Химические реакции - проявление движения материи, когда между атомами образуются химические связи либо разрываются связи в исходных веществах и возникают новые в продуктах реакции.
Химическая связь - это совокупность сил, связывающих атомы, ионы или молекулы друг с другом в новые устойчивые образования: молекулы, сложные ионы, ассоциаты. Химическая связь - результат перекрывания электронных оболочек (орбиталей) атомов, на которых находятся электроны имеющие противоположно направленные спины.
Возникновение химических связей - процесс самопроизвольный, иначе в природе не существовало бы сложных молекул белков, нуклеиновых кислот и др. Причиной образования химической связи между частицами является уменьшение энергии системы. Образование любой химической связи всегда сопровождается выделением энергии, а ее разрыв всегда требует затраты энергии.
Энергия связи (Е св, кДж/моль) - энергия, которая выделяется в процессе образования связи и характеризует ее прочность.
Различают связь ковалентную (полярную и неполярную), ионную, металлическую, водородную.
Ковалентная связь - внутримолекулярная химическая связь, образованная за счет общей пары электронов двух атомов.
Ковалентная полярная связь образуется между атомами неметаллов, имеющих разную электроотрицательность: HCl, NH3, H2O
Ковалентная неполярная связь образуется между атомами элементов, имеющих одинаковую электроотрицательность: O2, N2, Cl2, H3C-CH3, H2C=CH2
Ковалентную связь можно классифицировать не только по степени полярности, но и по способу перекрывания атомных орбиталей.
- ковалентная связь, при образовании которой атомные орбитали перекрываются вдоль линии, соединяющей центры взаимодействующих атомов. Между каждой парой атомов может быть только одна o-связь. Одинарная связь - всегда o-связь.
- ковалентная связь, при образовании которой атомные орбитали перекрываются над и под линией, соединяющей центры взаимодействующих атомов (линией o-связи). п-Связь может только дополнять o-связь в двойной или тройной связи.
- ковалентная связь, возникающая при перекрывании всех четырех лепестков d-орбиталей, расположенных в параллельных плоскостях.
Различают два механизма образования ковалентной связи. При образовании связи по обменному механизму в формировании общей электронной пары от каждого атома участвуют и атомная орбиталь, и неспаренный электрон на этой орбитали:
Донорно-акцепторный механизм реализуется, когда один атом имеет неопределенную электронную пару, а другой атом может ее принять (имеет вакантную орбиталь):
Основные характеристики ковалентной связи
1. Кратность
Число общих электронных пар (э. п.) между соединяющимися атомами:
одна общая э. п. - одинарная связь
- H-H, C-C, H-Cl
две общие э. п. - двойная связь
- C=C, S=S
три общие э. п. - тройная связь
2. Длина связи
Расстояние между ядрами взаимодействующих атомов. Как правило, выражается в нм;
С-С - 0,154 нм
С=С - 0,134 нм
3. Валентный угол
Угол между линиями двух связей одного атома.
4. Насыщаемость
Обусловлена способностью атома образовывать определенное число ковалентных связей, что зависит от его электронной конфигурации. Число ковалентных связей - количественная мера валентности. Валентность - число ковалентных связей, образуемых одним атомом с другими атомами в молекуле. Валентность знака не имеет и определяется числом неспаренных электронов, неподеленными электронными парами, свободными орбиталями.
Насыщаемость связей атома углерода может быть равна 4, так как у возбужденном атоме углерода 4 неспаренных электрона. Поэтому атом углерода образует не более 4 связей: O=C=O.
5. Полярность
Полярная связь образуется между атомами элементов с разной электроотрицательностью. Мерой полярности связи служит дипольный момент:
Единица полярности связи - дебай:
Дипольный момент - векторная величина, вектор направлен к атому более электроотрицательного элемента. Если молекула двухатомная и ковалентная связь между атомами полярна, то и молекула полярна. Если молекула многоатомная, то ее полярность зависит от суммы векторов дипольных моментов связей.
Типы кристаллических решеток
1) Атомная
В узлах решетки находятся отдельные атомы, соединенные между собой прочными ковалентными связями.
Вещества обладают большой прочностью, твердостью, высокими температурами плавления и кипения, нерастворимы в воде.
Алмаз, графит, кремний, оксид кремния (IV).
2) Молекулярная
В узлах решетки находятся молекулы, связанные друг с другом слабыми межмолекулярными силами.
Вещества в обычных условиях являются газами, жидкостями или легкоплавкими твердыми веществами, плохо растворимы в воде, летучи.
Твердый углекислый газ ("сухой лед"), аммиак, хлороводород, галогены, большинство органических соединений: этанол, глюкоза и др.
3) Ионная
В узлах решетки находятся разноименно заряженные атомные или молекулярные ионы, прочно связанные между собой силами электростатического притяжения.
Вещества тугоплавки, малолетучи, без запаха, часто хорошо растворимы в воде, в твердом состоянии не проводят электрический ток, так как в ионных кристаллах нет свободных электронов, а сами ионы не могут свободно перемещаться по кристаллу, в растворе электропроводны.
Основные оксиды, щелочи, соли.
4) Металлическая
В узлах решетки находятся нейтральные и ионизированные атомы, окруженные "электронным газом", т.е. свободными электронами.
Вещества обладают высокой электро-, теплопроводностью, ковкостью, металлическим блеском. Переходные металлы имеют высокие температуры плавления, кипения и плотность; металлы главных подгрупп - более легкие, имеют более низкие температуры плавления и кипения.
Металлы.
Приглашаю к участию в подготовке к экзаменам, также помогаю разобраться в школьной программе. В шапке профиля указаны все контакты.
