سيغطي الدرس عدة أنواع من الروابط الكيميائية: الروابط المعدنية، والهيدروجينية، وروابط فان دير فالس، وستتعلم أيضًا كيف تعتمد الخواص الفيزيائية والكيميائية على أنواع مختلفةالروابط الكيميائية في المادة.

الموضوع: أنواع الروابط الكيميائية

درس: الروابط الكيميائية بين المعدن والهيدروجين

اتصال معدنيهو نوع من الترابط في المعادن وسبائكها بين ذرات أو أيونات المعدن والإلكترونات الحرة نسبياً (غاز الإلكترون) في الشبكة البلورية.

المعادن هي عناصر كيميائية ذات سالبية كهربية منخفضة، لذا فهي تتخلى بسهولة عن إلكترونات التكافؤ. إذا كان هناك عنصر لا فلز بجوار عنصر فلز، فإن الإلكترونات من ذرة الفلز تذهب إلى اللافلز. ويسمى هذا النوع من الاتصال أيوني(رسم بياني 1).

أرز. 1. التعليم

متى مواد بسيطةالمعادنأو بهم سبائكالوضع يتغير.

عندما تتشكل الجزيئات، لا تبقى مدارات الإلكترون للمعادن دون تغيير. تتفاعل مع بعضها البعض، وتشكل مدارًا جزيئيًا جديدًا. اعتمادًا على تركيب المركب وبنيته، يمكن أن تكون المدارات الجزيئية إما قريبة من مجمل المدارات الذرية أو مختلفة عنها بشكل كبير. عندما تتفاعل مدارات الإلكترون لذرات المعدن، تتشكل المدارات الجزيئية. بحيث يمكن لإلكترونات التكافؤ في ذرة المعدن أن تتحرك بحرية عبر هذه المدارات الجزيئية. لا يحدث فصل كامل للشحنة، أي. معدن- هذه ليست مجموعة من الكاتيونات والإلكترونات العائمة. لكن هذه ليست مجموعة من الذرات التي تتحول أحيانًا إلى شكل كاتيوني وتنقل إلكترونها إلى كاتيون آخر. والوضع الحقيقي هو مزيج من هذين الخيارين المتطرفين.

أرز. 2

جوهر تشكيل السندات المعدنية يتكون منوذلك على النحو التالي: تتبرع ذرات المعدن بإلكترونات خارجية، ويتحول بعضها إلى أيونات موجبة الشحنة. ممزقة بعيدا عن الذرات الإلكتروناتالتحرك بحرية نسبيا بين الناشئة إيجابيايونات المعادن. تنشأ رابطة معدنية بين هذه الجسيمات، أي يبدو أن الإلكترونات تعمل على تثبيت الأيونات الموجبة في الشبكة المعدنية (الشكل 2).

يحدد وجود الرابطة المعدنية الخواص الفيزيائية للمعادن:

ليونة عالية

التوصيل الحراري والكهربائي

لمعان معدني

بلاستيك - هذه هي قدرة المادة على التشوه بسهولة تحت الحمل الميكانيكي. يتم إنشاء رابطة معدنية بين جميع ذرات المعدن في وقت واحد، لذلك، عندما يتعرض المعدن لتأثير ميكانيكي، لا يتم كسر روابط معينة، ولكن يتغير موضع الذرة فقط. يمكن للذرات المعدنية، غير المرتبطة ببعضها البعض بروابط صلبة، أن تنزلق على طول طبقة من غاز الإلكترون، كما يحدث عندما ينزلق زجاج فوق الآخر مع وجود طبقة من الماء بينهما. بفضل هذا، يمكن تشويه المعادن بسهولة أو لفها إلى رقائق رقيقة. أكثر المعادن ليونة هي الذهب الخالص والفضة والنحاس. وتوجد جميع هذه المعادن في الطبيعة بشكلها الأصلي وبدرجات متفاوتة من النقاء. أرز. 3.

أرز. 3. المعادن الموجودة في الطبيعة بشكلها الأصلي

ويصنع منها المجوهرات المختلفة، وخاصة الذهب. بسبب اللدونة المذهلة، يستخدم الذهب في زخرفة القصور. يمكنك طرح ورق الألمنيوم منه بسمك 3 فقط. 10 -3 ملم. يطلق عليه أوراق الذهب ويتم تطبيقه على الجص أو القوالب أو الأشياء الأخرى.

الموصلية الحرارية والكهربائية . أفضل شيء كهرباءإجراء النحاس والفضة والذهب والألمنيوم. ولكن بما أن الذهب والفضة معادن باهظة الثمن، يتم استخدام النحاس والألمنيوم الأرخص في صناعة الكابلات. أسوأ الموصلات الكهربائية هي المنغنيز والرصاص والزئبق والتنغستن. يتمتع التنغستن بمقاومة كهربائية عالية لدرجة أنه عندما يمر تيار كهربائي من خلاله، فإنه يبدأ في التوهج. تستخدم هذه الخاصية في صناعة المصابيح المتوهجة.

درجة حرارة الجسمهو مقياس لطاقة الذرات أو الجزيئات المكونة له. يمكن لغاز الإلكترون الموجود في المعدن نقل الطاقة الزائدة بسرعة كبيرة من أيون أو ذرة إلى أخرى. تتساوى درجة حرارة المعدن بسرعة في كامل الحجم، حتى لو حدث التسخين على جانب واحد. ويلاحظ ذلك، على سبيل المثال، إذا قمت بغمس ملعقة معدنية في الشاي.

لمعان معدني. اللمعان هو قدرة الجسم على عكس أشعة الضوء. تتمتع الفضة والألمنيوم والبلاديوم بانعكاسية عالية للضوء. ولذلك، فإن هذه المعادن هي التي يتم تطبيقها بطبقة رقيقة على السطح الزجاجي في صناعة المصابيح الأمامية والأضواء الكاشفة والمرايا.

رابطة الهيدروجين

النظر في نقاط الغليان والانصهار مركبات الهيدروجينالكالكوجينات: الأكسجين والكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم. أرز. 4.

أرز. 4

إذا قمنا باستقراء درجات حرارة الغليان والانصهار المباشرة لمركبات الهيدروجين من الكبريت والسيلينيوم والتيلوريوم، فسنرى أن نقطة انصهار الماء يجب أن تكون حوالي -100 درجة مئوية، ونقطة الغليان - حوالي -80 درجة مئوية. ويحدث هذا لأن هناك فجوة بين تفاعل جزيئات الماء - رابطة الهيدروجين, أيّ يوحد جزيئات الماء الى الجمعية . مطلوب طاقة إضافية لتدمير هؤلاء الزملاء.

تتشكل رابطة هيدروجينية بين ذرة هيدروجين شديدة الاستقطاب وذات شحنة موجبة للغاية وذرة أخرى ذات سالبية كهربية عالية جدًا: الفلور أو الأكسجين أو النيتروجين . تظهر أمثلة المواد القادرة على تكوين روابط هيدروجينية في الشكل. 5.

أرز. 5

النظر في تكوين روابط الهيدروجين بين جزيئات الماء.يتم تمثيل الرابطة الهيدروجينية بثلاث نقاط. يرجع حدوث رابطة الهيدروجين إلى الميزة الفريدة لذرة الهيدروجين. نظرًا لأن ذرة الهيدروجين تحتوي على إلكترون واحد فقط، فعندما يتم سحب زوج إلكترون مشترك بعيدًا بواسطة ذرة أخرى، تنكشف نواة ذرة الهيدروجين، والتي تعمل شحنتها الإيجابية على العناصر السالبة الكهربية في جزيئات المواد.

