نمونه های اتصالات فلزی پیوند فلزی: مکانیسم تشکیل

اتصال فلزی

در نتیجه جاذبه الکترواستاتیکی بین کاتیون و آنیون، یک مولکول تشکیل می شود.

پیوند یونی

نظریه پیوند یونی توسط 1916 . دانشمند آلمانی W. Kossel. این نظریه شکل گیری ارتباطات بین اتم های فلزات و اتم های معمولیمعمول غیر فلزات: CsF، CsCl، NaCl، KF، KCl، Na 2 O و غیره.

بر اساس این نظریه، زمانی که یک پیوند یونی تشکیل می‌شود، اتم‌های فلزات معمولی الکترون را ترک می‌کنند و اتم‌های نافلزات معمولی الکترون را می‌پذیرند.

در نتیجه این فرآیندها، اتم های فلز به ذرات با بار مثبت تبدیل می شوند که به آنها یون یا کاتیون مثبت می گویند. و اتم های غیر فلزی به یون های منفی - آنیون تبدیل می شوند. بار کاتیون برابر است با تعداد الکترون های داده شده.

اتم های فلزی به لایه بیرونی خود الکترون می دهند و یون های حاصل دارای ساختارهای الکترونیکی کامل هستند (لایه الکترونیکی قبل از بیرون).

مقدار بار منفی آنیون برابر با تعداد الکترون های پذیرفته شده است.

اتم های غیر فلزی تعداد الکترون هایی را می پذیرند که برای آنها بسیار مهم است تکمیل یک اکتت الکترونیکی (لایه الکترونیکی بیرونی).

به عنوان مثال: طرح کلی برای تشکیل یک مولکول NaCl از اتم های Na و C1: Na°-le = Na +1 تشکیل یون ها

Сl°+1е - = Сl -

Na +1 + Cl - = Na + Cl -

Na°+ Сl°= Na + Сl - ترکیب یونها

· پیوند بین یون ها معمولاً پیوند یونی نامیده می شود.

ترکیباتی که از یون تشکیل شده اند نامیده می شوند ترکیبات یونی

مجموع جبری بارهای تمام یون‌های موجود در مولکول یک ترکیب یونی باید برابر با صفر باشد،زیرا هر مولکولی یک ذره خنثی الکتریکی است.

هیچ مرز مشخصی بین پیوندهای یونی و کووالانسی وجود ندارد. یک پیوند یونی را می توان به عنوان یک مورد شدید از یک پیوند کووالانسی قطبی در نظر گرفت که در آن یک جفت الکترون مشترک تشکیل می شود. به صورت کاملبه سمت اتم با الکترونگاتیوی بالاتر حرکت می کند.

اکثر اتم های فلزی معمولی تعداد کمی الکترون در لایه الکترونی بیرونی خود دارند (معمولاً 1 تا 3). این الکترون ها الکترون های ظرفیتی نامیده می شوند. در اتم های فلزی، استحکام پیوند بین الکترون های ظرفیت و هسته کم است، یعنی اتم ها انرژی یونیزاسیون کمی دارند. این باعث می شود که الکترون های ظرفیت از بین بروند ساعتتبدیل اتم های فلز به یون های دارای بار مثبت (کاتیون ها):

Ме° -ne ® Ме n +

در ساختار بلوری یک فلز، الکترون های ظرفیتی این قابلیت را دارند که به راحتی از یک اتم به اتم دیگر حرکت کنند که منجر به اشتراک الکترون ها توسط تمام اتم های همسایه می شود. به روشی ساده، ساختار یک کریستال فلزی به صورت زیر نشان داده می شود: در گره های شبکه کریستالی یون های Me n+ و اتم های Me° وجود دارند و الکترون های ظرفیت نسبتاً آزادانه بین آنها حرکت می کنند و بین همه اتم ها و یون های آن ارتباط برقرار می کنند. فلز (شکل 3). این یک نوع خاص است پیوند شیمیایی، فلز نامیده می شود.

· پیوند فلزی - پیوندی بین اتم ها و یون های فلزات در یک شبکه کریستالی که توسط الکترون های ظرفیت مشترک انجام می شود.

به لطف این نوع پیوند شیمیایی، فلزات دارای مجموعه خاصی از خواص فیزیکی و شیمیایی هستند که آنها را از غیر فلزات متمایز می کند.

برنج. 3. نمودار شبکه کریستالی فلزات.

