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 . بهترین چیز برقمس، نقره، طلا و آلومینیوم را هدایت می کند. 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 وقتی جریان الکتریکی از آن عبور می کند شروع 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؟

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.

مکانیزم پیوند فلزی

یون های فلزی مثبت در تمام گره های شبکه کریستالی قرار دارند. بین آنها، الکترون های ظرفیت به طور تصادفی حرکت می کنند، مانند مولکول های گاز، که در طول تشکیل یون ها از اتم ها جدا شده اند. این الکترون ها مانند سیمان عمل می کنند و یون های مثبت را در کنار هم نگه می دارند. در غیر این صورت، شبکه تحت تأثیر نیروهای دافعه بین یون ها متلاشی می شود. در همان زمان، الکترون‌ها توسط یون‌های درون شبکه بلوری نگه داشته می‌شوند و نمی‌توانند آن را ترک کنند. نیروهای جفت موضعی یا هدایت شده نیستند. به همین دلیل، در بیشتر موارد اعداد هماهنگی بالا ظاهر می شوند (مثلاً 12 یا 8). هنگامی که دو اتم فلز به هم نزدیک می شوند، اوربیتال ها در پوسته بیرونی آنها روی هم قرار می گیرند و اوربیتال های مولکولی را تشکیل می دهند. اگر اتم سوم نزدیک شود، مدار آن با اوربیتال های دو اتم اول همپوشانی پیدا می کند و در نتیجه اوربیتال مولکولی دیگری ایجاد می شود. هنگامی که اتم های زیادی وجود دارد، تعداد زیادی اوربیتال مولکولی سه بعدی ایجاد می شود که در همه جهات گسترش می یابد. به دلیل همپوشانی اوربیتال های متعدد، الکترون های ظرفیت هر اتم تحت تاثیر اتم های زیادی قرار می گیرند.

شبکه های کریستالی مشخصه

بیشتر فلزات یکی از شبکه‌های بسیار متقارن زیر را با بسته‌بندی نزدیک اتم‌ها تشکیل می‌دهند: مکعب مرکز بدن، مکعب وجه در مرکز و شش ضلعی.

در یک شبکه مکعبی (bcc) با مرکز جسم، اتم ها در راس مکعب و یک اتم در مرکز حجم مکعب قرار دارند. فلزات دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدن هستند: Pb، K، Na، Li، β-Ti، β-Zr، Ta، W، V، α-Fe، Cr، Nb، Ba و غیره.

در یک شبکه مکعبی وجهی (fcc)، اتم ها در راس مکعب و در مرکز هر وجه قرار دارند. فلزات این نوع دارای شبکه هستند: α-Ca، Ce، α-Sr، Pb، Ni، Ag، Au، Pd، Pt، Rh، γ-Fe، Cu، α-Co و غیره.

در شبکه شش ضلعی، اتم ها در راس و مرکز پایه های شش ضلعی منشور قرار دارند و سه اتم در صفحه وسط منشور قرار دارند. فلزات دارای این بسته بندی اتم ها هستند: Mg، α-Ti، Cd، Re، Os، Ru، Zn، β-Co، Be، β-Ca و غیره.

سایر خواص

الکترون‌هایی که آزادانه حرکت می‌کنند باعث هدایت الکتریکی و گرمایی بالایی می‌شوند. موادی که دارای پیوند فلزی هستند اغلب استحکام را با انعطاف پذیری ترکیب می کنند، زیرا وقتی اتم ها نسبت به یکدیگر جابجا می شوند، پیوندها شکسته نمی شوند. همچنین دارایی مهمدارای عطر فلزی است.

فلزات گرما و الکتریسیته را به خوبی هدایت می کنند، به اندازه کافی قوی هستند و می توانند بدون تخریب تغییر شکل دهند. برخی از فلزات چکش خوار هستند (می توان آنها را جعل کرد)، برخی دیگر چکش خوار هستند (می توانید از آنها سیم بکشید). این ویژگی‌های منحصر به فرد با نوع خاصی از پیوند شیمیایی توضیح داده می‌شود که اتم‌های فلز را به یکدیگر متصل می‌کند - یک پیوند فلزی.

فلزات در حالت جامد به شکل کریستال های یون های مثبت وجود دارند که گویی در دریایی از الکترون ها که آزادانه بین آنها حرکت می کنند "شناور" هستند.

پیوند فلزی خواص فلزات، به ویژه استحکام آنها را توضیح می دهد. تحت تأثیر نیروی تغییر شکل، یک شبکه فلزی برخلاف کریستال های یونی می تواند بدون ترک خوردن شکل خود را تغییر دهد.

رسانایی حرارتی بالای فلزات با این واقعیت توضیح داده می شود که اگر یک قطعه فلز در یک طرف گرم شود، انرژی جنبشی الکترون ها افزایش می یابد. این افزایش انرژی در "دریای الکترونی" در سراسر نمونه با سرعت بالا پخش می شود.

رسانایی الکتریکی فلزات نیز مشخص می شود. اگر اختلاف پتانسیل به انتهای یک نمونه فلزی اعمال شود، ابر الکترون‌های غیرمکانی‌شده در جهت پتانسیل مثبت جابه‌جا می‌شوند: این جریان الکترون‌هایی که در یک جهت حرکت می‌کنند، جریان الکتریکی آشنا را نشان می‌دهد.

