındaki bağlantının niteliğine bağlı olarak dört tip kristal kafes ayırt edilir: iyonik, atomik, moleküler Ve metal.

İyonik kristal kafesler.

İyonik düğümlerinde iyonların bulunduğu kristal kafesler denir. Hem $Na^(+), Cl^(-)$ basit iyonlarını hem de $SO_4^(2−), OH^-$ karmaşık iyonlarını bağlayabilen iyonik bağlara sahip maddelerden oluşurlar. Sonuç olarak, metallerin tuzları ve bazı oksitleri ve hidroksitleri iyonik kristal kafeslere sahiptir. Örneğin, bir sodyum klorür kristali küp şeklinde bir kafes oluşturan alternatif 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 karakterize edilir, refrakterdir ve uçucu değildir.

Atomik kristal kafesler.

atomik düğümlerinde ayrı ayrı atomların bulunduğu kristal kafesler denir. Bu tür kafeslerde atomlar birbirine çok güçlü kovalent bağlarla bağlanır. Bu tür kristal kafeslere sahip maddelerin bir örneği, karbonun allotropik modifikasyonlarından biri olan elmastır.

Atomik kristal kafesi olan çoğu maddenin erime noktaları çok yüksektir (örneğin elmas için bu sıcaklık 3500°C'nin üzerindedir), güçlü ve serttirler ve pratik olarak çözünmezler.

Moleküler kristal kafesler.

Moleküler düğümlerinde moleküllerin bulunduğu kristal kafesler denir. Bu moleküllerdeki kimyasal bağlar hem polar ($HCl, H_2O$) hem de polar olmayan ($N_2, O_2$) olabilir. Moleküllerin içindeki atomlar çok güçlü kovalent bağlarla bağlı olmasına rağmen, moleküllerin kendi aralarında zayıf moleküller arası çekim kuvvetleri etki eder. Bu nedenle moleküler kristal kafeslere sahip maddeler düşük sertliğe, düşük erime noktalarına sahiptir ve uçucudur. En sağlam organik bileşikler moleküler kristal kafeslere (naftalin, glikoz, şeker) sahiptir.

Metal kristal kafesler.

Metalik bağları olan maddeler metalik kristal kafeslere sahiptir. Bu tür kafeslerin yerlerinde atomlar ve iyonlar (atomlar veya iyonlar) bulunur; metal atomları kolayca dönüşerek dış elektronlarını "bağlamak için" bırakırlar. Genel kullanım"). Bu iç yapı metaller karakteristik fiziksel özelliklerini belirler: dövülebilirlik, süneklik, elektriksel ve termal iletkenlik, karakteristik metalik parlaklık.

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

İyonik kimyasal bağların genel özellikleri

İyonlar, elektron verme veya alma sürecinde atomların dönüştüğü yüke sahip parçacıklardır. Birbirlerini oldukça güçlü bir şekilde çekerler, bu nedenle bu tür bağa sahip maddelerin yüksek kaynama ve erime noktaları vardır.

Pirinç. 1. İyonlar.

İyonik bağ, elektrostatik çekimleri nedeniyle farklı iyonlar arasında oluşan kimyasal bir bağdır. Bağlanan atomların elektronegatifliğindeki fark, yüklerin tamamen ayrılmasına neden olacak kadar büyük olduğunda, kovalent bağın sınırlayıcı durumu olarak düşünülebilir.

Pirinç. 2. İyonik kimyasal bağ.

Genellikle EO'nun >1,7 olması durumunda tahvilin elektronik hale geleceğine inanılmaktadır.

Periyodik tabloda elementler periyotlara göre birbirlerinden uzaklaştıkça elektronegatiflik değerindeki fark daha fazla olur. Bu bağ, metallerin ve metal olmayanların, özellikle de en uzak gruplarda bulunanların, örneğin I ve VII'nin karakteristiğidir.

Örnek: sofra tuzu, sodyum klorür NaCl:

Pirinç. 3. Sodyum klorürün iyonik kimyasal bağının şeması.

Kristallerde iyonik bir bağ vardır; güçlü ve uzundur ancak doymuş değildir ve yönlendirilmemiştir. İyonik bağlanma yalnızca tuzlar, alkaliler ve bazı metal oksitler gibi karmaşık maddelerin karakteristiğidir. Gaz halinde bu tür maddeler iyonik moleküller formunda bulunur.

Tipik metaller ve ametaller arasında iyonik kimyasal bağlar oluşur. Elektronlar mutlaka metalden metal olmayana aktarılarak iyonlar oluşturulur. Sonuç, iyonik bağ adı verilen elektrostatik bir çekimdir.

