Mis on metalli keemiline side. Keemiliste sidemete tüübid

Metallside on side, mis tekib aatomite vahel tugeva delokalisatsiooni (valentselektronide jaotumine ühendis mitme keemilise sideme vahel) ja aatomi (kristalli) elektrondefitsiidi tingimustes. See on küllastumata ja ruumiliselt mittesuunaline.

Valentselektronide delokaliseerimine metallides on metallisideme mitmekeskuselise olemuse tagajärg. Metallsideme multitsentriline iseloom tagab metallide kõrge elektrijuhtivuse ja soojusjuhtivuse.

Küllastus määratakse kemikaali moodustumisel osalevate valentsorbitaalide arvu järgi. side. Kvantitatiivne tunnus – valents. Valents on sidemete arv, mille üks aatom võib moodustada teistega; - määratakse sidemete moodustamisel osalevate valentsorbitaalide arvu järgi vastavalt vahetus- ja doonor-aktseptormehhanismidele.

Keskendu – ühendus tekib elektronpilvede maksimaalse kattumise suunas; - määrab aine keemilise ja kristallkeemilise struktuuri (kuidas on aatomid ühendatud kristallvõres).

Kovalentse sideme moodustumisel koondub elektrontihedus interakteeruvate aatomite vahele (joonis vihikust). Metallilise sideme korral on elektronide tihedus delokaliseeritud kogu kristalli ulatuses. (joonis vihikust)

(näide märkmikust)

Metallilise sideme küllastumata ja mittesuunatud olemuse tõttu on metallkehad (kristallid) väga sümmeetrilised ja hästi koordineeritud. Valdav enamus metallkristallstruktuure vastab 3 tüüpi kristallide aatompakenditele:

1. GCC– terakeskne kuubikujuline tihedalt pakitud struktuur. Pakendi tihedus – 74,05%, koordinatsiooniarv = 12.

2. GPU– kuusnurkne tihedalt pakitud struktuur, pakkimistihedus = 74,05%, c.h. = 12.

3. BCC– maht on tsentreeritud, pakkimistihedus = 68,1%, c.h. = 8.

Metalliline side ei välista teatud määral kovalentsust. Metallist ühendus puhtal kujul on iseloomulik ainult leelis- ja leelismuldmetallidele.

Puhtat metallilist sidet iseloomustab energia suurusjärgus 100/150/200 kJ/mol, mis on 4 korda nõrgem kui kovalentsel sidemel.

36. Kloor ja selle omadused. В = 1 (III, IV, V ja VII) oksüdatsiooniaste = 7, 6, 5, 4, 3, 1, -1

terava ärritava lõhnaga kollakasroheline gaas. Kloor esineb looduses ainult ühendite kujul. Looduses kaaliumkloriidi, magneesiumi, nitriumi kujul, mis tekkis kunagiste merede ja järvede aurustumise tulemusena. Kviitung.prom:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2, kloriidide vee elektrolüüsil Me.\2KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl+8H2O+5Cl2/Keemiliselt on kloor väga aktiivne, seostub otseselt peaaegu kõigi Me-ga ja mitte- metallid (va süsinik, lämmastik, hapnik, inertgaasid), asendab vesinikku süsivesinikes ja ühendab küllastumata ühendeid, tõrjub nende ühenditest välja broomi ja joodi Fosfor süttib kloori PCl3 atmosfääris ning edasise kloorimisega - PCl5; väävel klooriga = S2Сl2, SСl2 ja muud SnClm. Kloori ja vesiniku segu põleb Hapnikuga moodustab kloor oksiide: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, aga ka hüpokloriite (hüpokloorhappe soolad), kloriite, kloraate ja perkloraate. Kõik kloori hapnikuühendid moodustavad kergesti oksüdeeruvate ainetega plahvatusohtlikke segusid. Klooroksiidid on ebastabiilsed ja võivad iseeneslikult plahvatada. Kloraadid ja perkloraadid võivad initsiaatorite mõjul lõhkeda. vees - hüpokloorine ja soolane: Cl2 + H2O = HClO + HCl. Leeliste vesilahuste kloorimisel külmas tekivad hüpokloritid ja kloriidid: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O, kuumutamisel aga kloraadid. Kui ammoniaak reageerib klooriga, moodustub lämmastiktrikloriid. halogeenidevahelised ühendid teiste halogeenidega. Fluoriidid ClF, ClF3, ClF5 on väga reaktsioonivõimelised; näiteks ClF3 atmosfääris süttib klaasvill spontaanselt. Tuntud kloori ühendid hapniku ja fluoriga on kloori oksüfluoriidid: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 ja fluori perkloraat FClO4. Rakendus: keemiliste ühendite tootmine, vee puhastamine, toiduainete süntees, farmaatsiatööstus-bakteritsiid, antiseptik, paberite, kangaste, pürotehnika, tikkude pleegitamine, hävitab umbrohtu põllumajanduses.

Bioloogiline roll: biogeenne, taimsete ja loomsete kudede komponent. 100g on peamine osmootselt aktiivne aine vereplasmas, lümfis, tserebrospinaalvedelikus ja osades kudedes Naatriumkloriidi päevane vajadus = 6-9g – leib, liha ja piimatooted. Osaleb vee-soola ainevahetuses, soodustades kudedes veepeetust. Happe-aluse tasakaalu reguleerimine kudedes toimub koos teiste protsessidega, muutes kloori jaotumist vere ja teiste kudede vahel. Kloor osaleb taimede energiavahetuses, aktiveerides nii oksüdatiivset fosforüülimist kui ka fotofosforüülimist. Kloor mõjutab positiivselt hapniku imendumist juurte kaudu, mis on rauamahla komponent.

37. Vesinik, vesi B = 1-1 Vesinikuioonil puuduvad täielikult elektronkihid ja see võib läheneda väga lähedale ja tungida elektronkihtidesse.