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

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 نوع خاصی از پیوند شیمیایی به نام پیوند فلزی است.

· 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... .

موضوعات کد کننده آزمون دولتی واحد: پیوند شیمیایی کووالانسی، انواع و مکانیسم های تشکیل آن. ویژگی های پیوندهای کووالانسی (قطبیت و انرژی پیوند). پیوند یونی. اتصال فلزی. پیوند هیدروژنی

پیوندهای شیمیایی درون مولکولی

ابتدا، بیایید به پیوندهایی که بین ذرات درون مولکول ها ایجاد می شود نگاه کنیم. چنین اتصالاتی نامیده می شود درون مولکولی.

پیوند شیمیایی بین اتم ها عناصر شیمیاییماهیت الکترواستاتیکی دارد و به دلیل تشکیل می شود برهمکنش الکترون های خارجی ( ظرفیت )، در درجه کم و بیش توسط هسته های دارای بار مثبت نگهداری می شوداتم های پیوند خورده

مفهوم کلیدی اینجاست نگاتیوی الکتریکی. این است که نوع پیوند شیمیایی بین اتم ها و خواص این پیوند را تعیین می کند.

توانایی یک اتم برای جذب (نگه داشتن) است خارجی(ظرفیت) الکترون ها. الکترونگاتیوی با درجه جذب الکترون های بیرونی به هسته تعیین می شود و در درجه اول به شعاع اتم و بار هسته بستگی دارد.

تعیین الکترونگاتیوی به طور واضح دشوار است. L. Pauling جدولی از الکترونگاتیوی نسبی (بر اساس انرژی پیوند مولکولهای دو اتمی) تهیه کرد. الکترونگاتیوترین عنصر است فلوئوربا معنی 4 .

توجه به این نکته ضروری است که در منابع مختلف می توانید مقیاس ها و جداول متفاوتی از مقادیر الکترونگاتیوی را پیدا کنید. این نباید نگران باشد، زیرا تشکیل یک پیوند شیمیایی نقش مهمی دارد اتم ها، و تقریباً در هر سیستمی یکسان است.

اگر یکی از اتم های پیوند شیمیایی A:B الکترون ها را با شدت بیشتری جذب کند، آنگاه جفت الکترون به سمت آن حرکت می کند. بیشتر اختلاف الکترونگاتیویاتم ها، جفت الکترون بیشتر جابجا می شود.

اگر الکترونگاتیوی اتم های برهم کنش مساوی یا تقریباً برابر باشد: EO(A)≈EO(B)، سپس جفت الکترون مشترک به هیچ یک از اتم ها تغییر نمی کند: الف: ب. این ارتباط نامیده می شود کووالانسی غیرقطبی

اگر الکترونگاتیوی اتم های برهم کنش متفاوت باشد، اما نه زیاد (تفاوت در الکترونگاتیوی تقریباً از 0.4 تا 2 است: 0,4<ΔЭО<2 ، سپس جفت الکترون به یکی از اتم ها جابه جا می شود. این ارتباط نامیده می شود قطبی کووالانسی .

اگر الکترونگاتیوی اتم های برهم کنش به طور قابل توجهی متفاوت باشد (تفاوت در الکترونگاتیوی بیشتر از 2 است: ΔEO>2) سپس یکی از الکترون ها با تشکیل تقریباً به طور کامل به اتم دیگری منتقل می شود یون ها. این ارتباط نامیده می شود یونی.

انواع پایه پیوندهای شیمیایی - کووالانسی, یونیو فلزارتباطات بیایید نگاهی دقیق تر به آنها بیندازیم.

پیوند شیمیایی کووالانسی

پیوند کووالانسی – این یک پیوند شیمیایی است ، شکل گرفته به دلیل تشکیل یک جفت الکترون مشترک A:B . علاوه بر این، دو اتم همپوشانیاوربیتال های اتمی یک پیوند کووالانسی از برهمکنش اتم ها با اختلاف الکترونگاتیوی کوچک (معمولاً بین دو نافلز) یا اتم های یک عنصر.

خواص اساسی پیوندهای کووالانسی

• تمرکز,
• اشباع پذیری,
• قطبیت,
• قطبی پذیری.

این خواص پیوندی بر خواص شیمیایی و فیزیکی مواد تأثیر می گذارد.

جهت ارتباط ساختار شیمیایی و شکل مواد را مشخص می کند. زوایای بین دو پیوند را زوایای پیوند می گویند. برای مثال، در یک مولکول آب، زاویه پیوند H-O-H 104.45 o است، بنابراین مولکول آب قطبی است، و در یک مولکول متان، زاویه پیوند H-C-H 108 o 28' است.

اشباع پذیری توانایی اتم ها برای تشکیل تعداد محدودی پیوند شیمیایی کووالانسی است. به تعداد پیوندهایی که یک اتم می تواند تشکیل دهد گفته می شود.

قطبیتپیوند به دلیل توزیع ناهموار چگالی الکترون بین دو اتم با الکترونگاتیوی متفاوت اتفاق می افتد. پیوندهای کووالانسی به دو دسته قطبی و غیرقطبی تقسیم می شوند.

