Общий анализ типов связей

Связь между частицами вещества.

Вещества состоят в основном из протонов, нейтронов и электронов.

В квантовой механике движение электрона описывается волновой функцией, обладающей в изолированном атоме сферической симметрией. Так, что заряд электрона диффузно распределён, образуя размытое облако.

При сближении атомов возникают силы взаимодействия. В случае притяжения атомы могут объединяться с выделением энергии, образуя устойчивые химические соединения. Электроны неполностью заполненных оболочек, участыующих в образовании связей, называются валентными. В таблице ниже представлены сведения основных видов связей.

Таблица 1

Вид связи	Характеристика связи (особенности, механизм)	Радиус [нм]	Энергия связи кДж/моль
1. ковалентная (атомная, гомеополярная)	Обобществление пар валентных электронов соседних атомов, насыщаемостью и направленностью, возникает в следствии взаимодействия обобществлённых электронов с атомными ядрами	0,07 – 0,23	150 - 900
2. ионная (гетерополярная, валентная, электронно-валентная)	Перераспределение валентных электронов, насыщаемость, локализуемость; осуществляется при взаимодействии образующихся ионов	0,10 – 0,35	200 – 1500
3. металлическая	Обобществление всех валентных электронов и не направленность связи; возникает при взаимодействии положительных ионов с обобществлённым электронным коллективом	0,12 – 0,25	100 – 600
4. Ван-дер-Вальсова (невалентная)	Слабая и дальнодействующая; осуществляется в следствии
а) ориентационная	Между полярными молекулами вследствие взаимодействия	0,35 – 0,44	2,0 – 10,0
б) дисперсионная	Взаимодействие мгновенных электродиполей частиц (между неполярными молекулами тоже) квантово-механическая природа	0,30 – 0,40	0,3 – 0,8
в) индукционная (поляризационная)	Взаимодействие наведённых электрических диполей частиц (между полярными и неполярными молекулами)	0,20 – 0,30	0,1 – 0,6
5.водородная (слабовалентная)	Промежуточный тип связи между валентной и невалентной, возникает в следствии взаимодействия атомов, изменивших заряд после взаимодействия с Н	0,20 – 0,50	20 - 50
6. координационная (донорно-акцепторная)	Ковалентно-ионная связь молекулярных атомно-ионных группировок	0,15 – 0,25	100 - 500

Связи 1 – 3 являются причиной образования химических соединений.

Энергия связи – энергия которую необходимо затратить для разеления вещества на отдельные атомы или молекулы.

1. ковалентная связь (КС)

В природе КС в чистом виде существует довольно редко (монокристаллы, элементарные вещества). Чаще всего связь бывает смешанной: ионно- ковалентной, ковалентно-ионной. Вещества с ковалентной связью могут быть с сильной и слабой связью, а в зависимости от состава веществ могут быть полярными или неполярными.

Полярные вещества – это те у которых центры противоположны по знаку зарядом не совпадают. Эти вещества называют диполями и характеризуются дипольным моментом р. У полярных веществ р ≠ 0, а у неполярных р = 0.

Ковалентная связь: простые газы, различные соединения, органические соединения, атомные кристаллы.

Высокопрочная связь характеризуется высокой твёрдостью и высокой температурой плавления.

В твёрдом и жидком состоянии чистые материалы с ковалентной связью обычно являются диэлектриками.

2. ионная связь (ИС): соединение металла с наиболее типичными металлоидами.

В ионных кристаллах связь чаще всего смешанная: ионно-ковалентная; такая связь бывает между разноимёнными зарядами. Эта связь характеризуется большим координационным числом. Ионный кристалл считается гигантской молекулой, в его решётке чередуются ионы разного сорта.

Сродство электронов – это способность некоторых нейтральных атомов, молекул и свободных радикалов присоединять добавочные электроны, превращаясь в ионы.

Радикал – химически неустойчивая частица с избыточной энергией.

Ионная связь характеризует способность веществ с такой связью, в расплавленном состоянии, проводить ток за счёт перемещения ионов.

Вещества с ИС имеют высокую теплоту плавления, твёрдость, механическую прочность, малый коэффициент термического расширения.

3. металлическая связь.

Характерна для чистых металлов и их соединений. Определяется силами электростатического взаимодействия с положительно заряженными ядрами атомов.

Металлы обладают пластичностью и не разрушаются при изменении положения атомов и места связей.

4. Ван-дер-Ваальсова или межмолекулярная связь (ММС)

Характерна для веществ, имеющих молекулярную структуру с ковалентным характером внутримолекулярного взаимодействия.

Электроны должны быть так удалены друг от друга и максимально приближены к положительным ядрам атомов. Тогда силы притяжения валентных электронов ядрами соседних молекул сильнее сил взаимного отталкивания электронных оболочек этих молекул.

Эта связь и её разновидности наиболее универсальные; возникает между любыми частицами, но она наиболее слабая. Легко разрушается типовым движение, поэтому кристаллы с ММС обладают низкой теплотой плавления.

5. водородная связь.

Водородная связь межатомного взаимодействия приводит к образованию связи внутри молекул и между разными молекулами.

6. координационная связь.

Одна из частиц при образовании такой связи является донором, другие акцептором, после образования этой связи она практически не отличается от ковалентной.

Дата добавления: 2014-01-07