دعونا نقارن الخصائص الكحول الإيثيلي وثنائي ميثيل الأثير. بناءً على بنية هذه المواد، يترتب على ذلك أن الكحول الإيثيلي يمكن أن يشكل روابط هيدروجينية بين الجزيئات. ويرجع ذلك إلى وجود مجموعة الهيدروكسو. لا يمكن لثنائي ميثيل الأثير تكوين روابط هيدروجينية بين الجزيئات.

دعونا نقارن خصائصها في الجدول 1.

طاولة 1

نقطة الغليان MP، والذوبان في الماء أعلى بالنسبة للكحول الإيثيلي. هذا النمط العامللمواد التي تشكل جزيئاتها رابطة هيدروجينية. وتتميز هذه المواد بارتفاع نقطة الغليان ودرجة حرارة الانصهار والذوبان في الماء وانخفاض التطاير.

الخصائص الفيزيائية تعتمد المركبات أيضًا على الوزن الجزيئي للمادة. لذلك، من المشروع مقارنة الخواص الفيزيائية للمواد ذات الروابط الهيدروجينية فقط مع المواد ذات الكتل الجزيئية المماثلة.

طاقةواحد رابطة الهيدروجينحوالي 10 مرات أقل طاقة الرابطة التساهمية . إذا كانت الجزيئات العضوية ذات التركيب المعقد تحتوي على عدة مجموعات وظيفية قادرة على تكوين روابط هيدروجينية، فيمكن أن تتشكل فيها روابط هيدروجينية داخل الجزيئات (البروتينات، الحمض النووي، الأحماض الأمينية، الأورثونيتروفينول، إلخ). بسبب الرابطة الهيدروجينية تتشكل هيكل ثانويالبروتينات، الحمض النووي الحلزون المزدوج.

اتصال فان دير فالس.

دعونا نتذكر الغازات النبيلة. لم يتم الحصول على مركبات الهيليوم بعد. إنها غير قادرة على تكوين روابط كيميائية عادية.

في درجات حرارة منخفضة للغاية، يمكن الحصول على الهيليوم السائل وحتى الصلب. في الحالة السائلة، تتماسك ذرات الهيليوم معًا بواسطة قوى الجذب الكهروستاتيكية. هناك ثلاثة أنواع من هذه السلطات:

· قوى التوجه. هذا هو التفاعل بين ثنائي القطب (HCl)

· الجذب الاستقرائي. هذا هو التجاذب بين الجزيء ثنائي القطب والجزيء غير القطبي.

· جذب التشتت. هذا هو التفاعل بين جزيئين غير قطبيين (He). يحدث ذلك بسبب الحركة غير المنتظمة للإلكترونات حول النواة.

تلخيص الدرس

يغطي الدرس ثلاثة أنواع من الروابط الكيميائية: الروابط المعدنية، والهيدروجينية، وروابط فان دير فالس. الاعتماد الجسدي و الخواص الكيميائيةمن أنواع مختلفة من الروابط الكيميائية في المادة.

فهرس

1. رودزيتيس ج. كيمياء. الأساسيات كيمياء عامة. الصف الحادي عشر: كتاب مدرسي المؤسسات التعليمية: مستوى أساسي من/ ج. رودزيتيس ، ف. فيلدمان. - الطبعة الرابعة عشرة. - م: التربية، 2012.

2. بوبيل ص. الكيمياء: الصف الثامن: كتاب مدرسي للتعليم العام المؤسسات التعليمية/ ص. بوبيل، L. S. كريفليا. - ك.: أكاديمية آي سي، 2008. - 240 صفحة: مريض.

3. غابرييليان أو إس. كيمياء. الصف 11. مستوى أساسي من. الطبعة الثانية، محذوفة. - م: حبارى، 2007. - 220 ص.

العمل في المنزل

1. رقم 2، 4، 6 (ص 41) رودزيتيس ج. كيمياء. أساسيات الكيمياء العامة. الصف الحادي عشر: الكتاب المدرسي لمؤسسات التعليم العام: المستوى الأساسي / G.E. رودزيتيس ، ف. فيلدمان. - الطبعة الرابعة عشرة. - م: التربية، 2012.

2. لماذا يستخدم التنغستن في صناعة خيوط المصابيح المتوهجة؟

3. ما الذي يفسر عدم وجود روابط هيدروجينية في جزيئات الألدهيد؟

اتصال معدني. خصائص الرابطة المعدنية.

الرابطة المعدنية هي رابطة كيميائية تنتج عن وجود إلكترونات حرة نسبيًا. سمة من سمات كل من المعادن النقية وسبائكها والمركبات المعدنية.

آلية الارتباط المعدني

توجد أيونات معدنية موجبة في جميع العقد في الشبكة البلورية. فيما بينها، تتحرك إلكترونات التكافؤ بشكل عشوائي، مثل جزيئات الغاز المنفصلة عن الذرات أثناء تكوين الأيونات. تعمل هذه الإلكترونات كالأسمنت، حيث تربط الأيونات الموجبة معًا؛ وإلا فإن الشبكة سوف تتفكك تحت تأثير القوى التنافرية بين الأيونات. وفي الوقت نفسه، يتم احتجاز الإلكترونات بواسطة الأيونات داخل الشبكة البلورية ولا يمكنها تركها. قوى الاقتران ليست موضعية أو موجهة. ولهذا السبب، تظهر أرقام التنسيق العالية في معظم الحالات (على سبيل المثال، 12 أو 8). عندما تقترب ذرتان معدنيتان من بعضهما البعض، تتداخل المدارات الموجودة في غلافهما الخارجي لتشكل مدارات جزيئية. إذا اقتربت ذرة ثالثة، فإن مدارها يتداخل مع مدارات الذرتين الأوليين، مما يؤدي إلى مدار جزيئي آخر. عندما يكون هناك العديد من الذرات، ينشأ عدد هائل من المدارات الجزيئية ثلاثية الأبعاد، وتمتد في جميع الاتجاهات. بسبب المدارات المتعددة المتداخلة، تتأثر إلكترونات التكافؤ لكل ذرة بالعديد من الذرات.

المشابك الكريستال المميزة

تشكل معظم المعادن واحدة من الشبكات شديدة التناظر التالية مع تعبئة متقاربة للذرات: مكعبة مركزية الجسم، مكعبة مركزية الوجه، و سداسية.

في الشبكة المكعبة المتمحورة حول الجسم، تقع الذرات في رؤوس المكعب، وتوجد ذرة واحدة في مركز حجم المكعب. تحتوي المعادن على شبكة مكعبة مركزية الجسم: Pb، K، Na، Li، β-Ti، β-Zr، Ta، W، V، α-Fe، Cr، Nb، Ba، إلخ.

في الشبكة المكعبة المتمحورة حول الوجه، توجد الذرات في رؤوس المكعب وفي وسط كل وجه. المعادن من هذا النوع لها شبكة: α-Ca، Ce، α-Sr، Pb، Ni، Ag، Au، Pd، Pt، Rh، γ-Fe، Cu، α-Co، إلخ.

في الشبكة السداسية، توجد الذرات في قمم ووسط القواعد السداسية للمنشور، وتقع ثلاث ذرات في المستوى الأوسط للمنشور. تحتوي المعادن على هذه التعبئة من الذرات: Mg، α-Ti، Cd، Re، Os، Ru، Zn، β-Co، Be، β-Ca، إلخ.

خصائص أخرى

تسبب الإلكترونات المتحركة بحرية موصلية كهربائية وحرارية عالية. المواد التي لها روابط معدنية غالبًا ما تجمع بين القوة واللدونة، لأنه عندما يتم إزاحة الذرات بالنسبة لبعضها البعض، فإن الروابط لا تنكسر. أيضًا خاصية مهمةهو العطرية المعدنية.