Kõige tavalisem element universumis. See moodustab suurema osa Päikesest, tähtedest ja muudest kosmilistest kehadest. Vabas olekus leidub seda Maal suhteliselt harva – seda leidub naftas ja põlevates gaasides, osades mineraalides ja enamikus osades. seda vees. Kviitung: 1. Laboratoorium Zn+2HCl=ZnCl2+H2; 2.Si+2NaOH+H20=Na2SiO3+2H2; 3. Al+NaOH+H2O=Na(AlOH)4+H2. 4. Tööstuses: muundamine, elektrolüüs: СH4+H2O=CO+3H2\CO+H2O=CO+ H2/Tema St. Nr.:H2 +F2 =2HF. Kiiritatud, valgustatud, katalüsaatorid: H 2 + O 2, S, N, P = H 2 O, H 2 S, NH 3, Ca + H2 = CaH2\F2 + H2 = 2HF\N2 + 3H2 → 2NH3\Cl2 + H2 → 2HCl, 2NO+2H2=N2+2H2O,CuO+H2=Cu+H2O,CO+H2=CH3OH. Vesinik moodustab hüdriide: ioonseid, kovalentseid ja metallilisi. Ioonseks –NaH -&,CaH2-& +H2O=Ca(OH)2;NaH+H2O=NaOH+H2. Kovalentne –B 2 H 6 , AlH 3 , SiH 4 . Metall – d-elementidega; muutuv koostis: MeH ≤1, MeH ≤2 – viiakse aatomitevahelistesse tühimikesse Juhib soojust, voolu, tahkeid aineid. WATER.sp3-hübriidne ülipolaarne molekul 104,5 nurga all , dipoolid, kõige levinum lahusti Vesi reageerib toatemperatuuril aktiivsete halogeenide (F, Cl) ja interhalogeensete ühenditega soolade, nõrkade vormide ja nõrkade alustega, põhjustades nende täieliku hüdrolüüsi. süsinik- ja anorgaaniliste anhüdriidide ning happehalogeniididega. hape; aktiivsete metallorgaaniliste ühenditega; aktiivse Me karbiidide, nitriidide, fosfiidide, silitsiidide, hüdriididega; paljude sooladega, moodustades hüdraate koos keteenidega, süsinikdioksiidiga; Vesi reageerib kuumutamisel: Fe, Mg, kivisüsi, metaan mõne alküülhalogeniidiga. Kasutamine: vesinik - ammoniaagi, metanooli, vesinikkloriidi, TV rasvade, vesiniku leegi süntees - keevitamiseks, sulatamiseks, metallurgias Me redutseerimiseks oksiidist, kütus rakettidele, apteegis - vesi, peroksiid-antiseptik, bakteritsiid, pesu, juuste pleegitamine , steriliseerimine.

Bioloogiline roll: vesinik-7kg, Vesiniku põhiülesanne on bioloogilise ruumi struktureerimine (vesi ja vesiniksidemed) ning mitmesuguste orgaaniliste molekulide moodustamine (sisaldub valkude, süsivesikute, rasvade, ensüümide struktuuris) Tänu vesiniksidemetele,

DNA molekuli kopeerimine. Vesi osaleb tohutul

biokeemiliste reaktsioonide arv kõigis füsioloogilistes ja bioloogilistes

protsessid, tagab ainevahetuse organismi ja väliskeskkonna vahel, vahel

rakkudes ja rakkude sees. Vesi on rakkude struktuurne alus ja vajalik

säilitades nende optimaalse mahu, määrab see ruumilise struktuuri ja

biomolekulide funktsioonid.

Materjalide klassifikatsioon

Praegu on kõik kaasaegsed materjalid vastavalt klassifitseeritud.

Tehnoloogias on kõige olulisemad klassifikatsioonid funktsionaalne ja struktuurne materjalide omadused.

Materjalide klassifitseerimise peamine kriteerium vastavalt konstruktsiooni omadustele on agregatsiooni olek, mille järgi need jagunevad järgmisteks tüüpideks: tahked ained, vedelikud, gaasid, plasma.

Tahked materjalid jagunevad omakorda kristalseteks ja mittekristallilisteks.

Kristallilised materjalid võib jagada osakestevahelise sideme tüübi järgi: aatom (kovalentne), ioonne, metalliline, molekulaarne (joonis 2.1.).

Aatomite (molekulide) vaheliste sidemete tüübid kristallides

Aatom koosneb positiivselt laetud tuumast ja selle ümber liikuvatest (negatiivselt laetud) elektronidest. Statsionaarses olekus olev aatom on elektriliselt neutraalne. On väliseid (valents)elektrone, mille ühendus tuumaga on ebaoluline, ja siseelektrone, mis on tuumaga kindlalt seotud.

Kristallvõre moodustumine toimub järgmiselt. Vedelalt üleminekul kristalne olek aatomite vaheline kaugus väheneb ja nendevahelised vastasmõjujõud suurenevad.

Aatomite vaheline ühendus toimub elektrostaatiliste jõudude abil, s.o. Oma olemuselt on seos sama - see on olemuselt elektriline, kuid avaldub erinevates kristallides erinevalt. Eristatakse järgmist tüüpi sidemeid: ioonsed, kovalentsed, polaarsed, metallilised.

Kovalentse sideme tüüp

Kovalentne side moodustub jagatud elektronpaaride tõttu, mis ilmuvad seotud aatomite kestadesse.

Ta võib olla moodustatud sama elemendi aatomitest ja siis on see mittepolaarne; näiteks on selline kovalentne side olemas üheelemendiliste gaaside H 2, O 2, N 2, Cl 2 jne molekulides.

Kovalentne side võib olla moodustatud erinevate elementide aatomitest, mis on keemiliselt sarnased, ja siis on see polaarne; näiteks on selline kovalentne side olemas molekulides H 2 O, NF 3, CO 2.

Oma olemuselt elektronegatiivsete elementide aatomite vahel moodustub kovalentne side.

Seda tüüpi sidemega jagatakse naaberaatomite vabad valentselektronid. Püüdes omandada stabiilset 8 elektronist koosnevat valentskihti, ühinevad aatomid molekulideks, moodustades ühe või mitu elektronpaari, mis muutuvad ühendavatele aatomitele ühiseks, s.t. moodustavad samaaegselt osa kahe aatomi elektroonilistest kestadest.

Kovalentsete sidemetega materjalid on väga rabedad, kuid suure kõvadusega (teemant). Need on reeglina dielektrikud või pooljuhid (germaanium, räni), sest elektrilaengud on omavahel ühendatud ja vabu elektrone pole.