قطبی پذیری اتصالات هستند توانایی الکترون های پیوند برای جابجایی تحت تأثیر میدان الکتریکی خارجی(به ویژه میدان الکتریکی یک ذره دیگر). قطبش پذیری به تحرک الکترون بستگی دارد. هر چه الکترون از هسته دورتر باشد، تحرک بیشتری دارد و بر این اساس مولکول قطبی پذیرتر است.

پیوند شیمیایی غیرقطبی کووالانسی

2 نوع پیوند کووالانسی وجود دارد - قطبیو غیر قطبی .

مثال . بیایید ساختار مولکول هیدروژن H2 را در نظر بگیریم. هر اتم هیدروژن در سطح انرژی بیرونی خود حامل 1 الکترون جفت نشده است. برای نمایش یک اتم، از ساختار لوئیس استفاده می کنیم - این نموداری از ساختار سطح انرژی بیرونی یک اتم است، زمانی که الکترون ها با نقطه نشان داده می شوند. مدل‌های ساختار نقطه‌ای لوئیس هنگام کار با عناصر دوره دوم کاملاً مفید هستند.

اچ. + . H = H: H

بنابراین، یک مولکول هیدروژن یک جفت الکترون مشترک و یک پیوند شیمیایی H-H دارد. این جفت الکترون به هیچ یک از اتم های هیدروژن جابجا نمی شود، زیرا اتم های هیدروژن الکترونگاتیوی یکسانی دارند. این ارتباط نامیده می شود کووالانسی غیرقطبی .

پیوند کووالانسی غیرقطبی (متقارن). یک پیوند کووالانسی است که توسط اتم‌هایی با الکترونگاتیوی برابر (معمولاً همان نافلزات) و بنابراین با توزیع یکنواخت چگالی الکترون بین هسته‌های اتم‌ها تشکیل می‌شود.

گشتاور دوقطبی پیوندهای غیر قطبی 0 است.

مثال ها: H 2 (H-H)، O 2 (O=O)، S 8.

پیوند شیمیایی قطبی کووالانسی

پیوند قطبی کووالانسی یک پیوند کووالانسی است که بین اتم هایی با الکترونگاتیوی متفاوت (معمولا، انواع غیر فلزات) و مشخص می شود جابه جاییجفت الکترون مشترک به یک اتم الکترونگاتیو تر (قطبی شدن).

چگالی الکترون به اتم الکترونگاتیو تر منتقل می شود - بنابراین، یک بار منفی جزئی (δ-) روی آن ظاهر می شود و یک بار مثبت جزئی (δ+، دلتا +) روی اتم کمتر الکترونگاتیو ظاهر می شود.

هر چه اختلاف الکترونگاتیوی اتم ها بیشتر باشد، بیشتر است قطبیتاتصالات و موارد دیگر لحظه دوقطبی . نیروهای جاذبه اضافی بین مولکول های همسایه و بارهای علامت مخالف عمل می کنند که افزایش می یابد استحکام - قدرتارتباطات

قطبیت پیوند بر خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات تأثیر می گذارد. مکانیسم واکنش و حتی واکنش پذیری پیوندهای همسایه به قطبیت پیوند بستگی دارد. قطبیت اتصال اغلب تعیین می کند قطبیت مولکولو بنابراین مستقیماً بر خواص فیزیکی مانند نقطه جوش و نقطه ذوب، حلالیت در حلال های قطبی تأثیر می گذارد.

مثال ها: HCl، CO 2، NH 3.

مکانیسم های تشکیل پیوند کووالانسی

پیوندهای شیمیایی کووالانسی می توانند با 2 مکانیسم ایجاد شوند:

1. مکانیسم مبادله تشکیل یک پیوند شیمیایی کووالانسی زمانی است که هر ذره یک الکترون جفت نشده برای تشکیل یک جفت الکترون مشترک فراهم می کند:

آ . + . B= A:B

2. تشکیل پیوند کووالانسی مکانیزمی است که در آن یکی از ذرات یک جفت الکترون تنها و ذره دیگر یک اوربیتال خالی برای این جفت الکترون فراهم می کند:

آ: + B= A:B

در این مورد، یکی از اتم ها یک جفت الکترون تنها ( اهدا کننده) و اتم دیگر یک مدار خالی برای آن جفت فراهم می کند ( پذیرنده). در نتیجه تشکیل هر دو پیوند، انرژی الکترون ها کاهش می یابد، یعنی. این برای اتم ها مفید است.

یک پیوند کووالانسی که توسط مکانیسم دهنده - گیرنده ایجاد می شود متفاوت نیستدر خواص از سایر پیوندهای کووالانسی که توسط مکانیسم تبادل ایجاد می شود. تشکیل پیوند کووالانسی توسط مکانیسم دهنده-گیرنده برای اتم هایی با تعداد زیادی الکترون در سطح انرژی خارجی (الکترون دهنده) یا برعکس، با تعداد بسیار کمی الکترون (پذیرنده های الکترون) معمول است. قابلیت های ظرفیت اتم ها با جزئیات بیشتری در بخش مربوطه مورد بحث قرار گرفته است.