المعادن موصلة للحرارة والكهرباء بشكل جيد، فهي قوية بما فيه الكفاية، ويمكن أن تتشوه دون تدمير. بعض المعادن قابلة للطرق (يمكن تزويرها)، والبعض الآخر قابل للطرق (يمكنك سحب الأسلاك منها). يتم تفسير هذه الخصائص الفريدة من خلال نوع خاص من الروابط الكيميائية التي تربط ذرات المعدن ببعضها البعض - رابطة معدنية.

المعادن في الحالة الصلبة تتواجد على شكل بلورات من الأيونات الموجبة، وكأنها "تطفو" في بحر من الإلكترونات تتحرك بينها بحرية.

تشرح الرابطة المعدنية خصائص المعادن، وخاصة قوتها. تحت تأثير قوة التشوه، يمكن للشبكة المعدنية أن تغير شكلها دون أن تتشقق، على عكس البلورات الأيونية.

يتم تفسير الموصلية الحرارية العالية للمعادن من خلال حقيقة أنه إذا تم تسخين قطعة من المعدن على جانب واحد، فإن الطاقة الحركية للإلكترونات ستزداد. وسوف تنتشر هذه الزيادة في الطاقة في "بحر الإلكترونات" في جميع أنحاء العينة بسرعة عالية.

تصبح الموصلية الكهربائية للمعادن واضحة أيضًا. إذا تم تطبيق فرق الجهد على نهايات عينة معدنية، فإن سحابة الإلكترونات غير المتمركزة سوف تتحول في اتجاه الجهد الموجب: هذا التدفق من الإلكترونات المتحرك في اتجاه واحد يمثل التيار الكهربائي المألوف.

اتصال معدني. خصائص الرابطة المعدنية. - المفهوم والأنواع. تصنيف ومميزات فئة "الروابط المعدنية. خصائص الروابط المعدنية." 2017، 2018.

اتصال معدني

نتيجة للتجاذب الكهروستاتيكي بين الكاتيون والأنيون، يتكون الجزيء.

الرابطة الأيونية

تم اقتراح نظرية الرابطة الأيونية بواسطة 1916 ᴦ. العالم الألماني دبليو كوسيل. تشرح هذه النظرية تكوين الروابط بين ذرات المعادن والذرات النموذجيةعادي غير المعادن: CsF، CsCl، NaCl، KF، KCl، Na 2 O، إلخ.

وفقًا لهذه النظرية، عندما تتشكل رابطة أيونية، تتخلى ذرات المعادن النموذجية عن الإلكترونات، وتستقبل ذرات اللافلزات النموذجية الإلكترونات.

ونتيجة لهذه العمليات تتحول ذرات المعدن إلى جزيئات موجبة الشحنة، تسمى بالأيونات أو الكاتيونات الموجبة؛ وتتحول الذرات غير المعدنية إلى أيونات سالبة - أنيونات. شحنة الكاتيون تساوي عدد الإلكترونات المتحررة.

تتبرع ذرات المعدن بالإلكترونات إلى طبقتها الخارجية، و الأيونات الناتجة لها هياكل إلكترونية كاملة (الطبقة الإلكترونية الخارجية المسبقة).

حجم الشحنة السالبة للأنيون يساوي عدد الإلكترونات المقبولة.

تقبل الذرات غير المعدنية عدد الإلكترونات المهم للغاية بالنسبة لها الانتهاء من الثماني الإلكترونية (الطبقة الإلكترونية الخارجية).

على سبيل المثال: المخطط العام لتكوين جزيء NaCl من ذرات Na وC1: Na°-le = Na +1 تكوين الأيونات

CL°+1е - = CL -

نا +1 + الكلور - = نا + الكلور -

Na°+ Сl°= Na + Сl - مركب الأيونات

· الرابطة بين الأيونات تسمى عادة الرابطة الأيونية.

تسمى المركبات التي تتكون من أيونات المركبات الأيونية.

يجب أن يكون المجموع الجبري لشحنات جميع الأيونات في جزيء المركب الأيوني مساوياً للصفر،لأن أي جزيء هو جسيم متعادل كهربائيا.

لا توجد حدود حادة بين الروابط الأيونية والتساهمية. يمكن اعتبار الرابطة الأيونية حالة متطرفة من الرابطة التساهمية القطبية، حيث يتم تكوين زوج إلكترون مشترك بالكامليتحرك نحو الذرة ذات السالبية الكهربية الأعلى.

تحتوي معظم ذرات المعادن النموذجية على عدد صغير من الإلكترونات في طبقة الإلكترون الخارجية (عادةً من 1 إلى 3)؛ وتسمى هذه الإلكترونات إلكترونات التكافؤ. في ذرات المعدن، تكون قوة الرابطة بين إلكترونات التكافؤ والنواة منخفضة، أي أن الذرات لديها طاقة تأين منخفضة. وهذا يجعل من السهل فقدان إلكترونات التكافؤ حتحويل ذرات المعدن إلى أيونات موجبة الشحنة (كاتيونات):

Ме° -ne ® ME n +

في التركيب البلوري للمعدن، تتمتع إلكترونات التكافؤ بالقدرة على الانتقال بسهولة من ذرة إلى أخرى، مما يؤدي إلى مشاركة الإلكترونات بين جميع الذرات المجاورة. بطريقة مبسطة، يتم تمثيل بنية البلورة المعدنية على النحو التالي: عند عقد الشبكة البلورية توجد أيونات Me n+ وذرات Me°، وتتحرك إلكترونات التكافؤ فيما بينها بحرية نسبية، مما يؤدي إلى إنشاء اتصالات بين جميع ذرات وأيونات المادة. المعدن (الشكل 3). هذا نوع خاص من الروابط الكيميائية يسمى الرابطة المعدنية.

· الرابطة المعدنية - رابطة بين ذرات وأيونات المعادن في شبكة بلورية، يتم تنفيذها بواسطة إلكترونات التكافؤ المشتركة.

بفضل هذا النوع من الروابط الكيميائية، تتمتع المعادن بمجموعة معينة من الخصائص الفيزيائية والكيميائية التي تميزها عن غير المعادن.

أرز. 3. رسم تخطيطي للشبكة البلورية للمعادن.

تضمن قوة الرابطة المعدنية استقرار الشبكة البلورية ومرونة المعادن (القدرة على الخضوع لمعالجة مختلفة دون تدمير). تسمح الحركة الحرة لإلكترونات التكافؤ للمعادن بتوصيل الكهرباء والحرارة بشكل جيد. يتم تفسير القدرة على عكس موجات الضوء (ᴛ.ᴇ. اللمعان المعدني) أيضًا من خلال بنية الشبكة البلورية للمعدن.

ومع ذلك، فإن الخصائص الفيزيائية الأكثر تميزًا للمعادن بناءً على وجود رابطة معدنية هي:

■الهيكل البلوري;

■البريق المعدني والتعتيم.

■ اللدونة، والمرونة، والانصهار؛

■ الموصلية الكهربائية والحرارية العالية. والميل إلى تشكيل السبائك.

السندات المعدنية - المفهوم والأنواع. تصنيف ومميزات فئة "التوصيل المعدني" 2017، 2018.

- وصلة معدنية

- وصلة معدنية

ويشير اسم "الرابطة المعدنية" في حد ذاته إلى أننا نتحدث عن البنية الداخلية للمعادن. تحتوي ذرات معظم المعادن عند مستوى الطاقة الخارجي على عدد قليل من إلكترونات التكافؤ مقارنة بـ الرقم الإجماليخارجي قريب بقوة... .