استحکام پیوند فلزی، پایداری شبکه کریستالی و انعطاف پذیری فلزات (قابلیت انجام پردازش های مختلف بدون تخریب) را تضمین می کند. حرکت آزاد الکترون های ظرفیت به فلزات اجازه می دهد الکتریسیته و گرما را به خوبی هدایت کنند. توانایی بازتاب امواج نور (ᴛ.ᴇ. درخشش فلزی) نیز با ساختار شبکه کریستالی فلز توضیح داده می شود.

با این حال، مشخص ترین خواص فیزیکی فلزات بر اساس وجود پیوند فلزی عبارتند از:

■ ساختار کریستالی.

■درخشش و شفافیت فلزی.

■ انعطاف پذیری، چکش خواری، همجوشی.

■ هدایت الکتریکی و حرارتی بالا. و تمایل به تشکیل آلیاژ.

پیوند فلزی - مفهوم و انواع. طبقه بندی و ویژگی های دسته "اتصال فلزی" 2017، 2018.

- اتصال فلزی

- اتصال فلزی

خود نام "پیوند فلزی" نشان می دهد که ما در مورد ساختار داخلی فلزات صحبت می کنیم. اتم های بیشتر فلزات در سطح انرژی بیرونی حاوی تعداد کمی الکترون ظرفیتی در مقایسه با تعداد کلخارجی انرژی نزدیک... .

- اتصال فلزی

پیوند فلزی مبتنی بر اشتراک الکترون های ظرفیتی است که نه به دو بلکه به تقریباً تمام اتم های فلز در کریستال تعلق دارند. در فلزات، الکترون های ظرفیت بسیار کمتری نسبت به اوربیتال های آزاد وجود دارد. این شرایط را برای حرکت آزاد ایجاد می کند... .

- اتصال فلزی

اطلاعات ضروری در مورد ماهیت پیوندهای شیمیایی در فلزات را می توان بر اساس دو مورد به دست آورد ویژگی های مشخصهدر مقایسه با ترکیبات کووالانسی و یونی. فلزات اولاً از نظر رسانایی الکتریکی بالا با سایر مواد تفاوت دارند و... .

- اتصال فلزی

اطلاعات قابل توجهی در مورد ماهیت پیوندهای شیمیایی در فلزات بر اساس دو ویژگی مشخصه آنها در مقایسه با ترکیبات کووالانسی و یونی بدست می آید. فلزات اولاً از نظر رسانایی الکتریکی بالا با سایر مواد تفاوت دارند و... .

- اتصال فلزی

هیبریداسیون اوربیتالها و پیکربندی فضایی مولکولها نوع مولکول اوربیتالهای اولیه اتم نوع هیبریداسیون تعداد اوربیتالهای ترکیبی اتم A پیکربندی فضایی مولکول AB2 AB3 AB4 s + p s + p + p s + p + p + p + p ....

- اتصال فلزی خواص پیوند فلزی

پیوند فلزی یک پیوند شیمیایی است که در اثر حضور الکترون‌های نسبتاً آزاد ایجاد می‌شود. مشخصه هم فلزات خالص و هم آلیاژها و ترکیبات بین فلزی آنهاست. مکانیسم پیوند فلزی در تمام گره های شبکه کریستالی... .

- ساختار مولکول. تئوری پیوندهای شیمیایی پیوند یونی پیوند فلزی. پیوند کووالانسی. انرژی ارتباطات. طول پیوند. زاویه پیوند. خواص پیوندهای شیمیایی

یک مولکول کوچکترین ذره یک ماده است که دارای خواص شیمیایی است. طبق تئوری پیوند شیمیایی، حالت پایدار یک عنصر با ساختاری با فرمول الکترونیکی سطح بیرونی s2p6 (آرگون، کریپتون، رادون و غیره) مطابقت دارد. در دوران تحصیل... .

این درس چندین نوع پیوند شیمیایی را پوشش خواهد داد: فلز، هیدروژن و واندروالس، و همچنین خواهید آموخت که چگونه خواص فیزیکی و شیمیایی به آن بستگی دارد. انواع متفاوتپیوندهای شیمیایی در یک ماده

موضوع: انواع پیوندهای شیمیایی

درس: پیوندهای شیمیایی فلز و هیدروژن

اتصال فلزیاین نوعی پیوند در فلزات و آلیاژهای آنها بین اتم ها یا یون های فلز و الکترون های نسبتا آزاد (گاز الکترون) در شبکه بلوری است.