Lihtgaaside (H 2, Cl 2 jne) molekulides on aatomid omavahel seotud kovalentsete sidemetega.

Ainuke tuntud isik metalli ja süsiniku vahelise kovalentse sideme näide on tsüanokobalamiin, tuntud kui vitamiin B12.

Ioonse sidemega kristallid (NaCl)

Iooniline side on keemiline side haritud tõttu katioonide vaheline elektrostaatiline külgetõmme Ja anioonid.

Selliste kristallide moodustumine tekib üht tüüpi aatomite elektronide üleminekul Na-st Cl-i teise aatomitele. Aatom, mis kaotab elektroni, muutub positiivselt laetud iooniks, samas kui aatom, mis saab elektroni, muutub negatiivseks iooniks. Erineva märgiga ioonide lähenemine toimub seni, kuni tuuma ja elektronkestade tõukejõud tasakaalustavad tõmbejõude. Enamikul mineraalsetel dielektrikutel ja mõnel orgaanilisel materjalil on ioonsed sidemed (NaCl, CsCl, CaF2.)

Ioonsete sidemetega tahked ained on enamasti mehaaniliselt tugevad ja temperatuurikindlad, kuid sageli rabedad. Seda tüüpi ühendusega materjale ei kasutata konstruktsioonimaterjalidena.

Metallist ühenduse tüüp

Metallides tekib side üksikute aatomite vahel positiivselt laetud tuumade ja kollektiviseeritud elektronide vastasmõjul, mis aatomitevahelistes ruumides vabalt liiguvad. Need elektronid toimivad tsemendina, hoides positiivseid ioone koos; vastasel juhul laguneks võre ioonidevaheliste tõukejõudude mõjul. Samal ajal hoiavad elektrone kristallvõres ioonid ja nad ei saa sealt lahkuda. Seda sidet nimetatakse metalliks.

Vabade elektronide olemasolu toob kaasa metalli kõrge elektri- ja soojusjuhtivuse ning on ka metallide sära põhjuseks. Metallide tempermalmistus on seletatav üksikute aatomikihtide liikumise ja libisemisega.

Peaaegu igas materjalis pole mitte ühte, vaid mitut tüüpi sidemeid. Materjalide omadused määravad valdavad aatomite ja aine molekulide keemiliste sidemete tüübid.

Aatom-kristallilistest materjalidest, mille struktuuris domineerivad kovalentsed sidemed, kõrgeim väärtus tehnoloogias on süsiniku ja pooljuhtmaterjalide polümorfsed modifikatsioonid, mis põhinevad IV rühma elementidel perioodiline tabel elemendid. Esimeste tüüpilised esindajad on teemant ja grafiit – kõige levinum ja stabiilsem kihilise struktuuriga süsiniku modifikatsioon maakoores. Pooljuht-kristalliline germaanium ja räni on pooljuhtelektroonika peamised materjalid.

Suurt huvi pakuvad mõned kovalentsete sidemetega ühendid, nagu Fe 3 C, SiO, AlN – need ühendid mängivad tehnilistes sulamites olulist rolli.

Suuresse tervikusse iooniline kristall ioonilist tüüpi sidemetega kristalse struktuuriga materjalid on metallioksiidid (metallide ühendid hapnikuga), mis on olulisemate maakide koostisosad, tehnoloogilised lisandid metallide sulatamiseks, samuti keemilised ühendid metallid ja mittemetallid (boor, süsinik, lämmastik), mida kasutatakse sulamite komponentidena.

Metallist tüüpi side on iseloomulik enam kui 80 perioodilisuse tabeli elemendile.

TO kristalsed tahked ained võib lisada ka struktuuriga materjale molekulaarsed kristallid, mis on iseloomulik paljudele polümeermaterjalidele, mille molekulid koosnevad suurest hulgast korduvatest ühikutest. Need on biopolümeerid – kõrgmolekulaarsed looduslikud ühendid ja nende derivaadid (sh puit); sünteetilised polümeerid, mis saadakse lihtsast orgaanilised ühendid, mille molekulidel on anorgaanilised põhiahelad ja need ei sisalda orgaanilisi kõrvalrühmi. Anorgaanilised polümeerid hõlmavad silikaate ja sideaineid. Looduslikud silikaadid on kõige olulisemate kivimit moodustavate mineraalide klass, mis moodustavad umbes 80% maakoore massist. Anorgaaniliste sideainete hulka kuuluvad tsement, kips, lubi jne. Inertgaaside molekulaarsed kristallid - perioodilise süsteemi VIII rühma elemendid - aurustuvad madalatel temperatuuridel vedelasse olekusse muutumata. Nad leiavad rakendust krüoelektroonikas, mis tegeleb elektroonikaseadmete loomisega, mis põhinevad aastal toimuvatel nähtustel. tahked ained krüogeensetel temperatuuridel.

Riis. 1.2. Aatomite asetus kristallilises (a) ja amorfses (b) aines

Teine materjalide klass koosneb mittekristallilised tahked ained. Need jagunevad struktuuri järjestuse ja stabiilsuse alusel amorfseks, klaasjaks ja poolkorras olekus mitteklaasjaks.

Amorfsete materjalide tüüpilised esindajad on amorfsed pooljuhid, amorfsed metallid ja sulamid.

Rühma juurde klaasjas materjalide hulka kuuluvad: mitmed orgaanilised polümeerid (polümetüülakrülaat temperatuuril alla 105 ° C, polüvinüülkloriid - alla 82 ° C ja teised); palju anorgaanilisi materjale - räni, boori, alumiiniumi, fosfori jne oksiididel põhinev anorgaaniline klaas; palju materjale kivivalu jaoks - klaasja struktuuriga basaltid ja diabaasid, metallurgilised räbud, saare- ja ahelstruktuuriga looduslikud karbonaadid (dolomiit, mergel, marmor jne).

Mitteklaasjas, poolkorras olekus on tarretised (struktureeritud polümeer-lahusti süsteemid, mis tekivad polümeerilahuste tahkumisel või tahkete polümeeride paisumisel), paljud ülielastses olekus sünteetilised polümeerid, kummid, enamik biopolümeeridel põhinevaid materjale , sealhulgas tekstiili- ja nahkmaterjalid ning ka orgaanilised sidematerjalid - bituumen, tõrv, pigi jne.

