mozok.click » Хімія » Хімічний зв'язок і будова речовини
Інформація про новину
  • Переглядів: 9592
  • Автор: admin
  • Дата: 16-09-2017, 04:13
16-09-2017, 04:13

Хімічний зв'язок і будова речовини

Категорія: Хімія

Пригадайте:

• електронегативність — це здатність атомів притягувати спільну електронну пару;

• атоми з більшою електронегативністю сильніше притягують електронну пару;

• найбільша електронегативність в атомів Флуору, найменша — в атомів Францію;

• зі збільшенням порядкового номера елементів у періодах електронегативність збільшується, а в групах — зменшується.

Хімічний зв'язок, типи хімічного зв'язку

Хімічний зв'язок — це взаємодія атомів, що зумовлює існування двох- та багатоатомних частинок (молекул, йонів, кристалів).

Розрізняють такі типи хімічного зв’язку: ковалентний, йонний, металічний та водневий (схема 2).

Схема 2. Типи хімічного зв’язку

Хоча різні типи зв’язку суттєво відрізняються один від одного, але в них є одна важлива спільна властивість: вони утворюються завдяки електростатичному притяганню протилежно заряджених частинок. У молекулах позитивно заряджені ядра атомів притягуються до негативно заряджених електронів спільної електронної пари, завдяки чому між атомами існує ковалентний зв’язок. Взаємодія протилежно заряджених йонів зумовлює існування речовин з йонним зв’язком. На електростатичній взаємодії ґрунтується також існування металічного та водневого зв’язків, про що ви дізнаєтеся пізніше.



Ковалентний зв'язок

Під час утворення хімічного зв’язку атоми прагнуть набути завершеного зовнішнього електронного рівня (як у атомів інертного елемента). Одним зі способів досягнення такого стану є об’єднання неспарених електронів у спільні електронні пари, що належать обом атомам.

Хімічний зв'язок, що виникає в результаті утворення спільних електронних пар, називають ковалентним.

Розгляньмо процес утворення зв’язку в молекулі фтору F2. Атом Флуору містить на зовнішньому рівні сім електронів — три електронні пари й один неспарений електрон. До завершення зовнішнього рівня атому Флуору бракує одного електрона, тому два атоми Флу-ору об’єднуються в молекулу таким способом, утворюючи між собою одинарний зв’язок:

У разі взаємодії двох атомів, кожний з яких має кілька неспаре-них електронів, одночасно утворюється кілька спільних електронних пар. В атомі Оксигену на зовнішньому рівні є шість електронів: дві електронні пари і два неспарені електрони. Ці неспарені електрони беруть участь в утворенні двох спільних електронних пар:

Завдяки цьому кожний атом Оксигену отримує завершений зовнішній енергетичний рівень із восьми електронів (октет). Такий хімічний зв’язок називають подвійним і позначають двома рисками. Число спільних електронних пар між атомами характеризує кратність зв’язку.

Полярний і неполярний ковалентний зв'язок

Ковалентний зв’язок може утворитися як між однаковими, так і між різними атомами. Однакові атоми, звичайно, однаково притягують електрони, отже, в молекулах простих речовин, утворених атомами неметалічних елементів, наприклад у молекулах фтору й водню, спільна електронна пара однаково притягується до обох атомів і належить їм обом однаковою мірою. Такий ковалентний зв’язок називають неполярним.

Атоми різних елементів притягують електрони з різною силою. Це призводить до зміщення спільної електронної пари в бік атома з більшою електронегативністю. Як наслідок на ньому з’являється надлишковий негативний заряд (б-), а на іншому атомі, навпаки, з’являється певний позитивний заряд (б+). Наприклад, у молекулі гідроген флуориду:


Такий ковалентний зв’язок називають полярним. За значеннями електронегативностей елементів (див. форзац 1) можна визначити тип ковалентного зв’язку: чим більшою є різниця електронегативностей (AEH), тим більш полярним є зв’язок (мал. 2.1).

Мал. 2.1. Залежність типу зв'язку від різниці електронегативностей елементів: а — ковалентний неполярний; б — ковалентний полярний; в — йонний

Йонний зв'язок

У речовинах з йонним зв’язком частинки не з’єднані жорстко одна з одною спільною електронною парою, а притягуються силами електростатичної взаємодії:

Хімічний зв'язок, що виникає в результаті притягання протилежно заряджених йонів, називають йонним.

Йонний зв’язок утворюється між атомами елементів зі значною різницею електронегативностей. Зазвичай він існує в речовинах, утворених типовими металічними та неметалічними елементами. Умовно вважають, що зв’язок є йонним, якщо різниця електронегативностей двох елементів більша за 2 (мал. 2.1, с. 13).


Будова твердих речовин та їхні властивості

Більшість речовин, що нас оточують, за звичайних умов перебувають у твердому агрегатному стані. За внутрішньою будовою й фізичними властивостями розрізняють два стани твердих речовин — аморфний і кристалічний (мал. 2.2).