فلزات عناصر شیمیایی با الکترونگاتیوی کم هستند، بنابراین به راحتی الکترون های ظرفیت خود را رها می کنند. اگر در کنار یک عنصر فلزی غیرفلزی وجود داشته باشد، الکترون های اتم فلز به سمت غیرفلز می روند. این نوع اتصال نامیده می شود یونی(عکس. 1).

برنج. 1. آموزش و پرورش

چه زمانی مواد سادهفلزاتیا آنها آلیاژها، وضعیت در حال تغییر است.

هنگامی که مولکول ها تشکیل می شوند، اوربیتال های الکترونی فلزات بدون تغییر باقی نمی مانند. آنها با یکدیگر تعامل دارند و یک اوربیتال مولکولی جدید را تشکیل می دهند. بسته به ترکیب و ساختار ترکیب، اوربیتال‌های مولکولی می‌توانند نزدیک به کل اوربیتال‌های اتمی باشند یا تفاوت قابل توجهی با آنها داشته باشند. هنگامی که اوربیتال های الکترونی اتم های فلز برهم کنش می کنند، اوربیتال های مولکولی تشکیل می شوند. به طوری که الکترون های ظرفیت اتم فلز می توانند آزادانه در این اوربیتال های مولکولی حرکت کنند. جداسازی کامل شارژ رخ نمی دهد، یعنی. فلز- این مجموعه ای از کاتیون ها و الکترون های شناور در اطراف نیست. اما این مجموعه ای از اتم ها نیست که گاهی به شکل کاتیونی تبدیل می شوند و الکترون خود را به کاتیون دیگری منتقل می کنند. وضعیت واقعی ترکیبی از این دو گزینه افراطی است.

برنج. 2

جوهر تشکیل پیوند فلزی شاملبه شرح زیر: اتم های فلزی الکترون های بیرونی را اهدا می کنند و برخی از آنها تبدیل می شوند یون های دارای بار مثبت. از اتم ها جدا شده است الکترون هاحرکت نسبتا آزاد بین در حال ظهور مثبتیون های فلزی. یک پیوند فلزی بین این ذرات ایجاد می شود، به عنوان مثال، به نظر می رسد الکترون ها یون های مثبت را در شبکه فلزی سیمان می کنند (شکل 2).

وجود یک پیوند فلزی خواص فیزیکی فلزات را تعیین می کند:

شکل پذیری بالا

هدایت حرارتی و الکتریکی

درخشش فلزی

پلاستیک - این توانایی یک ماده برای تغییر شکل آسان تحت بار مکانیکی است. پیوند فلزی بین تمام اتم های فلز به طور همزمان برقرار می شود، بنابراین، زمانی که یک فلز در معرض عمل مکانیکی قرار می گیرد، پیوندهای خاصی شکسته نمی شود، بلکه فقط موقعیت اتم تغییر می کند. اتم‌های فلزی که با پیوندهای صلب به یکدیگر متصل نیستند، می‌توانند در امتداد لایه‌ای از گاز الکترون بلغزند، همانطور که وقتی یک لیوان روی دیگری می‌لغزد و لایه‌ای از آب بین آن‌ها قرار می‌گیرد. به لطف این، فلزات را می توان به راحتی تغییر شکل داده یا به شکل فویل نازک درآورد. انعطاف پذیرترین فلزات طلای خالص، نقره و مس هستند. تمام این فلزات در طبیعت به شکل بومی با درجه خلوص متفاوت یافت می شوند. برنج. 3.

برنج. 3. فلزات موجود در طبیعت به صورت بومی

از آنها جواهرات مختلفی به خصوص طلا ساخته می شود. طلا به دلیل پلاستیک شگفت انگیزی که دارد در تزئین کاخ ها استفاده می شود. می توانید از روی آن فویل به ضخامت فقط 3 باز کنید. 10-3 میلی متر. به آن ورق طلا می گویند و روی گچ، قالب گیری یا اشیاء دیگر اعمال می شود.