Funktsionaalse eesmärgi järgi tehnilised materjalid on jagatud järgmistesse rühmadesse.

Ehitusmaterjalid - allutatud toodete valmistamiseks mõeldud tahked materjalid mehaaniline mõju. Neil peab olema mehaaniliste omaduste kogum, mis tagab toodete nõutava jõudluse ja kasutusea töökeskkonna, temperatuuri ja muude tegurite mõjul.

Riis. 1.1. Tahkete kristalsete materjalide klassifitseerimine struktuuriomaduste järgi

Samal ajal kehtivad neile tehnoloogilised nõuded, mis määravad osade ja konstruktsioonide kõige vähem töömahuka tootmise, ning majanduslikud nõuded materjali maksumuse ja saadavuse osas, mis on masstootmise tingimustes väga oluline. Konstruktsioonimaterjalide hulka kuuluvad metallid, silikaadid ja keraamika, polümeerid, kumm, puit ja paljud komposiitmaterjalid.

Elektrilised materjalid mida iseloomustavad erilised elektrilised ja magnetilised omadused ning need on ette nähtud elektri tootmiseks, edastamiseks, muundamiseks ja tarbimiseks kasutatavate toodete valmistamiseks. Nende hulka kuuluvad magnetmaterjalid, juhid, pooljuhid, samuti tahkes vedelas ja gaasilises faasis olevad dielektrikud.

Tribotehnilised materjalid on ette nähtud kasutamiseks hõõrdeseadmetes hõõrde- ja kulumisparameetrite reguleerimiseks, et tagada nende seadmete kindlaksmääratud jõudlus ja kasutusiga. Selliste materjalide peamised tüübid on määrde-, hõõrde- ja hõõrdmaterjalid. Esimesed hõlmavad määrdeaineid tahkes (grafiit, talk, molübdeendisulfiid jne), vedelas (määrdeõlid) ja gaasifaasis (õhk, süsivesinike aurud ja muud gaasid). Hõõrdumisvastaste materjalide komplekt sisaldab värviliste metallide sulameid (). babbitt, pronks jne), hallmalm, plastid (teksoliit, fluoroplastil põhinevad materjalid jne), metallkeraamilised komposiitmaterjalid (pronks-grafiit, raud-grafiit jne), mõned puiduliigid ja puit- lamineeritud plast, kumm, paljudel komposiitidel on kõrge hõõrdetegur. Nende hulka kuuluvad teatud tüüpi plastid, malm, metallkeraamika ja muud komposiitmaterjalid.

Tööriista materjalid Neid iseloomustab kõrge kõvadus, kulumiskindlus ja tugevus, need on ette nähtud lõike-, mõõtmis-, sanitaartehniliste ja muude tööriistade valmistamiseks. See hõlmab selliseid materjale nagu tööriistateras ja kõvasulamid, teemant ja teatud tüüpi keraamilised materjalid ning paljud komposiitmaterjalid.

Töövedelikud - gaasilised ja vedelad materjalid, mille abil energia muundatakse mehaaniliseks tööks, külmaks ja soojuseks. Töövedelikeks on aurumasinate ja turbiinide veeaur; ammoniaak, süsinikdioksiid, freoon ja muud külmutusagensid külmutusseadmetes; hüdraulikaõlid; õhk õhus mootorid; orgaanilise kütuse põlemisproduktid gaasiturbiinides ja sisepõlemismootorites.

Kütus - põlevad materjalid, millest põhiosa moodustab süsinik, mida kasutatakse põletamisel soojusenergia tootmiseks. Kütused jagunevad päritolu järgi looduslikeks (nafta, kivisüsi, maagaas, põlevkivi, turvas, puit) ja tehislikeks (koks, mootorikütused, generaatorigaasid jne); vastavalt masina tüübile, milles seda põletatakse - rakett, mootor, tuuma-, turbiin jne.

Keemiline side

Kõik interaktsioonid, mis viivad keemiliste osakeste (aatomid, molekulid, ioonid jne) aineteks ühinemiseni, jagunevad keemilisteks sidemeteks ja molekulidevahelisteks sidemeteks (molekulidevahelised vastasmõjud).

Keemilised sidemed- sidemed otse aatomite vahel. Seal on ioonseid, kovalentseid ja metallilisi sidemeid.

Molekulidevahelised sidemed- molekulidevahelised ühendused. Need on vesiniksidemed, ioon-dipool sidemed (selle sideme tekkimise tõttu tekib näiteks ioonide hüdratatsioonikiht), dipool-dipool (selle sideme moodustumise tõttu ühendatakse polaarsete ainete molekulid näiteks vedelas atsetoonis) jne.

Iooniline side- keemiline side, mis tekib vastupidiselt laetud ioonide elektrostaatilise külgetõmbe tõttu. Binaarsetes ühendites (kahe elemendi ühendid) tekib see siis, kui seotud aatomite suurused on üksteisest väga erinevad: mõned aatomid on suured, teised väikesed - see tähendab, et mõned aatomid loovutavad kergesti elektrone, teised aga kalduvad aktsepteerige neid (tavaliselt on need elementide aatomid, mis moodustavad tüüpilisi metalle, ja elementide aatomid, mis moodustavad tüüpilisi mittemetalle); ka selliste aatomite elektronegatiivsus on väga erinev.
Iooniline side on mittesuunaline ega küllastumatu.

Kovalentne side- keemiline side, mis tekib ühise elektronpaari moodustumise tõttu. Sama või sarnase raadiusega väikeste aatomite vahel moodustub kovalentne side. Eeltingimus- paaritute elektronide olemasolu mõlemas seotud aatomis (vahetusmehhanism) või üksikpaar ühes ja vaba orbitaal teises (doonor-aktseptormehhanism):

A)	H· + ·H H:H	H-H	H 2	(üks jagatud elektronpaar; H on monovalentne);
b)		NN	N 2	(kolm jagatud elektronide paari; N on kolmevalentne);
V)		H-F	HF	(üks jagatud elektronpaar; H ja F on monovalentsed);
G)			NH4+	(neli jagatud elektronide paari; N on neljavalentne)

lihtne (üksik)- üks paar elektrone,
kahekordne- kaks paari elektrone,
kolmekordne- kolm paari elektrone.