یک پیوند کووالانسی توسط مکانیسم دهنده - گیرنده تشکیل می شود:

- در یک مولکول مونوکسید کربن CO(پیوند در مولکول سه گانه است، 2 پیوند توسط مکانیسم تبادل، یکی توسط مکانیسم دهنده - گیرنده ایجاد می شود): C≡O;

- V یون آمونیوم NH 4 +، در یون آمین های آلیبه عنوان مثال، در یون متیل آمونیوم CH 3 -NH 2 + ;

- V ترکیبات پیچیدهیک پیوند شیمیایی بین اتم مرکزی و گروه لیگاند، به عنوان مثال، در سدیم تتراهیدروکسوآلومینات سدیم پیوند بین یون های آلومینیوم و هیدروکسید.

- V اسید نیتریک و نمک های آن- نیترات ها: HNO 3، NaNO 3، در برخی از ترکیبات نیتروژن دیگر.

- در یک مولکول ازن O3.

ویژگی های اساسی پیوندهای کووالانسی

پیوندهای کووالانسی معمولاً بین اتم های غیرفلز تشکیل می شود. ویژگی های اصلی پیوند کووالانسی عبارتند از طول، انرژی، تعدد و جهت.

تعدد پیوند شیمیایی

تعدد پیوند شیمیایی - این تعداد جفت الکترون های مشترک بین دو اتم در یک ترکیب. تعدد یک پیوند را می توان به راحتی از روی مقادیر اتم هایی که مولکول را تشکیل می دهند تعیین کرد.

مثلا ، در مولکول هیدروژن H 2 تعدد پیوند 1 است، زیرا هر هیدروژن فقط 1 الکترون جفت نشده در سطح انرژی بیرونی خود دارد، بنابراین یک جفت الکترون مشترک تشکیل می شود.

در مولکول اکسیژن O 2، تعدد پیوند 2 است، زیرا هر اتم در سطح انرژی بیرونی دارای 2 الکترون جفت نشده است: O=O.

در مولکول نیتروژن N2، تعدد پیوند 3 است، زیرا بین هر اتم 3 الکترون جفت نشده در سطح انرژی بیرونی وجود دارد و اتم ها 3 جفت الکترون مشترک N≡N را تشکیل می دهند.

طول پیوند کووالانسی

طول پیوند شیمیایی فاصله بین مراکز هسته اتم های تشکیل دهنده پیوند است. با روش های فیزیکی تجربی تعیین می شود. طول پیوند را می توان تقریباً با استفاده از قانون افزایشی تخمین زد که طبق آن طول پیوند در مولکول AB تقریباً برابر با نصف مجموع طول پیوند در مولکول های A 2 و B 2 است:

طول یک پیوند شیمیایی را می توان تقریباً تخمین زد توسط شعاع اتمیتشکیل یک پیوند، یا با تعدد ارتباطات، اگر شعاع اتم ها خیلی متفاوت نباشد.

با افزایش شعاع اتم های تشکیل دهنده پیوند، طول پیوند افزایش می یابد.

مثلا

با افزایش تعدد پیوندهای بین اتم ها (شعاع های اتمی آن ها تفاوتی ندارند یا فقط اندکی با هم تفاوت دارند)، طول پیوند کاهش می یابد.

مثلا . در سری‌های C–C، C=C، C≡C، طول پیوند کاهش می‌یابد.

انرژی ارتباطی

معیار قدرت یک پیوند شیمیایی، انرژی پیوند است. انرژی ارتباطی با انرژی مورد نیاز برای شکستن یک پیوند و حذف اتم های تشکیل دهنده آن پیوند در فاصله بی نهایت زیادی از یکدیگر تعیین می شود.

پیوند کووالانسی است بسیار بادوامانرژی آن از چند ده تا چند صد کیلوژول بر مول متغیر است. هر چه انرژی پیوند بیشتر باشد، استحکام پیوند بیشتر است و بالعکس.

استحکام یک پیوند شیمیایی به طول پیوند، قطبیت پیوند و تعدد پیوند بستگی دارد. هر چه یک پیوند شیمیایی طولانی تر باشد، شکستن آن آسان تر است و هر چه انرژی پیوند کمتر باشد، استحکام آن کمتر می شود. هرچه پیوند شیمیایی کوتاه تر باشد، قوی تر است و انرژی پیوند بیشتر است.

مثلا، در سری ترکیبات HF، HCl، HBr از چپ به راست، استحکام پیوند شیمیایی کاهش می دهد، زیرا طول اتصال افزایش می یابد.

پیوند شیمیایی یونی

پیوند یونی یک پیوند شیمیایی است که بر اساس جاذبه الکترواستاتیکی یونها.