هدایت حرارتی و الکتریکی . مس، نقره، طلا و آلومینیوم بهترین هدایت الکتریسیته را دارند. اما از آنجایی که طلا و نقره فلزات گران قیمتی هستند، از مس و آلومینیوم ارزان تری برای ساخت کابل ها استفاده می شود. بدترین هادی های الکتریکی منگنز، سرب، جیوه و تنگستن هستند. تنگستن دارای چنان مقاومت الکتریکی بالایی است که هنگام عبور جریان الکتریسیتهشروع به درخشش می کند از این خاصیت در ساخت لامپ های رشته ای استفاده می شود.

دمای بدناندازه گیری انرژی اتم ها یا مولکول های سازنده آن است. گاز الکترونی یک فلز می تواند انرژی اضافی را خیلی سریع از یک یون یا اتم به دیگری منتقل کند. دمای فلز به سرعت در کل حجم یکسان می شود، حتی اگر حرارت در یک طرف اتفاق بیفتد. به عنوان مثال، اگر یک قاشق فلزی را در چای فرو کنید، مشاهده می شود.

درخشش فلزی. براق توانایی بدن برای بازتاب پرتوهای نور است. نقره، آلومینیوم و پالادیوم بازتاب نور بالایی دارند. بنابراین این فلزات هستند که در ساخت چراغ های جلو، نورافکن و آینه ها به صورت لایه ای نازک بر روی سطح شیشه اعمال می شوند.

پیوند هیدروژنی

نقطه جوش و ذوب را در نظر بگیرید ترکیبات هیدروژنیکالکوژن ها: اکسیژن، گوگرد، سلنیوم و تلوریم. برنج. 4.

برنج. 4

اگر دمای جوش و ذوب مستقیم ترکیبات هیدروژنی گوگرد، سلنیوم و تلوریم را به صورت ذهنی برون یابی کنیم، خواهیم دید که نقطه ذوب آب باید تقریباً 100-0 درجه سانتیگراد و نقطه جوش تقریباً -80- درجه سانتیگراد باشد. این اتفاق می افتد. زیرا بین برهمکنش مولکول های آب شکاف وجود دارد - پیوند هیدروژنی، که متحد می کند مولکول های آب به انجمن . انرژی اضافی برای از بین بردن این همکاران مورد نیاز است.

پیوند هیدروژنی بین یک اتم هیدروژن بسیار قطبی شده با بار مثبت بالا و یک اتم دیگر با الکترونگاتیوی بسیار بالا تشکیل می شود: فلوئور، اکسیژن یا نیتروژن. . نمونه هایی از موادی که قادر به تشکیل پیوند هیدروژنی هستند در شکل 1 نشان داده شده است. 5.

برنج. 5

تشکیل پیوندهای هیدروژنی را در نظر بگیرید بین مولکول های آبپیوند هیدروژنی با سه نقطه نشان داده می شود. وقوع پیوند هیدروژنی به دلیل ویژگی منحصر به فرد اتم هیدروژن است. از آنجایی که اتم هیدروژن تنها حاوی یک الکترون است، هنگامی که یک جفت الکترون مشترک توسط اتم دیگری دور می‌شود، هسته اتم هیدروژن در معرض دید قرار می‌گیرد که بار مثبت آن روی عناصر الکترونگاتیو موجود در مولکول‌های مواد اثر می‌گذارد.

بیایید خواص را با هم مقایسه کنیم اتیل الکل و دی متیل اتر. بر اساس ساختار این مواد، نتیجه می شود که اتیل الکل می تواند پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی ایجاد کند. این به دلیل وجود یک گروه هیدروکسو است. دی متیل اتر نمی تواند پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی ایجاد کند.

بیایید خواص آنها را در جدول 1 مقایسه کنیم.

جدول 1

نقطه جوش، mp.، حلالیت در آب برای الکل اتیلیک بالاتر است. این الگوی کلیبرای موادی که مولکول های آنها پیوند هیدروژنی تشکیل می دهند. این مواد با نقطه جوش بالاتر، دمای ذوب، حلالیت در آب و فراریت کمتر مشخص می شوند.

مشخصات فیزیکی ترکیبات به وزن مولکولی ماده نیز بستگی دارند. بنابراین، مقایسه خواص فیزیکی مواد با پیوندهای هیدروژنی فقط برای موادی با جرم مولکولی مشابه مشروع است.

