Химическая связь

Тесты по теме

1.На каком энергетическом уровне находятся валентные электроны у атомов:

а) мышьяка; б) олова? а) 1 – на 2, 2 – на 5, 3 – на 4; б) 1 – на 5; 2 – на 4, 3 – на 2.

2.Назовите наиболее активный металл среди элементов 2 группы ПСЭ:

а) кальций; б) кадмий; в) радий.

3.Назовите наиболее активный неметалл среди элементов 6 группы:

а) сера; б) теллур; в) кислород.

4.В какой из перечисленных групп приведены формулы только кислотных оксидов? а) SO₃, BaO, ZnO; б) СО₂, SO₃, N₂O₅; в) МnO, CaO, BaO.

5.В какой из перечисленных групп приведены формулы веществ, проявляющих только восстановительные свойства?

а) H₂S, Zn, NH₃; б) H₂SO₃, H₂S, H₂SO₄; в) H₂SO₄, KClO₃, Mg_.

Под химической связью (ХС) понимают взаимодействия различных типов, в результате которых образуются двух или многоатомные соединения – молекулы, ионы, радикалы, кристаллы. В результате этого взаимодействия понижается энергия многоатомной системы по сравнению с энергией изолированных атомов.

По наиболее простой теории ХС - теории валентности - каждой связи между атомами соответствует одна электронная пара. В зависимости от способа ее образования из электронов связываемых атомов выделяют ионную, ковалентную и координационную связь.

Если электронная пара полностью принадлежит одному из атомов (который становится анионом), образуется ионная связь. Ионная связь – связь, обусловленная кулоновскими силами притяжения противоположно заряженных ионов (катиона и аниона). Ионная связь наиболее ярко проявляется в склонности соединений с этой связью к образованию кристаллических решеток, в узлах которых каждый ион окружен максимально возможным числом ионов противоположного заряда.

Cоединения с ионной связью образуют элементы основных подгрупп 1 и 7 групп ПСЭ (NaCl, KF и др.)

Наиболее важное отличие соединений с ионной связью от соединений с ковалентными связями – способность к диссоциации на ионы в растворах полярных растворителей, например в воде.

Если электронная пара принадлежит обоим атомам, образуется ковалентная связь. Ковалентная связь – связь за счет пары электронов, принадлежащих вступающим в связь атомам. Если эта пара равно удалена от обоих атомных центров – связь ковалентная неполярная, если пара электронов смещена в сторону более электроотрицательного элемента – ХС полярная Полярную связь можно рассматривать как промежуточную между неполярной и ионной ХС. Чем больше разность электроотрицательностей (ÑЭО) элементов, участвующих в связи, тем связь более ионная. ÑЭО = 0 связь – ковалентная неполярная.

Координационная связь по донорно-акцепторному механизмуобразуется за счет пары электронов донора электронов и свободной атомной орбитали акцептора электронов. Такая ХС существует в комплексных соединениях. Простейшее комплексное соединение – катион аммония NH₄⁺. Донорами электронов могут быть не участвующие в образовании ХС электронные пары анионов или молекул. Так в молекуле воды есть две электронные пары, не участвующие в образовании ковалентной неполярной связи внутри молекулы. Поэтому вода участвует в образовании аквакомплексов типа [Co(H₂O)₆]³⁺.

По числу образующих ХС электронных пар, ковалентную и координационную связь подразделяют на простую (ХС за счет одной пары электронов) и кратную – двойную, тройную, четверную.

Связь, в которой электронная пара распределена между двумя атомами, называют двух центровой. Однако существуют многоцентровая ХС, в которой электронная пара распределена в пространстве трех и большего числа атомных центров молекул, ионов, радикалов. К такому типу связи относится водородная и металлическая связи.

Водородная связь – связь между водородом и наиболее электроотрицательными элементами – фтором, хлором, кислородом, азотом. Водородную связь можно рассматривать как частный случай слабой ковалентной связи.

В неорганических соединениях водородная связь существует между молекулами, которые за счет нее объединяются в ассоциаты из множества молекул. Наличие водородной связи отражается на физико-химических свойствах материалов.

В органических соединениях водородные связи, существующие внутри одной молекулы, играют исключительно важную роль при формировании структур белков, полисахаридов и др. Водородные связи между соответствующими парами пуриновых и пиримидиновых оснований ДНК (за счет комплементарности - структурного соответствия двух цепей нуклеиновых кислот) определяют образование двойной спирали ДНК, и следовательно, природу генетического кода.

Наличие дополнительной водородной связи в молекулах усиливает их прочность, несмотря на то, что водородная связь менее слабая по сравнению с обычной ковалентной связью.

Однако и при отсутствии водородной связи между молекулами существуют силы притяжения, определяющие межмолекулярную связь. К ним относятся вандерваальсовы взаимодействия и донорно-акцепторные связи между молекулами (см. координационную связь).

В основе вандерваальсовых сил лежит взаимодействие между диполями. Взаимодействие между постоянными диполями, называют ориентационными или диполь-дипольными. Они обусловленыориентацией полярных молекул за счет притяжения разно зарядных по знакуполюсов. Индукционные взаимодействия – взаимодействие полярных и неполярных молекул за счет притяжения разно зарядных полюсов полярной и индуцированного (наведенного от воздействия полярной молекулы) заряда неполярной молекулы. Дисперсионное притяжение – взаимодействие неполярных молекул за счет возникающих в них мгновенных диполей. Суммарная энергия вандерваальсового взаимодействия на 1-2 порядка ниже энергии химической связи и обратно пропорциональна расстоянию между центрами молекул в шестой степени.

Металлическая связь – связь, обусловленная перемещением валентных электронов металла во всем пространстве кристаллической решетки, образуемой его положительными ионами. Она играет главную роль во всем многообразии физико-химических свойств металлов.

В металлах, как и других кристаллических твердых телах, существуют зоны разрешенных и запрещенных энергий. Деление веществ на металлы, полупроводники и диэлектрики основано на разной ширине запрещенной зоны. Валентная зона заполнена электронами, зона проводимости свободна от них, а запрещенная зона находится между ними. У металлов валентная зона и зона проводимости перекрываются, у полупроводников ширина запрещенной зоны меньше 4эВ, у диэлектриков она больше 4 эВ.

Тренировочные задания

Вопрос

Ответ

1.Вычислив ÑЭО для связей K-Cl, Ca-Cl, Fe-Cl, Pb-Cl, определите, какая из связей характеризуется наибольшей степенью ионности. Относительная ЭО: 3,5 (Cl); 1,9 (Pb); 1,8 (Fe); 1,0 (Ca); 0,9 (К). 2.Как изменяется прочность связи в ряду: НF-HCl- HBr-HI? 3.Определите тип связи в молекулах F2, HF, NaF. 4. Известно, что в сходных веществах с ростом молекулярной массы увеличивается их температура плавления и кипения. Сравнивая свойства водородных соединений, из этой зависимости выпадают Н2О и НF. Почему?

Дата добавления: 2014-12-27