یون هادر فرآیند پذیرش یا اهدای الکترون توسط اتم ها تشکیل می شوند. به عنوان مثال، اتم های تمام فلزات به طور ضعیفی الکترون ها را از سطح انرژی بیرونی نگه می دارند. بنابراین، اتم های فلزی با خواص ترمیمی- توانایی اهدای الکترون

مثال. اتم سدیم دارای 1 الکترون در سطح انرژی 3 است. اتم سدیم با رها کردن آسان آن، یون Na + بسیار پایدارتر را با پیکربندی الکترونی گاز نجیب نئون Ne تشکیل می‌دهد. یون سدیم حاوی 11 پروتون و تنها 10 الکترون است، بنابراین بار کل یون -10+11 = +1 است:

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

مثال. یک اتم کلر در سطح انرژی بیرونی خود حاوی 7 الکترون است. برای به دست آوردن پیکربندی یک اتم آرگون بی اثر پایدار Ar، کلر باید 1 الکترون به دست آورد. پس از افزودن یک الکترون، یک یون کلر پایدار تشکیل می شود که از الکترون ها تشکیل شده است. بار کل یون -1 است:

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

توجه داشته باشید:

• خواص یون ها با خواص اتم ها متفاوت است!
• یون های پایدار نه تنها می توانند تشکیل شوند اتم ها، اما همچنین گروه های اتم. به عنوان مثال: یون آمونیوم NH 4 +، یون سولفات SO 4 2-، و غیره. پیوندهای شیمیایی تشکیل شده توسط چنین یون هایی نیز یونی در نظر گرفته می شوند.
• پیوندهای یونی معمولاً بین یکدیگر تشکیل می شوند فلزاتو غیر فلزات(گروه های غیر فلزی)؛

یون های حاصل به دلیل جاذبه الکتریکی جذب می شوند: Na + Cl -، Na 2 + SO 4 2-.

اجازه دهید به صورت بصری خلاصه کنیم تفاوت بین انواع پیوند کووالانسی و یونی:

اتصال فلزی ارتباطی است که به طور نسبی شکل می گیرد الکترون های آزادبین یون های فلزی، تشکیل یک شبکه کریستالی.

اتم های فلزات معمولا در سطح انرژی بیرونی قرار دارند یک تا سه الکترون. شعاع اتم های فلز، به عنوان یک قاعده، بزرگ است - بنابراین، اتم های فلز، بر خلاف غیر فلزات، الکترون های بیرونی خود را به راحتی از دست می دهند، یعنی. عوامل کاهنده قوی هستند.

با اهدای الکترون، اتم های فلز تبدیل می شوند یون های دارای بار مثبت . الکترون های جدا شده نسبتاً آزاد هستند در حال حرکت هستندبین یون های فلزی با بار مثبت بین این ذرات یک ارتباط بوجود می آید، زیرا الکترون‌های مشترک کاتیون‌های فلزی را که در لایه‌هایی کنار هم قرار گرفته‌اند، نگه می‌دارند ، بنابراین ایجاد یک نسبتا قوی است شبکه کریستالی فلزی . در این حالت، الکترون ها به طور پیوسته به صورت آشفته حرکت می کنند، یعنی. اتم های خنثی جدید و کاتیون های جدید دائما ظاهر می شوند.

فعل و انفعالات بین مولکولی

به طور جداگانه، ارزش در نظر گرفتن فعل و انفعالاتی که بین مولکول های فردی در یک ماده ایجاد می شود - فعل و انفعالات بین مولکولی . برهمکنش های بین مولکولی نوعی برهمکنش بین اتم های خنثی است که در آن هیچ پیوند کووالانسی جدیدی ظاهر نمی شود. نیروهای برهمکنش بین مولکول ها توسط ون دروالس در سال 1869 کشف شد و به نام او نامگذاری شد. نیروهای وان داروالس. نیروهای ون دروالس به دو دسته تقسیم می شوند گرایش, القاء و پراکنده . انرژی برهمکنش های بین مولکولی بسیار کمتر از انرژی پیوندهای شیمیایی است.

جهت گیری نیروهای جاذبه بین مولکول های قطبی (برهمکنش دوقطبی-دوقطبی) رخ می دهد. این نیروها بین مولکول های قطبی اتفاق می افتد. تعاملات استقرایی برهمکنش بین یک مولکول قطبی و یک مولکول غیر قطبی است. یک مولکول غیرقطبی به دلیل عمل یک مولکول قطبی قطبی می شود که جاذبه الکترواستاتیکی اضافی ایجاد می کند.

نوع خاصی از برهمکنش بین مولکولی پیوندهای هیدروژنی است. - اینها پیوندهای شیمیایی بین مولکولی (یا درون مولکولی) هستند که بین مولکول هایی که دارای پیوندهای کووالانسی بسیار قطبی هستند ایجاد می شوند - H-F، H-O یا H-N. اگر چنین پیوندهایی در یک مولکول وجود داشته باشد، بین مولکول ها وجود خواهد داشت نیروهای جذاب اضافی .

مکانیسم آموزش پیوند هیدروژنی تا حدی الکترواستاتیک و تا حدی گیرنده دهنده است. در این حالت دهنده جفت الکترون اتم یک عنصر شدیداً الکترونگاتیو (F, O, N) است و گیرنده اتم های هیدروژن متصل به این اتم ها است. پیوندهای هیدروژنی توسط تمرکز در فضا و اشباع

پیوندهای هیدروژنی را می توان با نقطه نشان داد: H ··· O. هرچه الکترونگاتیوی اتم متصل به هیدروژن بیشتر باشد و اندازه آن کوچکتر باشد، پیوند هیدروژنی قوی تر است. در درجه اول برای اتصالات معمولی است فلوئور با هیدروژن ، و همچنین به اکسیژن و هیدروژن ، کمتر نیتروژن با هیدروژن .