انرژییکی پیوند هیدروژنیحدود 10 برابر کمتر انرژی پیوند کووالانسی. اگر مولکول های آلی ترکیب پیچیده دارای چندین گروه عملکردی باشند که قادر به تشکیل پیوندهای هیدروژنی هستند، پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی می توانند در آنها تشکیل شوند (پروتئین ها، DNA، اسیدهای آمینه، ارتونی تروفنول و غیره). به دلیل پیوند هیدروژنی، تشکیل می شود ساختار ثانویهپروتئین ها، مارپیچ دوگانه DNA.

اتصال ون دروالس

بیایید گازهای نجیب را به یاد بیاوریم. ترکیبات هلیم هنوز به دست نیامده اند. قادر به تشکیل پیوندهای شیمیایی معمولی نیست.

در دماهای بسیار پایین می توان هلیوم مایع و حتی جامد به دست آورد. در حالت مایع، اتم های هلیوم توسط نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی کنار هم نگه داشته می شوند. سه نوع از این قدرت ها وجود دارد:

· نیروهای جهت گیری. این برهمکنش بین دو دو قطبی (HCl) است.

· جاذبه القایی. این جاذبه بین یک دوقطبی و یک مولکول غیر قطبی است.

· جاذبه پراکندگی. این برهمکنش بین دو مولکول غیر قطبی (He) است. این به دلیل حرکت ناهموار الکترون ها در اطراف هسته رخ می دهد.

جمع بندی درس

این درس سه نوع پیوند شیمیایی را پوشش می دهد: فلزی، هیدروژنی و واندروالس. وابستگی فیزیکی و خواص شیمیاییاز انواع مختلف پیوندهای شیمیایی موجود در یک ماده.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. رودزیتیس جی.ای. علم شیمی. مبانی شیمی عمومی. پایه یازدهم: کتاب درسی برای موسسات آموزشی: یک سطح پایه از/ GE. رودزیتیس، F.G. فلدمن - ویرایش چهاردهم - م.: آموزش و پرورش، 2012.

2. Popel P.P. شیمی: پایه هشتم: کتاب درسی آموزش عمومی موسسات آموزشی/ P.P. پوپل، ال اس کریولیا. - ک.: آی سی "آکادمی"، 1387. - 240 ص: ill.

3. Gabrielyan O.S. علم شیمی. درجه 11. یک سطح پایه از. ویرایش دوم، پاک شد. - M.: Bustard, 2007. - 220 p.

مشق شب

1. شماره 2، 4، 6 (ص 41) Rudzitis G.E. علم شیمی. مبانی شیمی عمومی. پایه یازدهم: کتاب درسی موسسات آموزش عمومی: سطح پایه / G.E. رودزیتیس، F.G. فلدمن - ویرایش چهاردهم - م.: آموزش و پرورش، 2012.

2. چرا از تنگستن برای ساخت رشته های لامپ های رشته ای استفاده می شود؟

3. عدم وجود پیوند هیدروژنی در مولکول های آلدهید چیست؟

به ندرت مواد شیمیاییاز اتم های منفرد و نامرتبط عناصر شیمیایی تشکیل شده است. در شرایط عادی، تنها تعداد کمی از گازها به نام گازهای نجیب دارای این ساختار هستند: هلیوم، نئون، آرگون، کریپتون، زنون و رادون. اغلب، مواد شیمیایی از اتم های جدا شده تشکیل نمی شوند، بلکه از ترکیب آنها در گروه های مختلف تشکیل می شوند. چنین ارتباطی از اتم ها می تواند تعداد اتم های چند، صدها، هزاران یا حتی بیشتر باشد. نیرویی که این اتم ها را در چنین گروه هایی نگه می دارد نامیده می شود پیوند شیمیایی.

به عبارت دیگر، می توان گفت که پیوند شیمیایی برهمکنشی است که اتصال اتم های منفرد را به ساختارهای پیچیده تر (مولکول ها، یون ها، رادیکال ها، کریستال ها و غیره) فراهم می کند.

دلیل تشکیل پیوند شیمیایی این است که انرژی ساختارهای پیچیده تر از انرژی کل اتم های منفرد تشکیل دهنده آن کمتر است.

بنابراین، به طور خاص، اگر برهمکنش اتم های X و Y یک مولکول XY تولید کند، به این معنی است که انرژی داخلی مولکول های این ماده کمتر از انرژی داخلی اتم های فردی است که از آن تشکیل شده است:

E (XY)< E(X) + E(Y)

به همین دلیل، هنگامی که پیوندهای شیمیایی بین اتم های منفرد تشکیل می شود، انرژی آزاد می شود.