Topelt- ja kolmiksidemeid nimetatakse mitmiksidemeteks.

Vastavalt elektrontiheduse jaotusele seotud aatomite vahel jagatakse kovalentne side mittepolaarne Ja polaarne. Mittepolaarne side moodustub identsete aatomite vahel, polaarne - erinevate aatomite vahel.

Elektronegatiivsus– aines oleva aatomi võime mõõdu järgi meelitada ligi ühiseid elektronpaare.
Polaarsete sidemete elektronpaarid on nihutatud elektronegatiivsemate elementide poole. Elektronpaaride nihkumist ennast nimetatakse sideme polarisatsiooniks. Polarisatsiooni käigus tekkivad osalised (liigsed) laengud on tähistatud + ja -, näiteks: .

Lähtudes elektronpilvede ("orbitaalide") kattuvuse olemusest, jagatakse kovalentne side -sidemeks ja -sidemeks.
-Side tekib elektronipilvede otsesel kattumisel (mööda aatomituumasid ühendavat sirgjoont), -side tekib külgmise kattumise tõttu (mõlemal pool tasandit, milles asuvad aatomituumad).

Kovalentne side on suunatud ja küllastatav, samuti polariseeritav.
Hübridisatsioonimudelit kasutatakse kovalentsete sidemete vastastikuse suuna selgitamiseks ja ennustamiseks.

Aatomiorbitaalide ja elektronpilvede hübridiseerumine- aatomiorbitaalide oletatav joondamine energias ja elektronpilvede kuju, kui aatom moodustab kovalentsed sidemed.
Kolm levinumat hübridisatsiooni tüüpi on: sp-, sp 2 ja sp 3 - hübridiseerimine. Näiteks:
sp-hübridisatsioon - molekulides C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (lineaarne struktuur);
sp 2-hübridisatsioon - molekulides C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (lame kolmnurkne kuju);
sp 3-hübridisatsioon - molekulides CCl 4, SiH 4, CH 4 (tetraeedriline vorm); NH3 (püramiidi kuju); H 2 O (nurkne kuju).

Metallist ühendus- keemiline side, mis tekib metallikristalli kõigi seotud aatomite valentselektronide jagamisel. Selle tulemusena tekib kristallist üksik elektronipilv, mis elektripinge mõjul kergesti liigub – siit ka metallide kõrge elektrijuhtivus.
Metallside tekib siis, kui seotud aatomid on suured ja kipuvad seetõttu elektrone loobuma. Metallilise sidemega lihtained on metallid (Na, Ba, Al, Cu, Au jt), kompleksained on intermetallilised ühendid (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8 jne).
Metallsidemel puudub suunalisus ega küllastus. Säilitatakse ka metallisulamites.

Vesinikside- molekulidevaheline side, mis moodustub suure positiivse osalaenguga vesinikuaatomi poolt suure elektronegatiivse aatomi elektronpaari osalise vastuvõtmise tõttu. See moodustub juhtudel, kui üks molekul sisaldab üksiku elektronpaari ja kõrge elektronegatiivsusega (F, O, N) aatomit, teine aga vesinikuaatomit, mis on seotud ühe sellise aatomiga ülipolaarse sidemega. Molekulidevaheliste vesiniksidemete näited:

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

Intramolekulaarsed vesiniksidemed eksisteerivad polüpeptiidmolekulides, nukleiinhapped, valgud jne.

Mis tahes sideme tugevuse mõõt on sideme energia.
Suhtlemisenergia- energia, mis on vajalik antud keemilise sideme purustamiseks 1 moolis aines. Mõõtühik on 1 kJ/mol.

Ioonsete ja kovalentsete sidemete energiad on samas suurusjärgus, vesiniksidemete energia suurusjärgu võrra väiksem.

Kovalentse sideme energia oleneb seotud aatomite suurusest (sideme pikkusest) ja sideme paljususest. Mida väiksemad on aatomid ja mida suurem on sidemete kordsus, seda suurem on selle energia.

Ioonse sideme energia sõltub ioonide suurusest ja nende laengutest. Mida väiksemad on ioonid ja mida suurem on nende laeng, seda suurem on sidumisenergia.

Aine struktuur

Struktuuri tüübi järgi jagunevad kõik ained molekulaarne Ja mittemolekulaarne. hulgas orgaaniline aine anorgaaniliste ainete hulgas on ülekaalus mittemolekulaarsed ained.

Keemilise sideme tüübi alusel jaotatakse ained kovalentsete sidemetega aineteks, ioonsete sidemetega aineteks (ioonsed ained) ja metallsidemetega aineteks (metallid).

Kovalentsete sidemetega ained võivad olla molekulaarsed või mittemolekulaarsed. See mõjutab oluliselt nende füüsikalisi omadusi.

Molekulaarsed ained koosnevad molekulidest, mis on omavahel ühendatud nõrkade molekulidevaheliste sidemetega, nende hulka kuuluvad: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 ja muud lihtsad ained; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, orgaanilised polümeerid ja paljud teised ained. Need ained ei ole suure tugevusega, neil on madal sulamis- ja keemistemperatuur ning nad ei juhi elektrivool, mõned neist lahustuvad vees või muudes lahustites.

Mittemolekulaarsed ained, millel on kovalentsed sidemed või aatomained (teemant, grafiit, Si, SiO 2, SiC jt) moodustavad väga tugevaid kristalle (välja arvatud kihiline grafiit), need ei lahustu vees ja teistes lahustites, on kõrge sulamistemperatuuriga ja keemistemperatuurid, enamik neist ei juhi elektrivoolu (välja arvatud grafiit, mis on elektrit juhtiv, ja pooljuhid - räni, germaanium jne)

Kõik ioonsed ained on loomulikult mittemolekulaarsed. Need on tahked, tulekindlad ained, mille lahused ja sulamid juhivad elektrivoolu. Paljud neist on vees lahustuvad. Tuleb märkida, et ioonsetes ainetes, mille kristallid koosnevad kompleksioonidest, on ka kovalentseid sidemeid, näiteks: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 + )(NO 3-) jne. Keerulisi ioone moodustavad aatomid on omavahel ühendatud kovalentsete sidemetega.