- وصلة معدنية

تعتمد الرابطة المعدنية على مشاركة إلكترونات التكافؤ التي لا تنتمي إلى ذرتين، بل إلى جميع ذرات المعدن الموجودة في البلورة تقريبًا. يوجد في المعادن إلكترونات تكافؤ أقل بكثير من المدارات الحرة. وهذا يخلق الظروف الملائمة لحرية الحركة... .

- وصلة معدنية

يمكن الحصول على المعلومات الأساسية المتعلقة بطبيعة الروابط الكيميائية في المعادن على أساس اثنين السمات المميزةمقارنة بالمركبات التساهمية والأيونية. تختلف المعادن أولاً عن غيرها من المواد في موصليتها الكهربائية العالية و... .

- وصلة معدنية

يمكن الحصول على معلومات مهمة حول طبيعة الروابط الكيميائية في المعادن على أساس ميزتين مميزتين لها بالمقارنة مع المركبات التساهمية والأيونية. تختلف المعادن أولاً عن غيرها من المواد في موصليتها الكهربائية العالية و... .

- وصلة معدنية

تهجين المدارات والتكوين المكاني للجزيئات نوع الجزيء المدارات الأولية للذرة نوع التهجين عدد المدارات الهجينة للذرة أ التكوين المكاني للجزيء AB2 AB3 AB4 s + p s + p + p s + p + p + p sp sp2 sp3 ... .

- وصلة معدنية . خصائص الرابطة المعدنية.

الرابطة المعدنية هي رابطة كيميائية تنتج عن وجود إلكترونات حرة نسبيًا. سمة من سمات كل من المعادن النقية وسبائكها والمركبات المعدنية. آلية الترابط المعدني يوجد في جميع عقد الشبكة البلورية... .

- هيكل الجزيء. نظرية الروابط الكيميائية. الرابطة الأيونية الرابطة المعدنية. الرابطة التساهمية. طاقة الاتصالات. طول الرابط. زاوية السندات. خصائص الروابط الكيميائية.

الجزيء هو أصغر جسيم في المادة التي لها خواصها الكيميائية. وفقا لنظرية الروابط الكيميائية، فإن الحالة المستقرة للعنصر تتوافق مع بنية ذات الصيغة الإلكترونية للمستوى الخارجي s2p6 (الأرجون، الكريبتون، الرادون، وغيرها). أثناء التعليم....

موضوعات مقنن امتحان الدولة الموحد: الرابطة الكيميائية التساهمية وأصنافها وآليات تكوينها. خصائص الروابط التساهمية (القطبية وطاقة الروابط). الرابطة الأيونية. اتصال معدني. رابطة الهيدروجين

الروابط الكيميائية داخل الجزيئات

أولاً، دعونا ننظر إلى الروابط التي تنشأ بين الجزيئات داخل الجزيئات. تسمى هذه الاتصالات ضمجزيئي عامل ضمن الجزيئ.

الرابطة الكيميائية بين الذرات العناصر الكيميائيةلها طبيعة إلكتروستاتيكية وتتشكل بسبب تفاعل الإلكترونات الخارجية (التكافؤ).، بدرجة أكثر أو أقل محتفظ بها بواسطة نوى موجبة الشحنةالذرات المترابطة.

المفهوم الرئيسي هنا هو كهرسلبية. وهذا هو الذي يحدد نوع الرابطة الكيميائية بين الذرات وخصائص هذه الرابطة.

هي قدرة الذرة على الجذب (الإمساك) خارجي(التكافؤ) الإلكترونات. يتم تحديد السالبية الكهربية من خلال درجة جذب الإلكترونات الخارجية للنواة وتعتمد في المقام الأول على نصف قطر الذرة وشحنة النواة.

من الصعب تحديد السالبية الكهربية بشكل لا لبس فيه. قام L. Pauling بتجميع جدول السالبية الكهربية النسبية (استنادًا إلى طاقات الروابط للجزيئات ثنائية الذرة). العنصر الأكثر سالبية هو الفلورمع معنى 4 .

من المهم ملاحظة أنه في مصادر مختلفة يمكنك العثور على مقاييس وجداول مختلفة لقيم السالبية الكهربية. لا داعي للقلق من هذا، لأن تكوين الرابطة الكيميائية يلعب دورا الذرات، وهو نفس الشيء تقريبًا في أي نظام.

إذا كانت إحدى الذرات في الرابطة الكيميائية A:B تجذب الإلكترونات بقوة أكبر، فإن زوج الإلكترونات يتحرك نحوها. الاكثر فرق السالبية الكهربيةالذرات، كلما زاد إزاحة زوج الإلكترونات.

إذا كانت السالبية الكهربية للذرات المتفاعلة متساوية أو متساوية تقريبًا: إي أو (أ) ≈ إي أو (ب)، فإن زوج الإلكترون المشترك لا ينتقل إلى أي من الذرات: ج: ب. يسمى هذا الاتصال تساهمية غير قطبية.

إذا كانت السالبية الكهربية للذرات المتفاعلة تختلف، ولكن ليس بشكل كبير (يبلغ الفرق في السالبية الكهربية تقريبًا من 0.4 إلى 2: 0,4<ΔЭО<2 )، ثم يتم إزاحة زوج الإلكترون إلى إحدى الذرات. يسمى هذا الاتصال القطبية التساهمية .

إذا كانت السالبية الكهربية للذرات المتفاعلة تختلف بشكل كبير (الفرق في السالبية الكهربية أكبر من 2: ΔEO>2) ، ثم يتم نقل أحد الإلكترونات بالكامل تقريبًا إلى ذرة أخرى مع التكوين الأيونات. يسمى هذا الاتصال أيوني.

الأنواع الأساسية للروابط الكيميائية - تساهمي, أيونيو معدنمجال الاتصالات. دعونا نلقي نظرة فاحصة عليهم.

الرابطة الكيميائية التساهمية

الرابطة التساهمية – إنها رابطة كيميائية ، تشكلت بسبب تكوين زوج إلكترون مشترك A:B . علاوة على ذلك، ذرتان تداخلالمدارات الذرية. تتكون الرابطة التساهمية من تفاعل الذرات مع اختلاف بسيط في السالبية الكهربية (عادة بين اثنين من اللافلزات) أو ذرات عنصر واحد.

الخصائص الأساسية للروابط التساهمية

• ركز,
• التشبع,
• قطبية,
• الاستقطاب.

تؤثر خصائص الترابط هذه على الخواص الكيميائية والفيزيائية للمواد.

اتجاه الاتصالات يميز التركيب الكيميائي وشكل المواد. تسمى الزوايا الموجودة بين رابطتين زوايا الرابطة. على سبيل المثال، في جزيء الماء زاوية الرابطة H-O-H هي 104.45 o، وبالتالي فإن جزيء الماء قطبي، وفي جزيء الميثان زاوية الرابطة H-C-H هي 108 o 28′.

التشبع هي قدرة الذرات على تكوين عدد محدود من الروابط الكيميائية التساهمية. يسمى عدد الروابط التي يمكن للذرة تكوينها.

قطبيةيحدث الترابط بسبب التوزيع غير المتكافئ لكثافة الإلكترون بين ذرتين مختلفتين في السالبية الكهربية. وتنقسم الروابط التساهمية إلى قطبية وغير قطبية.

الاستقطاب الاتصالات هي قدرة إلكترونات الرابطة على التحول تحت تأثير مجال كهربائي خارجي(على وجه الخصوص، المجال الكهربائي لجسيم آخر). تعتمد قابلية الاستقطاب على حركة الإلكترون. كلما ابتعد الإلكترون عن النواة، كلما كان أكثر قدرة على الحركة، وبالتالي يكون الجزيء أكثر قابلية للاستقطاب.