الکترون های لایه الکترونی بیرونی با کمترین انرژی اتصال با هسته، نامیده می شوند ظرفیت. به عنوان مثال، در بور اینها الکترون های سطح انرژی 2 هستند - 2 الکترون در هر 2 s-اوربیتال ها و 1 در 2 پ-اوربیتال ها:

هنگامی که یک پیوند شیمیایی تشکیل می شود، هر اتم تمایل به به دست آوردن پیکربندی الکترونیکی اتم های گاز نجیب دارد، به عنوان مثال. به طوری که 8 الکترون در لایه الکترونی بیرونی آن وجود دارد (2 الکترون برای عناصر دوره اول). این پدیده را قانون اکتت می نامند.

اگر اتم‌های منفرد در ابتدا برخی از الکترون‌های ظرفیت خود را با اتم‌های دیگر به اشتراک بگذارند، ممکن است اتم‌ها به پیکربندی الکترونی گاز نجیب دست یابند. در این حالت جفت الکترون های مشترک تشکیل می شوند.

بسته به درجه اشتراک الکترون، پیوندهای کووالانسی، یونی و فلزی را می توان تشخیص داد.

پیوند کووالانسی

پیوندهای کووالانسی اغلب بین اتم های عناصر غیرفلزی ایجاد می شود. اگر اتم های غیرفلز تشکیل دهنده پیوند کووالانسی متعلق به عناصر شیمیایی مختلف باشند، چنین پیوندی را پیوند کووالانسی قطبی می نامند. دلیل این نام در این واقعیت نهفته است که اتم های عناصر مختلف نیز توانایی های متفاوتی برای جذب یک جفت الکترون مشترک دارند. بدیهی است که این منجر به جابجایی جفت الکترون مشترک به سمت یکی از اتم ها می شود که در نتیجه یک بار منفی جزئی روی آن تشکیل می شود. به نوبه خود، یک بار مثبت جزئی بر روی اتم دیگر تشکیل می شود. به عنوان مثال، در یک مولکول کلرید هیدروژن، جفت الکترون از اتم هیدروژن به اتم کلر منتقل می شود:

نمونه هایی از مواد با پیوند کووالانسی قطبی:

CCl 4، H 2 S، CO 2، NH 3، SiO 2 و غیره

یک پیوند غیرقطبی کووالانسی بین اتم های غیرفلز همان تشکیل می شود عنصر شیمیایی. از آنجایی که اتم ها یکسان هستند، توانایی آنها برای جذب الکترون های مشترک نیز یکسان است. در این رابطه هیچ جابجایی جفت الکترون مشاهده نمی شود:

مکانیسم بالا برای تشکیل پیوند کووالانسی، زمانی که هر دو اتم الکترون هایی را برای تشکیل جفت الکترون های مشترک فراهم می کنند، تبادل نامیده می شود.

همچنین مکانیسم اهداکننده-پذیرنده نیز وجود دارد.

هنگامی که یک پیوند کووالانسی توسط مکانیسم دهنده - گیرنده تشکیل می شود، یک جفت الکترون مشترک به دلیل اوربیتال پر یک اتم (با دو الکترون) و اوربیتال خالی اتم دیگر تشکیل می شود. اتمی که یک جفت تک الکترون را فراهم می کند، دهنده و اتمی با اوربیتال خالی را گیرنده می نامند. اتم هایی که دارای الکترون های جفت هستند، به عنوان مثال N، O، P، S، به عنوان دهنده جفت الکترون عمل می کنند.

به عنوان مثال، با توجه به مکانیسم دهنده-پذیرنده، تشکیل کووالانس چهارم اتصالات N-Hدر کاتیون آمونیوم NH 4 +:

پیوندهای کووالانسی علاوه بر قطبیت، با انرژی نیز مشخص می شوند. انرژی پیوند حداقل انرژی لازم برای شکستن پیوند بین اتم ها است.

انرژی اتصال با افزایش شعاع اتم های پیوند کاهش می یابد. از آنجایی که می دانیم شعاع اتمی در زیر گروه ها افزایش می یابد، برای مثال می توانیم نتیجه بگیریم که استحکام پیوند هالوژن-هیدروژن در این سری افزایش می یابد:

سلام< HBr < HCl < HF

همچنین، انرژی پیوند به تعدد آن بستگی دارد - هر چه تعدد پیوند بیشتر باشد، انرژی آن بیشتر است. تعدد پیوند به تعداد جفت الکترون های مشترک بین دو اتم اشاره دارد.