Aslında tamamen iyonik bir bağ oluşmaz. İyonik bağ olarak adlandırılan bağ, kısmen iyonik ve kısmen kovalent yapıdadır. Ancak karmaşık moleküler iyonların bağları iyonik olarak kabul edilebilir.

İyonik bağ oluşumu örnekleri

İyonik bağ oluşumunun birkaç örneği vardır:

• kalsiyum ve florür arasındaki etkileşim

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

– Kalsiyumun iki elektronu vermesi, eksik olanları kazanmaktan daha kolaydır.

F 0 (atom)+1е= F- (iyon)

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

Ortaya çıkan iyonların yükleri arasındaki en küçük ortak katı bulalım. 2'ye eşittir. Bir kalsiyum atomundan iki elektron kabul edecek flor atomu sayısını hesaplayalım: 2: 1 = 2. 4.

İyonik bir kimyasal bağın formülünü oluşturalım:

Ca 0 +2F 0 →Ca 2 +F−2.

• sodyum ve oksijenin etkileşimi

Kimyasal bağ, çeşitleri, özellikleri ve bununla birlikte kimya adı verilen ilginç bir bilimin temel taşlarından biridir. Bu yazıda kimyasal bağları tüm yönleriyle analiz edeceğiz, bilimdeki önemini inceleyeceğiz, örnekler vereceğiz ve çok daha fazlasını yapacağız.

Kimyasal bağ nedir

Kimyada kimyasal bağ, bir molekül içindeki atomların karşılıklı yapışması ve aralarında var olan çekim kuvvetinin bir sonucu olarak anlaşılmaktadır. Kimyasal bağlar sayesinde çeşitli oluşumlar meydana gelir. kimyasal bileşikler, bu kimyasal bağın doğasıdır.

Kimyasal Bağ Çeşitleri

Bir kimyasal bağın oluşma mekanizması, genel olarak türüne veya türüne büyük ölçüde bağlıdır, aşağıdaki ana kimyasal bağ türleri farklılık gösterir:

• Kovalent kimyasal bağ (bu da polar veya polar olmayabilir)
• İyonik bağ
• bağlantı
• Kimyasal bağ

insanlar gibi.

Buna gelince, web sitemizde ayrı bir makale ayrılmıştır ve bağlantıdan daha ayrıntılı olarak okuyabilirsiniz. Daha sonra diğer tüm ana kimyasal bağ türlerini daha ayrıntılı olarak inceleyeceğiz.

İyonik kimyasal bağ

İyonik bir kimyasal bağın oluşumu, farklı yüklere sahip iki iyonun karşılıklı elektriksel çekimi nedeniyle meydana gelir. Bu tür kimyasal bağlardaki iyonlar genellikle basit olup maddenin bir atomundan oluşur.

İyonik kimyasal bağ şeması.

Karakteristik özellik iyonik tip Bir bağın kimyasal özelliği doygunluğun olmamasıdır ve bunun sonucunda en çok farklı miktarlar Zıt yüklü iyonlar. İyonik kimyasal bağın bir örneği, "iyoniklik" seviyesinin neredeyse %97 olduğu sezyum florür bileşiği CsF'dir.

Hidrojen kimyasal bağı

Ortaya çıkmadan çok önce modern teori içindeki kimyasal bağlar modern biçim Bilim adamları ve kimyagerler, metal olmayan hidrojen bileşiklerinin çeşitli şaşırtıcı özelliklere sahip olduğunu fark ettiler. Diyelim ki suyun ve hidrojen florürün kaynama noktası olabileceğinden çok daha yüksek, işte burada hazır örnek Hidrojen kimyasal bağı.

Resimde bir hidrojen kimyasal bağının oluşumunun bir diyagramı gösterilmektedir.

Bir hidrojen kimyasal bağının doğası ve özellikleri, hidrojen atomu H'nin başka bir kimyasal bağ oluşturma yeteneği ile belirlenir, dolayısıyla bu bağın adı da buradan gelir. Böyle bir bağlantının oluşmasının nedeni elektrostatik kuvvetlerin özellikleridir. Örneğin, bir hidrojen florür molekülündeki toplam elektron bulutu, florine doğru o kadar kaydırılır ki, bu maddenin bir atomunun etrafındaki boşluk negatif enerjiye doyurulur. Elektrik alanı. Özellikle tek elektronundan yoksun olan hidrojen atomunun çevresinde her şey tam tersidir; elektronik alanı çok daha zayıftır ve bunun sonucunda da pozitif yük. Ve bildiğiniz gibi pozitif ve negatif yükler birbirini çeker ve bu basit şekilde bir hidrojen bağı ortaya çıkar.

Metallerin kimyasal bağı

Metallerin özelliği hangi kimyasal bağdır? Bu maddelerin kendi kimyasal bağ türleri vardır - tüm metallerin atomları hiçbir şekilde düzenlenmemiştir, ancak belirli bir şekilde düzenlenme sırasına kristal kafes denir. Farklı atomların elektronları ortak bir elektron bulutu oluşturur ve birbirleriyle zayıf etkileşime girerler.