رابطة كيميائية تساهمية غير قطبية

هناك نوعان من الروابط التساهمية – قطبيو الغير قطبي .

مثال . دعونا نفكر في بنية جزيء الهيدروجين H2. تحمل كل ذرة هيدروجين في مستوى طاقتها الخارجي إلكترونًا واحدًا غير متزاوج. لعرض الذرة، نستخدم بنية لويس - وهذا رسم تخطيطي لهيكل مستوى الطاقة الخارجي للذرة، عندما يتم الإشارة إلى الإلكترونات بالنقاط. تعد نماذج بنية نقاط لويس مفيدة جدًا عند العمل مع عناصر الفترة الثانية.

ح. + . ح = ح:ح

وبالتالي، فإن جزيء الهيدروجين يحتوي على زوج إلكترون مشترك واحد ورابطة كيميائية H-H واحدة. لا ينتقل زوج الإلكترون هذا إلى أي من ذرات الهيدروجين، لأن ذرات الهيدروجين لها نفس السالبية الكهربية. يسمى هذا الاتصال تساهمية غير قطبية .

رابطة تساهمية غير قطبية (متماثلة). هي رابطة تساهمية تتكون من ذرات ذات سالبية كهربية متساوية (عادةً نفس اللافلزات)، وبالتالي، مع توزيع منتظم لكثافة الإلكترون بين نوى الذرات.

عزم ثنائي القطب للروابط غير القطبية هو 0.

أمثلة: ح2 (ح-ح)، يا2 (O=O)، ق8.

الرابطة الكيميائية القطبية التساهمية

الرابطة القطبية التساهمية هي رابطة تساهمية تحدث بين ذرات ذات سالبية كهربية مختلفة (عادة، مختلف غير المعادن) ويتميز الإزاحةزوج إلكترون مشترك مع ذرة أكثر سالبية كهربية (الاستقطاب).

يتم نقل كثافة الإلكترون إلى الذرة الأكثر سالبية كهربية - وبالتالي تظهر عليها شحنة سالبة جزئية (δ-)، وتظهر شحنة موجبة جزئية (δ+، دلتا +) على الذرة الأقل سالبية كهربية.

كلما زاد الفرق في السالبية الكهربية للذرات، كلما كان ذلك أعلى قطبيةاتصالات وأكثر من ذلك عزم ثنائي الاقطاب . تعمل قوى التجاذب الإضافية بين الجزيئات المجاورة والشحنات ذات الإشارة المعاكسة، مما يزيد قوةمجال الاتصالات.

تؤثر قطبية الرابطة على الخواص الفيزيائية والكيميائية للمركبات. تعتمد آليات التفاعل وحتى تفاعل الروابط المجاورة على قطبية الرابطة. غالبًا ما يتم تحديد قطبية الاتصال قطبية الجزيءوبالتالي يؤثر بشكل مباشر على الخواص الفيزيائية مثل نقطة الغليان ونقطة الانصهار والذوبان في المذيبات القطبية.

أمثلة: حمض الهيدروكلوريك، ثاني أكسيد الكربون 2، NH 3.

آليات تكوين الرابطة التساهمية

يمكن أن تحدث الروابط الكيميائية التساهمية من خلال آليتين:

1. آلية الصرف يتم تكوين رابطة كيميائية تساهمية عندما يوفر كل جسيم إلكترونًا واحدًا غير متزاوج لتكوين زوج إلكترون مشترك:

أ . + . ب= أ:ب

2. تكوين الرابطة التساهمية هو آلية يوفر فيها أحد الجسيمين زوجًا وحيدًا من الإلكترونات، ويوفر الجسيم الآخر مدارًا شاغرًا لزوج الإلكترون هذا:

أ: + ب= أ:ب

في هذه الحالة، توفر إحدى الذرات زوجًا وحيدًا من الإلكترونات ( جهات مانحة) ، وتوفر الذرة الأخرى مدارًا شاغرًا لهذا الزوج ( متقبل). ونتيجة لتكوين كلا الرابطتين، تنخفض طاقة الإلكترونات، أي: وهذا مفيد للذرات.

رابطة تساهمية تتكون من آلية المانح والمتلقي ليست مختلفةفي خصائص الروابط التساهمية الأخرى التي تشكلها آلية التبادل. يعد تكوين الرابطة التساهمية بواسطة آلية المانح والمستقبل أمرًا نموذجيًا للذرات إما مع عدد كبير من الإلكترونات على مستوى الطاقة الخارجي (المانحون للإلكترون)، أو على العكس من ذلك، مع عدد صغير جدًا من الإلكترونات (مستقبلات الإلكترون). تتم مناقشة قدرات التكافؤ للذرات بمزيد من التفصيل في القسم المقابل.

يتم تشكيل الرابطة التساهمية بواسطة آلية المانح والمتقبل:

- في جزيء أول أكسيد الكربون CO(الرابطة في الجزيء ثلاثية، ويتم تشكيل رابطتين بواسطة آلية التبادل، واحدة بواسطة آلية المانح والمستقبل): C≡O؛

- الخامس أيون الأمونيوم NH 4 +، في الأيونات الأمينات العضوية، على سبيل المثال، في أيون ميثيل الأمونيوم CH 3 -NH 2 + ؛

- الخامس مركبات معقدة، رابطة كيميائية بين الذرة المركزية ومجموعات الليجند، على سبيل المثال، في رباعي هيدروكسيل الصوديوم Na الرابطة بين أيونات الألومنيوم والهيدروكسيد؛

- الخامس حمض النيتريك وأملاحه- النترات: HNO3، NaNO3، في بعض المركبات النيتروجينية الأخرى؛

- في جزيء الأوزون O3.

الخصائص الأساسية للروابط التساهمية

تتشكل الروابط التساهمية عادة بين الذرات اللافلزية. الخصائص الرئيسية للرابطة التساهمية هي الطول والطاقة والتعددية والاتجاه.

تعدد الروابط الكيميائية

تعدد الروابط الكيميائية - هذا عدد أزواج الإلكترونات المشتركة بين ذرتين في المركب. يمكن تحديد تعدد الرابطة بسهولة تامة من قيم الذرات التي تشكل الجزيء.

على سبيل المثال ، في جزيء الهيدروجين H 2 يكون تعدد الروابط 1، لأن يحتوي كل هيدروجين على إلكترون واحد فقط غير متزاوج في مستوى الطاقة الخارجي، وبالتالي يتكون زوج إلكترون مشترك واحد.

في جزيء الأكسجين O2، يكون تعدد الروابط هو 2، لأن تحتوي كل ذرة في مستوى الطاقة الخارجي على إلكترونين غير متزاوجين: O=O.

في جزيء النيتروجين N2، يكون عدد الروابط 3، لأن يوجد بين كل ذرة 3 إلكترونات غير متزاوجة على مستوى الطاقة الخارجي، وتشكل الذرات 3 أزواج إلكترونية مشتركة N≡N.

طول الرابطة التساهمية

طول الرابطة الكيميائية هي المسافة بين مراكز نوى الذرات المكونة للرابطة. يتم تحديده بالطرق الفيزيائية التجريبية. يمكن تقدير طول الرابطة تقريبًا باستخدام قاعدة الجمع، والتي بموجبها يكون طول الرابطة في الجزيء AB يساوي تقريبًا نصف مجموع أطوال الرابطة في الجزيئات A 2 و B 2:

يمكن تقدير طول الرابطة الكيميائية تقريبًا بواسطة نصف القطر الذريتشكيل رابطة، أو من خلال تعدد الاتصالات، إذا كانت أنصاف أقطار الذرات لا تختلف كثيرًا.