پیوند یونی

پیوند یونی را می توان به عنوان یک مورد شدید از پیوند کووالانسی قطبی در نظر گرفت. اگر در یک پیوند کووالانسی-قطبی جفت الکترون مشترک تا حدی به یکی از جفت اتم ها منتقل شود، در پیوند یونی تقریباً به طور کامل به یکی از اتم ها داده می شود. اتمی که الکترون (ها) را اهدا می کند، بار مثبت می گیرد و تبدیل می شود کاتیونو اتمی که از آن الکترون گرفته است بار منفی می گیرد و می شود آنیون.

بنابراین، پیوند یونی پیوندی است که از جاذبه الکترواستاتیکی کاتیون ها به آنیون ها تشکیل می شود.

تشکیل این نوع پیوند در طی برهمکنش اتم های فلزات معمولی و غیر فلزات معمولی معمول است.

مثلا فلوراید پتاسیم. کاتیون پتاسیم با حذف یک الکترون از یک اتم خنثی و یون فلوئور با افزودن یک الکترون به اتم فلوئور تشکیل می شود:

نیروی جاذبه الکترواستاتیکی بین یون های حاصل ایجاد می شود و در نتیجه یک ترکیب یونی تشکیل می شود.

هنگامی که یک پیوند شیمیایی تشکیل شد، الکترون‌های اتم سدیم به اتم کلر منتقل شدند و یون‌هایی با بار مخالف تشکیل شدند که سطح انرژی خارجی کاملی دارند.

ثابت شده است که الکترون های اتم فلز به طور کامل جدا نمی شوند، بلکه فقط به سمت اتم کلر منتقل می شوند، مانند پیوند کووالانسی.

بیشتر ترکیبات دوتایی که حاوی اتم های فلزی هستند یونی هستند. به عنوان مثال، اکسیدها، هالیدها، سولفیدها، نیتریدها.

پیوند یونی بین کاتیون‌های ساده و آنیون‌های ساده (F-، Cl-، S2-) و همچنین بین کاتیون‌های ساده و آنیون‌های پیچیده (NO3-، SO42-، PO43-، OH-) رخ می‌دهد. بنابراین، ترکیبات یونی شامل نمک ها و بازها (Na 2 SO 4، Cu(NO 3) 2، (NH 4) 2 SO 4)، Ca(OH) 2، NaOH) هستند.

اتصال فلزی

این نوع پیوند در فلزات ایجاد می شود.

اتم‌های همه فلزات دارای الکترون‌هایی در لایه الکترونی بیرونی خود هستند که انرژی اتصال کمی با هسته اتم دارند. برای اکثر فلزات، فرآیند از دست دادن الکترون های بیرونی از نظر انرژی مطلوب است.

به دلیل چنین برهمکنش ضعیفی با هسته، این الکترون ها در فلزات بسیار متحرک هستند و فرآیند زیر به طور مداوم در هر بلور فلزی رخ می دهد:

М 0 — ne − = M n + ,

که در آن M 0 یک اتم فلز خنثی است و Mn + یک کاتیون از همان فلز. شکل زیر تصویری از فرآیندهای در حال انجام را نشان می دهد.

به این معنا که الکترون‌ها به سمت کریستال فلزی «هوش‌تاب» می‌کنند، از یک اتم فلز جدا می‌شوند، یک کاتیون از آن تشکیل می‌دهند، به کاتیون دیگری می‌پیوندند و یک اتم خنثی تشکیل می‌دهند. این پدیده "باد الکترونی" نامیده شد و مجموعه الکترون های آزاد در بلور یک اتم غیر فلزی "گاز الکترون" نامیده شد. به این نوع برهمکنش بین اتم های فلز، پیوند فلزی می گویند.

پیوند هیدروژنی

اگر یک اتم هیدروژن در یک ماده به عنصری با الکترونگاتیوی بالا (نیتروژن، اکسیژن یا فلوئور) پیوند خورده باشد، آن ماده با پدیده ای به نام پیوند هیدروژنی مشخص می شود.