Metal kimyasal bağı böyle görünür.

Metalik kimyasal bağın bir örneği herhangi bir metal olabilir: sodyum, demir, çinko vb.

Kimyasal bağın türü nasıl belirlenir

İçinde yer alan maddelere bağlı olarak, eğer bir metal ve bir metal olmayan varsa bağ iyoniktir, iki metal varsa o zaman metaliktir, iki metal olmayan varsa o zaman kovalenttir.

Kimyasal bağların özellikleri

Farklı karşılaştırmak için kimyasal reaksiyonlar farklı olanlar kullanılıyor niceliksel özellikler, örneğin:

• uzunluk,
• enerji,
• polarite,
• bağlantı sırası.

Onlara daha detaylı bakalım.

Bağ uzunluğu, kimyasal bir bağla bağlanan atomların çekirdekleri arasındaki denge mesafesidir. Genellikle deneysel olarak ölçülür.

Kimyasal bir bağın enerjisi onun gücünü belirler. İÇİNDE bu durumda Enerji, kimyasal bir bağı kırmak ve atomları ayırmak için gereken kuvveti ifade eder.

Bir kimyasal bağın polaritesi, elektron yoğunluğunun atomlardan birine doğru ne kadar kaydığını gösterir. Atomların elektron yoğunluğunu kendilerine doğru kaydırma yeteneği, yani basit bir dille Kimyada “battaniyeyi kendi üzerine çekme”ye elektronegatiflik denir.

Çoğu elementin atomları birbirleriyle etkileşime girebildiklerinden ayrı ayrı mevcut değildir. Bu etkileşim daha karmaşık parçacıklar üretir.

Kimyasal bir bağın doğası, elektrik yükleri arasındaki etkileşimin kuvvetleri olan elektrostatik kuvvetlerin etkisidir. Elektronlar ve atom çekirdekleri bu tür yüklere sahiptir.

Çekirdeğe en uzak olan dış elektronik seviyelerde (değerlik elektronları) bulunan elektronlar, onunla en zayıf şekilde etkileşime girer ve bu nedenle çekirdekten kopabilirler. Atomların birbirine bağlanmasından sorumludurlar.

Kimyadaki etkileşim türleri

Kimyasal bağ türleri aşağıdaki tabloda sunulabilir:

İyonik bağın özellikleri

Nedeniyle meydana gelen kimyasal reaksiyon iyon çekimi farklı yüklere sahip olanlara iyonik denir. Bu, bağlanan atomların elektronegatiflik açısından (yani elektronları çekme yeteneği) önemli bir farklılığa sahip olması ve elektron çiftinin daha elektronegatif olan elemente gitmesi durumunda meydana gelir. Elektronların bir atomdan diğerine bu transferinin sonucu yüklü parçacıkların - iyonların oluşmasıdır. Aralarında bir çekim doğar.

En düşük elektronegatiflik indekslerine sahiptirler tipik metaller ve en büyüğü tipik metal olmayanlardır. İyonlar böylece tipik metaller ve tipik ametaller arasındaki etkileşimle oluşur.

Metal atomları pozitif yüklü iyonlar (katyonlar) haline gelerek dış elektron seviyelerine elektron verirler, ametaller ise elektronları kabul ederek negatif yüklü iyonlar (anyonlar).

Atomlar elektronik konfigürasyonlarını tamamlayarak daha kararlı bir enerji durumuna geçer.

İyonik bağ yönsüzdür ve doyurulamaz, çünkü elektrostatik etkileşim her yönde meydana gelir ve buna göre iyon iyonları çekebilir. zıt işaret Her yönden.

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

Eğitim örnekleri

Sodyum klorürde (nacl) bir bağın oluşumu, bir elektronun karşılık gelen iyonları oluşturmak üzere Na atomundan Cl atomuna aktarılmasından kaynaklanır:

Na 0 - 1 e = Na + (katyon)

Cl 0 + 1 e = Cl - (anyon)

Sodyum klorürde, sodyum katyonlarının etrafında altı klor anyonu ve her bir klorür iyonunun etrafında altı sodyum iyonu vardır.

Baryum sülfürdeki atomlar arasında etkileşim oluştuğunda aşağıdaki işlemler meydana gelir:

Ba 0 - 2 e = Ba 2+

S 0 + 2 e = S 2-

Ba, iki elektronunu kükürde bağışlayarak kükürt anyonları S 2- ve baryum katyonları Ba 2+'nın oluşmasına neden olur.