Аморфні речовини не мають чіткої просторової структури, а утворені з невпорядковано розташованих частинок (атомів, молекул, йо-нів). За будовою аморфні речовини нагадують рідини.

Переважна більшість твердих речовин мають кристалічну будову. Кристалічний стан характеризується впорядкованим розташуванням частинок. У кристалічних речовинах частинки, з яких побудовані кристали, розміщені в просторі в чіткому порядку й утворюють просторові кристалічні ґратки.

Залежно від типу частинок, що утворюють кристал, та від типу хімічного зв’язку між ними розрізняють чотири типи кристалічних ґраток: металічні, йонні, молекулярні й атомні. Тип кристалічних ґраток значною мірою зумовлює фізичні властивості речовин (табл. 6).

Таблиця 6. Кристалічні ґратки та властивості речовин

Характеристика речовини

 

Тип кристалічних ґра

ток

Йонні

Молекулярні

Атомні

Тип хімічного зв’язку

Йонний

Ковалентний (полярний і неполярний) у молекулах та слабка взаємодія між молекулами

Ковалентний (полярний і неполярний)

Агрегатний стан за звичайних умов

Тверді речовини

Гази, рідини або легкоплавкі тверді речовини

Тверді речовини

Фізичні властивості

Температури плавлення та кипіння

Високі

Низькі

Дуже високі

Леткість

Нелеткі

Леткі, можуть мати запах

Нелеткі

Твердість,

пластичність

Тверді,

крихкі,

непластичні

Крихкі, неплас-тичні

Дуже тверді, не-пластичні, іноді крихкі

Здатність проводити електричний струм

У твердому стані не проводять, а розплави та розчини — проводять

У твердому стані не проводять, розчини деяких (наприклад, гідроген галогенідів) проводять

Більшість не проводять, деякі є провідниками (графіт) або напівпровідниками (германій)

Розчинність

Багато з них розчиняються у воді

Розчиняються у воді або в інших розчинниках

Не розчиняються у воді та в інших розчинниках

Речовини

Солі, гідроксиди та оксиди металічних елементів

Із ковалентним неполярним зв'язком: алмаз, графіт тощо; із ковалентним полярним: кварц, алюміній оксид

Контрольні запитання

13. Дайте визначення відомим вам типам хімічного зв'язку. Наведіть приклади речовин з різними типами хімічного зв'язку.

14. Який ковалентний зв'язок називають неполярним? полярним? Наведіть приклади сполук.

15. Як за значеннями електронегативності елементів, що містяться у складі речовин, можна відрізнити речовини з йонним зв'язком від речовин з ковалентним полярним зв'язком?

16. Сформулюйте дві відмінності йонного зв'язку від ковалентного.

17. Чим відрізняються кристалічні речовини від аморфних? Наведіть приклади кристалічних і аморфних речовин.

18. Перелічіть фізичні властивості, що характерні для речовин з кристалічними ґратками: а) йонними; б) молекулярними; в) атомними.

19. Назвіть тип хімічного зв'язку в речовинах з кристалічними ґратками: а) атомними; б) йонними; в) молекулярними.

Завдання для засвоєння матеріалу

20. Скільки електронних пар і неспарених електронів на зовнішньому енергетичному рівні атомів: а) Хлору; б) Сульфуру; в) Фосфору?

21. Назвіть по дві хімічні сполуки, в яких атоми Оксигену утворюють зв'язок: а) йонний; б) ковалентний.

22. Складіть електронні формули для молекул гідроген хлориду HCl, гідроген сульфіду H2S та амоніаку NH3. Скільки спільних і неподілених електронних пар містять атоми в кожній речовині?

23. Зобразіть схему утворення речовин з йонним зв'язком на прикладі калій флуориду.

24. Із наведеного переліку випишіть окремо сполуки, в яких хімічний зв'я

зок: а) ковалентний неполярний; б) ковалентний полярний; в) йонний. H2, HBr, Na2O, CaO, CO2, CO, O2, NO2, K3N, NH3, N2, NF3, F2, OF2, MgF2.

25. Із наведеного переліку випишіть окремо речовини, що у твердому агрегатному стані мають кристалічні ґратки: а) атомні; б) йонні; в) молекулярні.

CaBr2, O2, CuO, Br2, C (алмаз), NaNO3, HCl, Fe2(SO4)3, CO2, H2O.

26. Карборунд (силіцій карбід SiQ має температуру плавлення 2830 °С і за твердістю близький до алмазу. Який тип його кристалічних ґраток?

27. Ванілін — безбарвна кристалічна речовина з приємним запахом. Які кристалічні ґратки він має?

28. Певна безбарвна речовина добре розчиняється у воді й має високу температуру кипіння. Висловіть припущення щодо типу Ті кристалічних ґраток. Чи має ця речовина запах?






^