پیوندهای هیدروژنی بین مواد زیر ایجاد می شود:

— هیدروژن فلوراید HF(گاز، محلول هیدروژن فلوراید در آب - اسید هیدروفلوئوریک)، اب H 2 O (بخار، یخ، آب مایع):

— محلول آمونیاک و آمین های آلی- بین مولکول های آمونیاک و آب؛

— ترکیبات آلی که در آنها پیوند O-H یا N-H وجود دارد: الکل ها، اسیدهای کربوکسیلیک، آمین ها، اسیدهای آمینه، فنل ها، آنیلین و مشتقات آن، پروتئین ها، محلول های کربوهیدرات ها - مونوساکاریدها و دی ساکاریدها.

پیوند هیدروژنی بر خواص فیزیکی و شیمیایی مواد تأثیر می گذارد. بنابراین، جاذبه اضافی بین مولکول ها، جوشاندن مواد را دشوار می کند. مواد دارای پیوند هیدروژنی افزایش غیرعادی نقطه جوش را نشان می دهند.

مثلا به عنوان یک قاعده، با افزایش وزن مولکولی، افزایش در نقطه جوش مواد مشاهده می شود. با این حال، در تعدادی از مواد H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Teما تغییر خطی در نقاط جوش مشاهده نمی کنیم.

یعنی در نقطه جوش آب به طور غیر طبیعی بالاست - همانطور که خط مستقیم به ما نشان می دهد کمتر از -61 درجه سانتیگراد نیست، اما بسیار بیشتر، +100 درجه سانتیگراد. این ناهنجاری با وجود پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب توضیح داده می شود. بنابراین در شرایط عادی (0-20 درجه سانتیگراد) آب است مایعتوسط حالت فاز

پیوند شیمیایی

تمام فعل و انفعالاتی که منجر به ترکیب ذرات شیمیایی (اتم ها، مولکول ها، یون ها و غیره) به مواد می شود، به پیوندهای شیمیایی و پیوندهای بین مولکولی (برهم کنش های بین مولکولی) تقسیم می شوند.

پیوندهای شیمیایی- پیوند مستقیم بین اتم ها. پیوندهای یونی، کووالانسی و فلزی وجود دارد.

پیوندهای بین مولکولی- اتصالات بین مولکول ها اینها پیوندهای هیدروژنی، پیوندهای یون-دوقطبی (به دلیل تشکیل این پیوند، به عنوان مثال، تشکیل پوسته هیدراتاسیون یون ها رخ می دهد)، دوقطبی-دوقطبی (به دلیل تشکیل این پیوند، مولکول های مواد قطبی با هم ترکیب می شوند. به عنوان مثال در استون مایع) و غیره.

پیوند یونی- یک پیوند شیمیایی که به دلیل جاذبه الکترواستاتیکی یون های دارای بار مخالف ایجاد می شود. در ترکیبات دوتایی (ترکیبات دو عنصر)، زمانی تشکیل می‌شود که اندازه اتم‌های پیوند خورده با یکدیگر بسیار متفاوت باشد: برخی از اتم‌ها بزرگ هستند، برخی دیگر کوچک هستند - یعنی برخی از اتم‌ها به راحتی الکترون را از دست می‌دهند، در حالی که برخی دیگر تمایل دارند آنها را بپذیرید (معمولاً اینها اتمهای عناصری هستند که فلزات معمولی را تشکیل می دهند و اتمهای عناصری هستند که غیرفلزهای معمولی را تشکیل می دهند). الکترونگاتیوی چنین اتمی نیز بسیار متفاوت است.
پیوند یونی غیر جهت دار و غیر اشباع است.

پیوند کووالانسی- یک پیوند شیمیایی که به دلیل تشکیل یک جفت الکترون مشترک ایجاد می شود. یک پیوند کووالانسی بین اتم های کوچک با شعاع یکسان یا مشابه تشکیل می شود. شرط لازم وجود الکترون های جفت نشده در هر دو اتم پیوندی (مکانیسم تبادل) یا یک جفت تنها در یک اتم و یک اوربیتال آزاد در اتم دیگر (مکانیسم دهنده-گیرنده) است.

آ)	H· + ·H H:H	H-H	H 2	(یک جفت الکترون مشترک؛ H تک ظرفیتی است).
ب)		NN	N 2	(سه جفت الکترون مشترک؛ N سه ظرفیتی است).
V)		H-F	HF	(یک جفت الکترون مشترک؛ H و F تک ظرفیتی هستند).
ز)			NH4+	(چهار جفت الکترون مشترک؛ N چهار ظرفیتی است)

بر اساس تعداد جفت الکترون های مشترک، پیوندهای کووالانسی به دو دسته تقسیم می شوند
• ساده (تک)- یک جفت الکترون،
• دو برابر- دو جفت الکترون،
• سه برابر می شود- سه جفت الکترون

پیوندهای دوگانه و سه گانه را پیوندهای چندگانه می گویند.

با توجه به توزیع چگالی الکترون بین اتم های پیوند، یک پیوند کووالانسی به تقسیم می شود غیر قطبیو قطبی. یک پیوند غیر قطبی بین اتم های یکسان تشکیل می شود، یک پیوند قطبی - بین اتم های مختلف.