Metallid (metalliliste sidemetega ained) oma füüsikaliste omaduste poolest väga mitmekesised. Nende hulgas on vedelaid (Hg), väga pehmeid (Na, K) ja väga kõvasid metalle (W, Nb).

Metallidele iseloomulikud füüsikalised omadused on nende kõrge elektrijuhtivus (erinevalt pooljuhtidest väheneb temperatuuri tõustes), kõrge soojusmahtuvus ja plastilisus (puhaste metallide puhul).

Tahkes olekus koosnevad peaaegu kõik ained kristallidest. Sõltuvalt struktuuri tüübist ja keemilise sideme tüübist jagatakse kristallid (“kristallvõred”) aatomi(kovalentsete sidemetega mittemolekulaarsete ainete kristallid), iooniline(ioonsete ainete kristallid), molekulaarne(kovalentsete sidemetega molekulaarsete ainete kristallid) ja metallist(metallilise sidemega ainete kristallid).

Ülesanded ja testid teemal "Teema 10. "Keemiline sidumine. Aine struktuur."

Keemiliste sidemete tüübid - Aine ehitus hinne 8–9
Tunnid: 2 Ülesanded: 9 Kontrolltööd: 1
Ülesanded: 9 kontrolltööd: 1

Pärast selle teema läbitöötamist peaksite mõistma järgmisi mõisteid: keemiline side, molekulidevaheline side, ioonside, kovalentne side, metalliside, vesinikside, lihtside, kaksikside, kolmikside, mitmikside, mittepolaarne side, polaarne side , elektronegatiivsus, sideme polarisatsioon , - ja -side, aatomiorbitaalide hübridisatsioon, sidumisenergia.

Peate teadma ainete klassifikatsiooni struktuuri tüübi, keemilise sideme tüübi järgi, lihtsate ja ainete omaduste sõltuvust. komplekssed ained keemilise sideme tüübi ja "kristallvõre" tüübi kohta.

Peate oskama: määrata aine keemilise sideme tüüpi, hübridisatsiooni tüüpi, koostada sidemete moodustumise diagramme, kasutada elektronegatiivsuse mõistet, mitmeid elektronegatiivsusi; teadma, kuidas elektronegatiivsus muutub sama perioodi keemilistes elementides ja ühes rühmas kovalentse sideme polaarsuse määramiseks.

Kui olete veendunud, et kõik vajalik on selgeks õpitud, jätkake ülesannete täitmisega. Soovime teile edu.

Soovitatav lugemine:

O. S. Gabrieljan, G. G. Lysova. Keemia 11. klass. M., Bustard, 2002.
G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Keemia 11. klass. M., Haridus, 2001.

Tunni eesmärk

Andke idee metallide keemilisest sidumisest.

Õppige üles kirjutama metallisidemete moodustumise mustreid.

Tutvuge metallide füüsikaliste omadustega.

Õppige selgelt eristama liike keemilised sidemed .

Tunni eesmärgid

Uurige, kuidas nad üksteisega suhtlevad metalli aatomid

Tehke kindlaks, kuidas metalliside mõjutab sellest moodustunud ainete omadusi

Põhimõisted:

Elektronegatiivsus - keemiline omadus aatom, mis on kvantitatiivsed omadused molekulis oleva aatomi võime meelitada ligi jagatud elektronpaare.
Keemiline side -aatomite interaktsiooni nähtus, mis on tingitud interakteeruvate aatomite elektronpilvede kattumisest.
Metallist ühendus on metallide side aatomite ja ioonide vahel, mis tekib elektronide jagamise teel.
Kovalentne side - keemiline side, mis tekib valentselektronide paari kattumisel. Ühendust loovaid elektrone nimetatakse ühiseks elektronpaariks. Neid on 2 tüüpi: polaarne ja mittepolaarne.
Iooniline side - mittemetallide aatomite vahel tekkiv keemiline side, milles jagatud elektronpaar läheb suurema elektronegatiivsusega aatomile. Selle tulemusena tõmbavad aatomid ligi nagu vastupidiselt laetud kehad.
Vesinikside - keemiline side elektronegatiivse aatomi ja vesinikuaatomi H vahel, mis on kovalentselt seotud teise elektronegatiivse aatomiga. Elektronegatiivsed aatomid võivad olla N, O või F. Vesiniksidemed võivad olla molekulidevahelised või intramolekulaarsed.
TUNNI EDU

Metalli keemiline side

Määrake elemendid, mis on vales järjekorras. Miks?
Ca Fe P K Al Mg Na
Millised elemendid tabelist Mendelejev nimetatakse metallideks?
Täna saame teada, millised omadused on metallidel ja kuidas need sõltuvad metalliioonide vahel tekkivast sidemest.
Kõigepealt meenutagem metallide asukohta perioodilisustabelis?
Metallid, nagu me kõik teame, ei eksisteeri tavaliselt eraldatud aatomite kujul, vaid tüki, valuploki või metalltoote kujul. Uurime välja, mis kogub metalliaatomeid täismahus.

Näites näeme kullatükki. Ja muide, kuld on ainulaadne metall. Sepistamist kasutades saab puhtast kullast valmistada 0,002 mm paksust fooliumi! See õhuke fooliumileht on peaaegu läbipaistev ja rohelise varjundiga. Selle tulemusel saate tikutoosi suurusest kullaplokist õhukese fooliumi, mis katab tenniseväljaku ala.
Keemiliselt iseloomustab kõiki metalle valentselektronide loobumise lihtsus ja selle tulemusena positiivselt laetud ioonide moodustumine ja ainult positiivne oksüdatsioon. Seetõttu on vabas olekus metallid redutseerivad ained. Ühine omadus Metalli aatomid on mittemetallidega võrreldes suuremad. Välimised elektronid asuvad peal pikki vahemaid südamikust ja seetõttu sellega nõrgalt seotud, seetõttu kergesti eralduv.
Suurema hulga metallide aatomitel välistasandil on väike arv elektrone - 1,2,3. Need elektronid eemaldatakse kergesti ja metalliaatomid muutuvad ioonideks.
Ме0 – n ē ⇆ Mehed+
metalli aatomid – elektronid vt. orbiidid ⇆ metalliioonid

Sel viisil saavad eraldunud elektronid liikuda ühelt ioonilt teisele, see tähendab, et nad muutuvad vabaks, justkui ühendades need ühtseks tervikuks. Seetõttu selgub, et kõik eraldunud elektronid on ühised, kuna seda on võimatu mõista milline elektron millisele metalliaatomile kuulub.
Elektronid võivad ühineda katioonidega, siis tekivad ajutiselt aatomid, millest elektronid seejärel lahti rebitakse. See protsess toimub pidevalt ja peatumata. Selgub, et metalli mahus muutuvad aatomid pidevalt ioonideks ja vastupidi. Sel juhul seob väike hulk jagatud elektrone suure hulga metalliaatomeid ja ioone. Kuid on oluline, et elektronide arv metallis oleks võrdne positiivsete ioonide kogulaenguga, st selgub, et üldiselt jääb metall elektriliselt neutraalseks.
Seda protsessi kujutatakse mudelina – metalliioonid on elektronide pilves. Sellist elektronipilve nimetatakse "elektrongaasiks".