از آنجایی که یک اتم هیدروژن به یک اتم الکترونگاتیو پیوند دارد، یک بار مثبت جزئی بر روی اتم هیدروژن و یک بار منفی جزئی بر روی اتم عنصر الکترونگاتیو تشکیل می‌شود. در این راستا، جاذبه الکترواستاتیکی بین یک اتم هیدروژن با بار مثبت جزئی از یک مولکول و یک اتم الکترونگاتیو دیگری امکان پذیر می شود. به عنوان مثال، پیوند هیدروژنی برای مولکول های آب مشاهده می شود:

این پیوند هیدروژنی است که نقطه ذوب غیر عادی آب را توضیح می دهد. علاوه بر آب، پیوندهای هیدروژنی قوی در موادی مانند هیدروژن فلوراید، آمونیاک، اسیدهای حاوی اکسیژن، فنل ها، الکل ها و آمین ها نیز تشکیل می شود.

همانطور که قبلاً در بند 4.2.2.1 اشاره شد، اتصال فلزی- ارتباطات الکترونیکی هسته های اتمیبا حداقل مکان‌یابی الکترون‌های مشترک هم روی هسته‌های منفرد (بر خلاف پیوند یونی) و هم روی پیوندهای فردی (بر خلاف پیوند کووالانسی). نتیجه یک پیوند شیمیایی چند مرکزی با کمبود الکترون است که در آن الکترون‌های مشترک (به شکل «گاز الکترون») با حداکثر تعداد ممکن هسته‌ها (کاتیون‌ها) پیوند برقرار می‌کنند که ساختار مواد فلزی مایع یا جامد را تشکیل می‌دهند. بنابراین پیوند فلزی در مجموع غیر جهت دار و اشباع است و باید آن را در نظر گرفت مورد محدود کننده جابجایی یک پیوند کووالانسیبه یاد بیاوریم که در فلزات خالص پیوند فلزی در درجه اول ظاهر می شود هم هسته ای، یعنی نمی تواند یک جزء یونی داشته باشد. در نتیجه، یک تصویر معمولی از توزیع چگالی الکترون در فلزات، هسته‌های متقارن کروی (کاتیون‌ها) در یک گاز الکترونی با توزیع یکنواخت است (شکل 5.10).

در نتیجه، ساختار نهایی ترکیبات با نوع پیوند عمدتاً فلزی عمدتاً توسط عامل فضایی و چگالی بسته‌بندی در شبکه کریستالی این کاتیون‌ها (CN بالا) تعیین می‌شود. روش BC نمی تواند پیوندهای فلزی را تفسیر کند. طبق MMO، یک پیوند فلزی با کمبود الکترون در مقایسه با پیوند کووالانسی مشخص می شود. کاربرد دقیق MMO برای پیوندها و اتصالات فلزی منجر به نظریه باند(مدل الکترونیکی یک فلز)، که طبق آن در اتم های موجود در شبکه بلوری یک فلز، برهمکنش الکترون های ظرفیت تقریباً آزاد واقع در مدارهای الکترونی خارجی با میدان تناوبی (الکتریکی) شبکه بلوری وجود دارد. در نتیجه، سطوح انرژی الکترون ها شکافته شده و یک نوار کم و بیش گسترده را تشکیل می دهند. طبق آمار فرمی، بالاترین باند انرژی توسط الکترون‌های آزاد تا پر شدن کامل پر می‌شود، به خصوص اگر شرایط انرژی یک اتم منفرد با دو الکترون با اسپین‌های ضد موازی مطابقت داشته باشد. با این حال، می توان آن را تا حدی پر کرد، که این فرصت را برای الکترون ها فراهم می کند تا به سطوح انرژی بالاتر حرکت کنند. سپس

این ناحیه را ناحیه هدایت می نامند. چندین نوع اصلی وجود دارد موقعیت نسبینوارهای انرژی مربوط به عایق، فلز تک ظرفیتی، فلز دو ظرفیتی، نیمه هادی ذاتی، نیمه هادی نوع n و نیمه هادی نوع ناخالصی/b. نسبت نوارهای انرژی نیز نوع رسانایی یک جامد را تعیین می کند.

با این حال، این نظریه اجازه توصیف کمی ترکیبات مختلف فلزی را نمی دهد و به راه حلی برای مشکل منشاء واقعی منجر نشده است. ساختارهای کریستالیفازهای فلزی ماهیت خاص پیوندهای شیمیایی در فلزات هم هسته، آلیاژهای فلزی و هتروترکیبات بین فلزی توسط N.V در نظر گرفته شده است. آگیف)