الکترونگاتیوی- اندازه گیری توانایی یک اتم در یک ماده برای جذب جفت الکترون های مشترک.
جفت‌های الکترونی پیوندهای قطبی به سمت عناصر الکترونگاتیو بیشتری منتقل می‌شوند. به خود جابجایی جفت های الکترون، قطبش پیوند می گویند. بارهای جزئی (زیاد) تشکیل شده در هنگام پلاریزاسیون + و - تعیین می شوند، به عنوان مثال: .

بر اساس ماهیت همپوشانی ابرهای الکترونی ("اوربیتال")، یک پیوند کووالانسی به پیوند - و - پیوند تقسیم می شود.
- یک پیوند به دلیل همپوشانی مستقیم ابرهای الکترونی (در امتداد خط مستقیم که هسته‌های اتم را به هم متصل می‌کند)، - پیوندی به دلیل همپوشانی جانبی (در دو طرف صفحه‌ای که هسته‌های اتمی در آن قرار دارند) تشکیل می‌شود.

پیوند کووالانسی جهت دار و اشباع پذیر و همچنین قطبی شدن است.
مدل هیبریداسیون برای توضیح و پیش بینی جهت متقابل پیوندهای کووالانسی استفاده می شود.

هیبریداسیون اوربیتال های اتمی و ابرهای الکترونی- هم ترازی فرضی اوربیتال های اتمی در انرژی، و شکل ابرهای الکترونی زمانی که یک اتم پیوندهای کووالانسی تشکیل می دهد.
سه نوع رایج هیبریداسیون عبارتند از: sp-, sp 2 و sp 3-هیبریداسیون مثلا:
spهیبریداسیون - در مولکول های C 2 H 2 ، BeH 2 ، CO 2 (ساختار خطی).
sp 2-هیبریداسیون - در مولکول های C 2 H 4 ، C 6 H 6 ، BF 3 (شکل مثلثی مسطح)؛
sp 3-هیبریداسیون - در مولکول های CCl 4، SiH 4، CH 4 (شکل چهار وجهی). NH 3 (شکل هرمی)؛ H 2 O (شکل زاویه ای).

اتصال فلزی- یک پیوند شیمیایی که از اشتراک الکترون‌های ظرفیت همه اتم‌های یک کریستال فلزی ایجاد می‌شود. در نتیجه، یک ابر الکترونی از کریستال تشکیل می شود که به راحتی تحت تأثیر ولتاژ الکتریکی حرکت می کند - از این رو رسانایی الکتریکی بالای فلزات.
پیوند فلزی زمانی تشکیل می‌شود که اتم‌هایی که به هم متصل می‌شوند بزرگ باشند و بنابراین تمایل به ترک الکترون دارند. مواد ساده با پیوند فلزی فلزات هستند (Na، Ba، Al، Cu، Au و غیره)، مواد پیچیده ترکیبات بین فلزی هستند (AlCr 2، Ca 2 Cu، Cu 5 Zn 8، و غیره).
پیوند فلزی جهت یا اشباع ندارد. همچنین در مذاب های فلزی حفظ می شود.

پیوند هیدروژنی- یک پیوند بین مولکولی که به دلیل پذیرش جزئی یک جفت الکترون از یک اتم بسیار الکترونگاتیو توسط یک اتم هیدروژن با بار جزئی مثبت زیاد تشکیل شده است. این در مواردی تشکیل می شود که یک مولکول حاوی یک اتم با یک جفت الکترون تنها و الکترونگاتیوی بالا (F, O, N) است و دیگری حاوی یک اتم هیدروژن است که توسط یک پیوند بسیار قطبی به یکی از این اتم ها متصل شده است. نمونه هایی از پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی:

H—O—H OH 2، H—O—H NH 3، H—O—H F—H، H—F H—F.

پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی در مولکول های پلی پپتیدها، اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ها و غیره وجود دارد.

معیار قدرت هر پیوند، انرژی پیوند است.
انرژی ارتباطی- انرژی لازم برای شکستن پیوند شیمیایی معین در 1 مول از یک ماده. واحد اندازه گیری 1 کیلوژول بر مول است.

انرژی پیوندهای یونی و کووالانسی از یک ردیف است، انرژی پیوندهای هیدروژنی یک مرتبه قدر کمتر است.

انرژی یک پیوند کووالانسی به اندازه اتمهای پیوند (طول پیوند) و به تعدد پیوند بستگی دارد. هرچه اتم ها کوچکتر و تعدد پیوند بیشتر باشد، انرژی آن بیشتر است.

انرژی پیوند یونی به اندازه یونها و بارهای آنها بستگی دارد. هر چه یون ها کوچکتر و بار آنها بیشتر باشد، انرژی اتصال بیشتر است.

ساختار ماده

با توجه به نوع ساختار، تمام مواد به دو دسته تقسیم می شوند مولکولیو غیر مولکولی. در بین مواد آلی، مواد مولکولی غالب هستند، در میان مواد معدنی، مواد غیر مولکولی غالب هستند.