Näiteks sellel pildil näeme, kuidas elektronid liiguvad liikumatute ioonide vahel metalli kristallvõre sees.

Riis. 2. Elektronide liikumine

Et paremini mõista, mis on elektrongaas ja kuidas see selles käitub keemilised reaktsioonid Vaatame erinevaid metalle huvitav video. (Selles videos mainitakse kulda ainult värvina!)

Nüüd saame definitsiooni üles kirjutada: metalliline side on metallides aatomite ja ioonide vaheline side, mis tekib elektronide jagamisel.

Võrdleme kõiki meile tuntud ühenduste tüüpe ja konsolideerime need, et neid paremini eristada, selleks vaatame videot.

Metalliline side ei esine mitte ainult puhastes metallides, vaid on iseloomulik ka erinevate metallide ja sulamite segudele erinevates agregatsiooniseisundites.
Metalliline side on oluline ja määrab metallide põhiomadused
- elektrijuhtivus – elektronide juhuslik liikumine metalli mahus. Kuid väikese potentsiaalide erinevusega, nii et elektronid liiguvad korrapäraselt. Parima juhtivusega metallid on Ag, Cu, Au, Al.
- plastilisus
Metallikihtide vahelised sidemed ei ole väga olulised, see võimaldab kihtidel koormuse all liikuda (deformeerida metalli ilma seda purustamata). Parimad deformeeritavad metallid (pehmed) on Au, Ag, Cu.
- metalliline sära
Elektrongaas peegeldab peaaegu kõiki valguskiiri. Seetõttu säravad puhtad metallid nii palju ja on enamasti halli või valget värvi. Metallid, mis on parimad helkurid Ag, Cu, Al, Pd, Hg

Kodutöö

1. harjutus
Valige ainete valemid, millel on
a) kovalentne polaarne side: Cl2, KCl, NH3, O2, MgO, CCl4, SO2;
b) ioonse sidemega: HCl, KBr, P4, H2S, Na2O, CO2, CaS.
2. harjutus
Kriipsuta maha lisa:
a) CuCl2, Al, MgS
b) N2, HCl, O2
c) Ca, CO2, Fe
d) MgCl2, NH3, H2

Naatriummetall, liitiummetall ja muud leelismetallid muudavad leegi värvi. Metalliline liitium ja selle soolad annavad tulele punase värvuse, metalliline naatrium ja naatriumisoolad annavad sellele kollase, metalliline kaalium ja selle soolad annavad sellele lilla värvi ning rubiidium ja tseesium annavad sellele lilla, kuid heledama värvi.

Riis. 4. Tükk liitiummetallist

Riis. 5. Leekvärvimine metallidega

Liitium (Li). Liitiummetall, nagu ka naatriummetall, on leelismetall. Mõlemad on vees lahustuvad. Naatrium moodustab vees lahustatuna seebikivi, väga tugeva happe. Leelismetallide lahustamisel vees eraldub palju soojust ja gaasi (vesinikku). Selliseid metalle ei ole soovitatav oma kätega puudutada, kuna võite saada põletushaavu.

Viited

1. Tund teemal "Metalliline keemiline side", keemiaõpetaja Tukhta Valentina Anatoljevna MOU "Jesenovitšskaja keskkool"
2. F. A. Derkach “Keemia” - teaduslik ja metoodiline käsiraamat. - Kiiev, 2008.
3. L. B. Tsvetkova “Anorgaaniline keemia” - 2. trükk, parandatud ja täiendatud. – Lvov, 2006.
4. V. V. Malinovski, P. G. Nagornõi “Anorgaaniline keemia” - Kiiev, 2009.
5. Glinka N.L. Üldine keemia. – 27. väljaanne / Under. toim. V.A. Rabinovitš. – L.: Keemia, 2008. – 704 lk.

Toimetas ja saatis Lisnyak A.V.

Tunni kallal töötas:

Tukhta V.A.

Lisnyak A.V.

Esitage küsimus selle kohta kaasaegne haridus, väljendada ideed või lahendada pakiline probleem, saate Haridusfoorum, kus koguneb rahvusvaheliselt värske mõtte ja tegevuse haridusnõukogu. Olles loonud blogi, Keemia 8. klass

Metalli aatomite vahel tekib metalliline side.

Metalli aatomite iseloomulik tunnus on väike hulk elektrone välisel energiatasemel, mida tuum hoiab nõrgalt, ja suur hulk vabu aatomiorbitaale, millel on sarnane energia, mistõttu metalliside on küllastumata.

Valentselektronid osalevad sidemete moodustamisel korraga 8 või 12 aatomiga (vastavalt metalliaatomite koordinatsiooniarvule). Nendes tingimustes liiguvad madala ionisatsioonienergiaga valentselektronid läbi kõigi naaberaatomite olemasolevate orbitaalide, pakkudes nendevahelist sidet. Metallist ühendus

mida iseloomustab jagatud elektronide nõrk interaktsioon ühendatud aatomite tuumadega ja nende elektronide täielik ümberpaiknemine kõigi kristalli aatomite vahel, mis tagab selle sideme stabiilsuse.