كلما زاد نصف قطر الذرات المكونة للرابطة، زاد طول الرابطة.

على سبيل المثال

ومع زيادة تعدد الروابط بين الذرات (التي لا يختلف نصف قطرها الذري أو يختلف قليلاً فقط)، فإن طول الرابطة سينخفض.

على سبيل المثال . في السلسلة: C–C، C=C، C≡C، يتناقص طول الرابطة.

طاقة الاتصالات

مقياس قوة الرابطة الكيميائية هو طاقة الرابطة. طاقة الاتصالات تحددها الطاقة اللازمة لكسر الرابطة وإزالة الذرات المكونة لتلك الرابطة إلى مسافة كبيرة لا نهائية من بعضها البعض.

الرابطة التساهمية هي متينة للغاية.تتراوح طاقتها من عدة عشرات إلى عدة مئات من كيلوجول / مول. كلما زادت طاقة الرابطة، زادت قوة الرابطة، والعكس صحيح.

تعتمد قوة الرابطة الكيميائية على طول الرابطة، وقطبية الرابطة، وتعدد الرابطة. كلما كانت الرابطة الكيميائية أطول، كان كسرها أسهل، وكلما انخفضت طاقة الرابطة، انخفضت قوتها. كلما كانت الرابطة الكيميائية أقصر، كانت أقوى، وزادت طاقة الرابطة.

على سبيل المثال، في سلسلة المركبات HF، HCl، HBr من اليسار إلى اليمين، قوة الرابطة الكيميائية يتناقص، لأن يزيد طول الاتصال.

الرابطة الكيميائية الأيونية

الرابطة الأيونية هو رابطة كيميائية على أساس الجذب الكهروستاتيكي للأيونات.

الأيوناتتتشكل أثناء عملية قبول أو منح الإلكترونات بواسطة الذرات. على سبيل المثال، تحتوي ذرات جميع المعادن على إلكترونات ضعيفة من مستوى الطاقة الخارجي. ولذلك تتميز ذرات المعدن ب الخصائص التصالحية- القدرة على التبرع بالإلكترونات.

مثال. تحتوي ذرة الصوديوم على إلكترون واحد عند مستوى الطاقة 3. ومن خلال التخلص منها بسهولة، تشكل ذرة الصوديوم أيون Na + الأكثر استقرارًا، مع التكوين الإلكتروني للغاز النبيل النيون Ne. يحتوي أيون الصوديوم على 11 بروتونًا و10 إلكترونات فقط، وبالتالي فإن الشحنة الإجمالية للأيون هي -10+11 = +1:

+11نا) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 نا +) 2 ) 8

مثال. تحتوي ذرة الكلور في مستوى طاقتها الخارجي على 7 إلكترونات. للحصول على تكوين ذرة الأرجون الخاملة المستقرة Ar، يحتاج الكلور إلى اكتساب إلكترون واحد. بعد إضافة إلكترون، يتكون أيون الكلور المستقر، الذي يتكون من إلكترونات. إجمالي شحنة الأيون هي -1:

+17Cl) 2 ) 8 ) 7 + 1e = +17 Cl — ) 2 ) 8 ) 8

ملحوظة:

• خواص الأيونات تختلف عن خواص الذرات!
• يمكن أن تتشكل الأيونات المستقرة ليس فقط الذرات، لكن أيضا مجموعات من الذرات. على سبيل المثال: أيون الأمونيوم NH 4 +، أيون الكبريتات SO 4 2-، إلخ. تعتبر الروابط الكيميائية التي تتكون من هذه الأيونات أيضًا أيونية؛
• عادة ما تتشكل الروابط الأيونية بين بعضها البعض المعادنو اللافلزات(المجموعات غير المعدنية)؛

تنجذب الأيونات الناتجة بسبب الجذب الكهربائي: Na + Cl -، Na 2 + SO 4 2-.

دعونا تلخيص بصريا الفرق بين أنواع الروابط التساهمية والأيونية:

اتصال معدني هو الاتصال الذي يتم تشكيله نسبيا الإلكترونات الحرةبين ايونات المعادن، تشكيل شعرية الكريستال.

توجد ذرات المعدن عادة على مستوى الطاقة الخارجي واحد إلى ثلاثة إلكترونات. إن نصف قطر ذرات المعدن، كقاعدة عامة، كبيرة - وبالتالي فإن ذرات المعدن، على عكس غير المعادن، تتخلى بسهولة عن إلكتروناتها الخارجية، أي. هي عوامل اختزال قوية.

وبمنح الإلكترونات تتحول ذرات المعادن إلى أيونات موجبة الشحنة . الإلكترونات المنفصلة حرة نسبيا يتحركبين أيونات المعادن المشحونة إيجابيا. بين هذه الجزيئات ينشأ اتصال، لأن تحمل الإلكترونات المشتركة الكاتيونات المعدنية مرتبة في طبقات معًا ، وبالتالي خلق قوية إلى حد ما شبكة كريستال معدنية . في هذه الحالة، تتحرك الإلكترونات بشكل مستمر بشكل عشوائي، أي. تظهر باستمرار ذرات محايدة جديدة وكاتيونات جديدة.

التفاعلات بين الجزيئات

بشكل منفصل، يجدر النظر في التفاعلات التي تنشأ بين الجزيئات الفردية في المادة - التفاعلات بين الجزيئات . التفاعلات بين الجزيئات هي نوع من التفاعل بين الذرات المحايدة التي لا تظهر فيها روابط تساهمية جديدة. تم اكتشاف قوى التفاعل بين الجزيئات بواسطة فان دير فالس عام 1869، وسميت باسمه قوات فان دار فالس. تنقسم قوات فان دير فالس إلى توجيه, تعريفي و مشتت . طاقة التفاعلات بين الجزيئات أقل بكثير من طاقة الروابط الكيميائية.

توجيه قوى الجذب تحدث بين الجزيئات القطبية (التفاعل ثنائي القطب ثنائي القطب). تحدث هذه القوى بين الجزيئات القطبية. التفاعلات الاستقرائية هو التفاعل بين جزيء قطبي وجزيء غير قطبي. يتم استقطاب الجزيء غير القطبي بسبب عمل الجزيء القطبي، مما يولد جاذبية كهروستاتيكية إضافية.

هناك نوع خاص من التفاعل بين الجزيئات هو الروابط الهيدروجينية. - هذه روابط كيميائية بين الجزيئات (أو داخل الجزيئات) تنشأ بين الجزيئات التي لها روابط تساهمية عالية القطبية - HF، H-O أو H-N. إذا كانت هناك مثل هذه الروابط في الجزيء، فسيكون هناك بين الجزيئات قوى جاذبة إضافية .

آلية التعليم الرابطة الهيدروجينية هي جزئيا كهروستاتيكية ومتقبلة للمانحين جزئيا. وفي هذه الحالة يكون زوج الإلكترون المتبرع هو ذرة عنصر سالب بقوة كهربية (F، O، N)، والمستقبل هو ذرات الهيدروجين المتصلة بهذه الذرات. تتميز الروابط الهيدروجينية بـ ركز في الفضاء و التشبع

يمكن الإشارة إلى الروابط الهيدروجينية بالنقاط: H ··· O. كلما زادت السالبية الكهربية للذرة المرتبطة بالهيدروجين، وصغر حجمها، كانت الرابطة الهيدروجينية أقوى. إنه نموذجي في المقام الأول للاتصالات الفلور مع الهيدروجين ، وكذلك بالنسبة الأكسجين والهيدروجين ، أقل النيتروجين مع الهيدروجين .