بر اساس نوع پیوند شیمیایی، مواد به مواد دارای پیوند کووالانسی، مواد دارای پیوند یونی (مواد یونی) و مواد دارای پیوندهای فلزی (فلزات) تقسیم می شوند.

مواد با پیوند کووالانسی می توانند مولکولی یا غیر مولکولی باشند. این به طور قابل توجهی بر خواص فیزیکی آنها تأثیر می گذارد.

مواد مولکولی متشکل از مولکول هایی هستند که توسط پیوندهای بین مولکولی ضعیف به یکدیگر متصل شده اند، که عبارتند از: H 2، O 2، N 2، Cl 2، Br 2، S 8، P 4 و سایر مواد ساده. CO 2 ، SO 2 ، N 2 O 5 ، H 2 O ، HCl ، HF ، NH 3 ، CH 4 ، C 2 H 5 OH ، پلیمرهای آلی و بسیاری از مواد دیگر. این مواد استحکام بالایی ندارند، نقطه ذوب و جوش پایینی دارند، رسانای الکتریسیته نیستند و برخی از آنها در آب یا حلال های دیگر محلول هستند.

مواد غیر مولکولی با پیوند کووالانسی یا مواد اتمی (الماس، گرافیت، Si، SiO 2، SiC و غیره) بلورهای بسیار قوی تشکیل می دهند (به استثنای گرافیت لایه ای)، در آب و سایر حلال ها نامحلول هستند، ذوب بالایی دارند و نقاط جوش، اکثر آنها جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند (به جز گرافیت، که رسانای الکتریکی است، و نیمه هادی ها - سیلیکون، ژرمانیوم و غیره)

تمام مواد یونی به طور طبیعی غیر مولکولی هستند. اینها مواد جامد و نسوز، محلول ها و مذاب هایی هستند که جریان الکتریکی را هدایت می کنند. بسیاری از آنها در آب محلول هستند. لازم به ذکر است که در مواد یونی که بلورهای آنها از یونهای پیچیده تشکیل شده است پیوندهای کووالانسی نیز وجود دارد، به عنوان مثال: (Na +) 2 (SO 4 2-)، (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 + )(NO 3-) و غیره اتم هایی که یون های پیچیده را می سازند با پیوندهای کووالانسی به هم متصل می شوند.

فلزات (مواد دارای پیوندهای فلزی)از نظر خواص فیزیکی بسیار متنوع هستند. در میان آنها فلزات مایع (Hg)، بسیار نرم (Na, K) و بسیار سخت (W, Nb) وجود دارد.

خواص فیزیکی مشخصه فلزات رسانایی الکتریکی بالای آنها (بر خلاف نیمه هادی ها با افزایش دما کاهش می یابد)، ظرفیت گرمایی بالا و شکل پذیری (برای فلزات خالص) است.

در حالت جامد، تقریباً همه مواد از کریستال تشکیل شده اند. بر اساس نوع ساختار و نوع پیوند شیمیایی، کریستال ها («شبکه های کریستالی») به دو دسته تقسیم می شوند. اتمی(بلورهای مواد غیر مولکولی با پیوند کووالانسی)، یونی(بلورهای مواد یونی)، مولکولی(بلورهای مواد مولکولی با پیوند کووالانسی) و فلز(بلورهای مواد با پیوند فلزی).

وظایف و آزمایشات با موضوع "موضوع 10. "پیوند شیمیایی. ساختار ماده."

• انواع پیوندهای شیمیایی - ساختار ماده درجه 8-9

  درس: 2 تکلیف: 9 تست: 1

• تکالیف: 9 تست: 1

پس از بررسی این موضوع، باید مفاهیم زیر را درک کنید: پیوند شیمیایی، پیوند بین مولکولی، پیوند یونی، پیوند کووالانسی، پیوند فلزی، پیوند هیدروژنی، پیوند ساده، پیوند دوگانه، پیوند سه گانه، پیوندهای چندگانه، پیوند غیرقطبی، پیوند قطبی. الکترونگاتیوی، قطبش پیوند، پیوند - و پیوند، هیبریداسیون اوربیتال های اتمی، انرژی اتصال.

شما باید طبقه بندی مواد را بر اساس نوع ساختار، نوع پیوند شیمیایی، وابستگی خواص مواد ساده و پیچیده به نوع پیوند شیمیایی و نوع "شبکه کریستالی" بدانید.

شما باید بتوانید: تعیین نوع پیوند شیمیایی در یک ماده، نوع هیبریداسیون، ترسیم نمودارهای تشکیل پیوند، استفاده از مفهوم الکترونگاتیوی، تعدادی الکترونگاتیوی. بدانید که چگونه الکترونگاتیوی در عناصر شیمیایی همان دوره تغییر می کند و یک گروه برای تعیین قطبیت پیوند کووالانسی.

بعد از اینکه مطمئن شدید همه چیزهایی را که نیاز دارید یاد گرفته اید، به تکمیل کارها بروید. برای شما آرزوی موفقیت داریم.

خواندن توصیه می شود:

• O. S. Gabrielyan، G. G. Lysova. شیمی پایه یازدهم. M.، Bustard، 2002.
• G. E. Rudzitis، F. G. Feldman. شیمی پایه یازدهم. م.، آموزش و پرورش، 1380.