Metal kimyasal bağı

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

Metal maddenin yapısı şu şekildedir: Kristal kafes maddenin iskeletidir ve elektronlar düğümleri arasında serbestçe hareket edebilir.

Aşağıdaki örnekler verilebilir:

Mg-2e<->Mg 2+

Cs-e<->C'ler+

Ca - 2e<->Ca2+

Fe-3e<->Fe 3+

Kovalent: polar ve polar olmayan

En yaygın kimyasal etkileşim türü kovalent bağdır. Etkileşime giren elementlerin elektronegatiflik değerleri keskin bir şekilde farklılık göstermez; bu nedenle yalnızca ortak elektron çiftinin daha elektronegatif bir atoma kayması meydana gelir.

Kovalent etkileşimler bir değişim mekanizması veya bir verici-alıcı mekanizması tarafından oluşturulabilir.

Değişim mekanizması, atomların her birinin dış elektronik seviyelerinde eşleşmemiş elektronlara sahip olması ve atomik yörüngelerin örtüşmesinin halihazırda her iki atoma ait olan bir çift elektronun ortaya çıkmasına yol açması durumunda gerçekleştirilir. Atomlardan birinin dış elektronik seviyede bir çift elektronu ve diğerinin serbest bir yörüngesi varsa, atomik yörüngeler örtüştüğünde, elektron çifti paylaşılır ve verici-alıcı mekanizmasına göre etkileşime girer.

Kovalent olanlar çokluğa göre ikiye ayrılır:

• basit veya tek;
• çift;
• üçlü.

Çift olanlar aynı anda iki çift elektronun ve üçlü olanların üçünün paylaşılmasını sağlar.

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

• polar olmayan;
• kutupsal.

Polar olmayan bir bağ aynı atomlardan oluşur ve polar bir bağ farklı elektronegatifliklerden oluşur.

Benzer elektronegatifliğe sahip atomların etkileşimine apolar bağ denir. Böyle bir moleküldeki ortak elektron çifti her iki atoma da çekilmez, her ikisine de eşit derecede aittir.

Elektronegatifliği farklı olan elementlerin etkileşimi, polar bağların oluşumuna yol açar. Bu tür etkileşimde, paylaşılan elektron çiftleri daha elektronegatif olan elemente çekilir, ancak ona tamamen aktarılmaz (yani iyon oluşumu gerçekleşmez). Elektron yoğunluğundaki bu değişimin bir sonucu olarak, atomlarda kısmi yükler belirir: daha elektronegatif olanlarda negatif yük ve daha az elektronegatif olanlarda pozitif yük.

Kovalanlığın özellikleri ve özellikleri

Kovalent bir bağın temel özellikleri:

• Uzunluk, etkileşen atomların çekirdekleri arasındaki mesafeye göre belirlenir.
• Polarite, elektron bulutunun atomlardan birine doğru yer değiştirmesiyle belirlenir.
• Yönlülük, uzayda yönlendirilmiş bağlar ve buna bağlı olarak belirli geometrik şekillere sahip moleküller oluşturma özelliğidir.
• Doygunluk, sınırlı sayıda bağ oluşturma yeteneği ile belirlenir.
• Polarize edilebilirlik, harici bir elektrik alanının etkisi altında polariteyi değiştirme yeteneği ile belirlenir.
• Bir bağı kırmak için gereken enerji onun gücünü belirler.

Kovalent polar olmayan etkileşimin bir örneği, hidrojen (H2), klor (Cl2), oksijen (O2), nitrojen (N2) ve diğer birçok molekül olabilir.

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

O: + :O → O=O molekülü çift kutupsuzdur,

Ṅ: + Ṅ: → N≡N molekül üçlü apolardır.

Kimyasal elementlerin kovalent bağlarının örnekleri arasında karbon dioksit (CO2) ve karbon monoksit (CO), hidrojen sülfür (H2S), hidroklorik asit (HCL), su (H2O), metan (CH4), sülfür oksit (SO2) molekülleri ve diğerleri.

CO2 molekülünde karbon ve oksijen atomları arasındaki ilişki kovalent kutupsaldır, çünkü daha fazla elektronegatif olan hidrojen elektron yoğunluğunu çeker. Oksijenin dış kabuğunda iki eşleşmemiş elektron bulunurken karbon, etkileşimi oluşturmak için dört değerlik elektronu sağlayabilir. Sonuç olarak çift bağlar oluşur ve molekül şu şekilde görünür: O=C=O.

Belirli bir moleküldeki bağın türünü belirlemek için onu oluşturan atomları dikkate almak yeterlidir. Basit metal maddeler metalik bir bağ oluşturur, ametallerle metaller iyonik bir bağ oluşturur, basit ametal maddeler kovalent apolar bir bağ oluşturur ve farklı ametallerden oluşan moleküller polar kovalent bağ yoluyla oluşur.