تحدث الروابط الهيدروجينية بين المواد التالية:

— فلوريد الهيدروجين HF(غاز، محلول فلوريد الهيدروجين في الماء - حمض الهيدروفلوريك)، ماء H2O (البخار والثلج والماء السائل):

— محلول الأمونيا والأمينات العضوية- بين الأمونيا وجزيئات الماء؛

— المركبات العضوية التي ترتبط فيها O-H أو N-H: الكحولات والأحماض الكربوكسيلية والأمينات والأحماض الأمينية والفينولات والأنيلين ومشتقاته والبروتينات ومحاليل الكربوهيدرات - السكريات الأحادية والسكريات الثنائية.

يؤثر الارتباط الهيدروجيني على الخواص الفيزيائية والكيميائية للمواد. وبالتالي، فإن الجذب الإضافي بين الجزيئات يجعل من الصعب على المواد أن تغلي. المواد التي لها روابط هيدروجينية تظهر زيادة غير طبيعية في درجة الغليان.

على سبيل المثال كقاعدة عامة، مع زيادة الوزن الجزيئي، لوحظ زيادة في درجة غليان المواد. ومع ذلك، في عدد من المواد H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Teلا نلاحظ تغيرًا خطيًا في نقاط الغليان.

وهي في درجة غليان الماء مرتفعة بشكل غير طبيعي - ما لا يقل عن -61 درجة مئوية، كما يظهر لنا الخط المستقيم، ولكن أكثر من ذلك بكثير، +100 درجة مئوية. ويفسر هذا الشذوذ بوجود روابط هيدروجينية بين جزيئات الماء. ولذلك، في ظل الظروف العادية (0-20 درجة مئوية) الماء سائلحسب حالة المرحلة.

الرابطة الكيميائية

تنقسم جميع التفاعلات التي تؤدي إلى اتحاد الجزيئات الكيميائية (الذرات والجزيئات والأيونات وما إلى ذلك) إلى مواد إلى روابط كيميائية وروابط بين الجزيئات (تفاعلات بين الجزيئات).

الروابط الكيميائية- الروابط المباشرة بين الذرات . هناك روابط أيونية وتساهمية ومعدنية.

الروابط بين الجزيئات- الروابط بين الجزيئات. هذه هي روابط هيدروجينية، روابط أيونية ثنائية القطب (بسبب تكوين هذه الرابطة، على سبيل المثال، يحدث تكوين غلاف مائي من الأيونات)، ثنائي القطب ثنائي القطب (بسبب تكوين هذه الرابطة، يتم دمج جزيئات المواد القطبية ، على سبيل المثال، في الأسيتون السائل)، الخ.

الرابطة الأيونية- رابطة كيميائية تتكون نتيجة التجاذب الكهروستاتيكي للأيونات ذات الشحنات المتعاكسة. في المركبات الثنائية (مركبات من عنصرين)، تتشكل عندما تكون أحجام الذرات المرتبطة مختلفة تمامًا عن بعضها البعض: بعض الذرات كبيرة، والبعض الآخر صغير - أي أن بعض الذرات تتخلى بسهولة عن الإلكترونات، بينما تميل ذرات أخرى إلى قبولها (عادةً ما تكون ذرات العناصر التي تشكل معادن نموذجية وذرات العناصر التي تشكل اللافلزات النموذجية) ؛ كما أن السالبية الكهربية لهذه الذرات مختلفة تمامًا.
الرابطة الأيونية غير اتجاهية وغير قابلة للتشبع.

الرابطة التساهمية- رابطة كيميائية تنشأ نتيجة لتكوين زوج مشترك من الإلكترونات. تتشكل رابطة تساهمية بين ذرات صغيرة لها نفس نصف القطر أو ما شابه. الشرط الضروري هو وجود إلكترونات غير متزاوجة في كل من الذرات المرتبطة (آلية التبادل) أو زوج وحيد في إحدى الذرات ومدار حر في الأخرى (آلية المانح والمستقبل):

أ)	ح · + · ح ح: ح	ح ح	ح 2	(زوج واحد مشترك من الإلكترونات؛ H أحادي التكافؤ)؛
ب)		ن	ن 2	(ثلاثة أزواج مشتركة من الإلكترونات؛ N ثلاثي التكافؤ)؛
الخامس)		إتش إف	التردد العالي	(زوج واحد مشترك من الإلكترونات؛ H وF أحادي التكافؤ)؛
ز)			NH4+	(أربعة أزواج مشتركة من الإلكترونات؛ N رباعي التكافؤ)

بناءً على عدد أزواج الإلكترونات المشتركة، يتم تقسيم الروابط التساهمية إلى:
• بسيط (مفرد)- زوج واحد من الإلكترونات،
• مزدوج- زوجان من الإلكترونات،
• ثلاث مرات- ثلاثة أزواج من الإلكترونات.

تسمى الروابط المزدوجة والثلاثية بالروابط المتعددة.

وفقا لتوزيع كثافة الإلكترون بين الذرات المرتبطة، يتم تقسيم الرابطة التساهمية إلى الغير قطبيو القطبية. تتشكل رابطة غير قطبية بين ذرات متماثلة، ورابطة قطبية بين ذرات مختلفة.

كهرسلبية- مقياس لقدرة الذرة في المادة على جذب أزواج الإلكترونات المشتركة.
يتم تحويل أزواج الإلكترون من الروابط القطبية نحو المزيد من العناصر الكهربية. يُطلق على إزاحة أزواج الإلكترون نفسها اسم استقطاب الرابطة. يتم تحديد الشحنات الجزئية (الزائدة) المتكونة أثناء الاستقطاب بـ + و -، على سبيل المثال: .

بناءً على طبيعة تداخل السحب الإلكترونية ("المدارات")، يتم تقسيم الرابطة التساهمية إلى رابطة ورابطة.
- تتشكل الرابطة نتيجة التداخل المباشر للسحب الإلكترونية (على طول الخط المستقيم الذي يربط نوى الذرة)، - تتشكل الرابطة نتيجة التداخل الجانبي (على جانبي المستوى الذي تقع فيه النوى الذرية).

الرابطة التساهمية تكون اتجاهية وقابلة للتشبع، وكذلك قابلة للاستقطاب.
يستخدم نموذج التهجين لشرح والتنبؤ بالاتجاه المتبادل للروابط التساهمية.

تهجين المدارات الذرية والسحب الإلكترونية- المحاذاة المفترضة للمدارات الذرية في الطاقة، وشكل السحب الإلكترونية عندما تشكل الذرة روابط تساهمية.
الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا للتهجين هي: sp-, sp 2 و sp 3- التهجين. على سبيل المثال:
sp- التهجين - في جزيئات C 2 H 2، BeH 2، CO 2 (البنية الخطية)؛
sp 2- التهجين - في الجزيئات C 2 H 4، C 6 H 6، BF 3 (شكل مثلث مسطح)؛
sp 3-التهجين - في جزيئات CCl 4، SiH 4، CH 4 (شكل رباعي السطوح)؛ NH 3 (الشكل الهرمي)؛ H 2 O (الشكل الزاوي).