Metallsideme moodustumise skeem (M – metall):

М 0 – ei М n +

Metallidel on spetsiaalne kristallvõre, mille sõlmedes on nii neutraalsed kui ka positiivselt laetud metalliaatomid, mille vahel (kristalli sees) liiguvad vabalt sotsialiseerunud elektronid (“elektrongaas”). Tavaliste elektronide liikumine metallides toimub mitmesuguste molekulaarorbitaalide kaudu, mis tekkisid ühendatud aatomite suure hulga vabade orbitaalide ühinemise tõttu, mis katavad paljusid aatomituumi.

Metallside on metallidele iseloomulik mitte ainult tahkes olekus, vaid ka vedelas olekus, see tähendab, et see on üksteise vahetus läheduses asuvate aatomite agregaatide omadus. Gaasilises olekus on metalliaatomid omavahel ühendatud ühe või mitme kovalentse sidemega molekulideks, näiteks Li 2 (Li–Li), Be 2 (Be=Be), Al 4 - iga alumiiniumi aatom on ühendatud kolme teisega. tetraeedrilise struktuuri moodustamiseks:

4. Vesinikside

Vesinikside on eritüüpi side, mis on ainulaadne vesinikuaatomitele. See esineb juhtudel, kui vesinikuaatom on seotud kõige elektronegatiivsemate elementide, peamiselt fluori, hapniku ja lämmastiku aatomiga. Vaatleme näiteks vesiniksideme moodustumist vesinikfluoriidi abil.

Elektronegatiivsel vesinikuaatomil on ainult üks elektron, tänu millele võib see moodustada kovalentse sideme fluoriaatomiga. Sel juhul ilmub vesinikfluoriidi molekul H-F, milles ühine elektronpaar on nihkunud fluori aatomile. 1 Sellise elektrontiheduse jaotuse tulemusena kujutab vesinikfluoriidi molekul dipooli, mille positiivseks pooluseks on vesinikuaatom. Tänu sellele, et siduv elektronpaar nihkub fluori aatomi poole, vabaneb see osaliselt s

-vesinikuaatomi ja selle tuuma orbitaal on osaliselt eksponeeritud. Igas teises aatomis on pärast valentselektronide eemaldamist tuuma positiivne laeng varjestatud sisemiste elektronkihtidega, mis tagavad teiste aatomite elektronkestade tõrjumise. Vesinikuaatomil selliseid kestasid ei ole, selle tuum on väga väike (subatomiline) positiivselt laetud osake – prooton (prootoni läbimõõt on ligikaudu 10 5 korda väiksem kui aatomite läbimõõt ja elektronide puudumise tõttu); , tõmbab seda teiste elektriliselt neutraalsete või negatiivselt laetud aatomite elektronkiht). Pinge elektriväli Sellise elektrontiheduse jaotuse tulemusena kujutab vesinikfluoriidi molekul dipooli, mille positiivseks pooluseks on vesinikuaatom. Tänu sellele, et siduv elektronpaar nihkub fluori aatomi poole, vabaneb see osaliselt- osaliselt "eksponeeritud" vesinikuaatomi lähedal on nii suur, et suudab aktiivselt ligi tõmmata naabermolekuli negatiivset poolust.

Seega tekib elektrostaatilise ja doonori-aktseptori ühise interaktsiooni tulemusena täiendav teine side vesinikuaatomi osalusel. See on see vesinikside,

…H–F H–F…

See erineb kovalentsest energia ja pikkuse poolest. Vesinikside on pikem ja vähem tugev kui kovalentne side. Vesiniksideme energia on 8–40 kJ/mol ja kovalentse sideme energia 80–400 kJ/mol. Tahkes vesinikfluoriidis on H-F kovalentse sideme pikkus 95 pm ja FH vesiniksideme pikkus 156 pm. Tänu HF-molekulide vahelisele vesiniksidemele koosnevad tahke vesinikfluoriidi kristallid lõpututest lamedatest siksak-ahelatest, kuna vesiniksideme tõttu moodustuv kolmest aatomist koosnev süsteem on reeglina lineaarne.

Vesiniksidemed HF molekulide vahel säilivad osaliselt vedelas ja isegi gaasilises vesinikfluoriidis.

Vesinikside on tavapäraselt kirjutatud kolme punktina ja seda kujutatakse järgmiselt:

kus X, Y on aatomid F, O, N, Cl, S.

Vesiniksideme energia ja pikkuse määravad H–X sideme dipoolmoment ja Y-aatomi suurus Vesiniksideme pikkus väheneb ja selle energia suureneb koos X ja X elektronegatiivsuse erinevusega. Y-aatomid (ja vastavalt ka H-X sideme dipoolmoment) ja Y-aatomi suuruse vähenemisega.

Vesiniksidemed tekivad ka O–H sidemeid sisaldavate molekulide (näiteks vesi H 2 O, perkloorhape HClO 4, lämmastikhape HNO 3, karboksüülhapped RCOOH, fenool C 6 H 5 OH, alkoholid ROH) ja N–H vahel. (nt ammoniaak NH 3, tiotsüaanhape HNCS, orgaanilised amiidid RCONH 2 ja amiinid RNH 2 ja R 2 NH).

Vesinikside mängib olulist rolli ainete lahustumis- ja kristalliseerumisprotsessides, samuti kristalsete hüdraatide moodustumisel.

Vesiniksidemed võivad tekkida mitte ainult molekulide vahel (molekulidevaheline vesinikside, IBC) , nagu eespool käsitletud näidete puhul, aga ka sama molekuli aatomite vahel (molekulisisene vesinikside, HB) . Näiteks aminorühmade vesinikuaatomite ja karbonüülrühmade hapnikuaatomite vaheliste molekulisiseste vesiniksidemete tõttu on valgumolekule moodustavad polüpeptiidahelad spiraalse kujuga.

joonistamine???????????????

Vesiniksidemed mängivad tohutut rolli reduplikatsiooni ja valkude biosünteesi protsessides.

DNA (desoksüribonukleiinhappe) kaksikheeliksi kahte ahelat hoiavad koos vesiniksidemed. Reduplikatsiooni käigus need ühendused katkevad. Transkriptsiooni käigus toimub vesiniksidemete moodustumise tõttu ka RNA (ribonukleiinhappe) süntees, kasutades matriitsina DNA-d. Mõlemad protsessid on võimalikud, kuna vesiniksidemeid on lihtne moodustada ja neid on kerge murda. Riis. 15. Sulamistemperatuurid ( A ) ja keetmine () b