اتصال معدني- رابطة كيميائية تتكون من مشاركة إلكترونات التكافؤ لجميع الذرات المرتبطة ببلورة معدنية. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل سحابة إلكترونية واحدة من الكريستال، والتي تتحرك بسهولة تحت تأثير الجهد الكهربائي - ومن هنا الموصلية الكهربائية العالية للمعادن.
تتشكل الرابطة المعدنية عندما تكون الذرات المرتبطة كبيرة الحجم وبالتالي تميل إلى التخلي عن الإلكترونات. المواد البسيطة ذات الروابط المعدنية هي المعادن (Na، Ba، Al، Cu، Au، إلخ)، والمواد المعقدة هي مركبات بين المعادن (AlCr 2، Ca 2 Cu، Cu 5 Zn 8، إلخ).
الرابطة المعدنية ليس لها اتجاهية أو تشبع. ويتم حفظه أيضًا في مصهورات المعادن.

رابطة الهيدروجين- رابطة بين الجزيئات تتشكل بسبب القبول الجزئي لزوج من الإلكترونات من ذرة عالية السالبية الكهربية بواسطة ذرة هيدروجين ذات شحنة جزئية موجبة كبيرة. ويتكون في الحالات التي يحتوي فيها جزيء واحد على ذرة ذات زوج وحيد من الإلكترونات ذات سالبية كهربية عالية (F، O، N)، والآخر يحتوي على ذرة هيدروجين مرتبطة برابطة قطبية عالية بإحدى هذه الذرات. أمثلة على الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات:

ح—O—H OH 2 , H—O—H NH 3 , H—O—H F—H, H—F H—F.

توجد روابط الهيدروجين داخل الجزيئات في جزيئات الببتيدات والأحماض النووية والبروتينات وما إلى ذلك.

مقياس قوة أي رابطة هو طاقة الرابطة.
طاقة الاتصالات- الطاقة اللازمة لكسر رابطة كيميائية معينة في 1 مول من المادة. وحدة القياس هي 1 كيلوجول/مول.

طاقات الروابط الأيونية والتساهمية لها نفس الترتيب، وطاقة الروابط الهيدروجينية أقل من حيث الحجم.

تعتمد طاقة الرابطة التساهمية على حجم الذرات المرتبطة (طول الرابطة) وعلى تعدد الرابطة. كلما صغرت الذرات وزاد تعدد الروابط، زادت طاقتها.

تعتمد طاقة الرابطة الأيونية على حجم الأيونات وشحناتها. كلما صغرت الأيونات وزادت شحنتها، زادت طاقة الارتباط.

هيكل المادة

حسب نوع الهيكل يتم تقسيم جميع المواد إلى جزيئيو غير جزيئية. من بين المواد العضوية، تسود المواد الجزيئية، ومن بين المواد غير العضوية، تسود المواد غير الجزيئية.

بناءً على نوع الرابطة الكيميائية، تنقسم المواد إلى مواد ذات روابط تساهمية، ومواد ذات روابط أيونية (مواد أيونية)، ومواد ذات روابط معدنية (معادن).

المواد ذات الروابط التساهمية يمكن أن تكون جزيئية أو غير جزيئية. وهذا يؤثر بشكل كبير على خصائصها الفيزيائية.

تتكون المواد الجزيئية من جزيئات متصلة ببعضها البعض بواسطة روابط بين الجزيئات ضعيفة، وتشمل: H 2، O 2، N 2، Cl 2، Br 2، S 8، P 4 وغيرها من المواد البسيطة؛ CO 2، SO 2، N 2 O 5، H 2 O، HCl، HF، NH 3، CH 4، C 2 H 5 OH، البوليمرات العضوية والعديد من المواد الأخرى. وهذه المواد لا تتمتع بقوة عالية، ولها درجات انصهار وغليان منخفضة، وغير موصلة للكهرباء، وبعضها قابل للذوبان في الماء أو المذيبات الأخرى.

تشكل المواد غير الجزيئية ذات الروابط التساهمية أو المواد الذرية (الماس، الجرافيت، Si، SiO 2، SiC وغيرها) بلورات قوية جدًا (باستثناء طبقات الجرافيت)، فهي غير قابلة للذوبان في الماء والمذيبات الأخرى، ولها درجة انصهار عالية و نقاط الغليان، ومعظمها لا يوصل التيار الكهربائي (باستثناء الجرافيت، وهو موصل للكهرباء، وأشباه الموصلات - السيليكون والجرمانيوم، وما إلى ذلك).

جميع المواد الأيونية هي بشكل طبيعي غير جزيئية. وهي مواد صلبة حرارية ومحاليل وذوبان منها موصلة للتيار الكهربائي. كثير منهم قابل للذوبان في الماء. وتجدر الإشارة إلى أنه في المواد الأيونية التي تتكون بلوراتها من أيونات معقدة، توجد أيضًا روابط تساهمية، على سبيل المثال: (Na +) 2 (SO 4 2-)، (K +) 3 (PO 4 3-) ، (NH 4 + )(NO 3-)، إلخ. ترتبط الذرات التي تشكل الأيونات المعقدة بروابط تساهمية.

المعادن (المواد ذات الروابط المعدنية)متنوعة جدا في خصائصها الفيزيائية. من بينها هناك معادن سائلة (Hg) وناعمة جدًا (Na, K) ومعادن صلبة جدًا (W, Nb).

الخصائص الفيزيائية المميزة للمعادن هي الموصلية الكهربائية العالية (على عكس أشباه الموصلات، فإنها تتناقص مع زيادة درجة الحرارة)، والقدرة الحرارية العالية والليونة (للمعادن النقية).

في الحالة الصلبة، تتكون جميع المواد تقريبًا من بلورات. بناءً على نوع البنية ونوع الرابطة الكيميائية، تنقسم البلورات ("الشبكات البلورية") إلى الذري(بلورات المواد غير الجزيئية ذات الروابط التساهمية) أيوني(بلورات المواد الأيونية)، جزيئي(بلورات المواد الجزيئية ذات الروابط التساهمية) و معدن(بلورات المواد التي لها رابطة معدنية).

المهام والاختبارات حول موضوع "الموضوع 10. "الترابط الكيميائي. بنية المادة."

• أنواع الروابط الكيميائية - هيكل المادة الصف 8-9

  الدروس: 2 الواجبات: 9 الاختبارات: 1

• الواجبات: 9 الاختبارات: 1

بعد دراسة هذا الموضوع، يجب أن تفهم المفاهيم التالية: الرابطة الكيميائية، الرابطة بين الجزيئية، الرابطة الأيونية، الرابطة التساهمية، الرابطة المعدنية، الرابطة الهيدروجينية، الرابطة البسيطة، الرابطة المزدوجة، الرابطة الثلاثية، الروابط المتعددة، الرابطة غير القطبية، الرابطة القطبية ، السالبية الكهربية، استقطاب الروابط، - و - السندات، تهجين المدارات الذرية، طاقة الربط.

يجب أن تعرف تصنيف المواد حسب نوع البنية ونوع الرابطة الكيميائية واعتماد خصائص المواد البسيطة والمعقدة على نوع الرابطة الكيميائية ونوع “الشبكة البلورية”.

يجب أن تكون قادرًا على: تحديد نوع الرابطة الكيميائية في المادة، ونوع التهجين، ورسم مخططات لتكوين الروابط، واستخدام مفهوم السالبية الكهربية، وعدد السالبية الكهربية؛ معرفة كيفية تغير السالبية الكهربية في العناصر الكيميائية لنفس الفترة والمجموعة الواحدة لتحديد قطبية الرابطة التساهمية.

بعد التأكد من تعلم كل ما تحتاجه، انتقل إلى إكمال المهام. نتمنى لك النجاح.

اقتراحات للقراءة:

• O. S. Gabrielyan، G. G. Lysova. الكيمياء الصف الحادي عشر. م.، الحبارى، 2002.
• جي إي رودزيتيس، إف جي فيلدمان. الكيمياء الصف الحادي عشر. م. التربية، 2001.