Всички метали имат такива характеристики като:

Малък брой електрони на външно енергийно ниво (с изключение на някои изключения, които могат да имат 6,7 и 8);

Голям атомен радиус;

Ниска енергия на йонизация.

Всичко това допринася за лесното отделяне на външните несдвоени електрони от ядрото. В този случай атомът има много свободни орбитали. Схемата за образуване на метална връзка просто ще покаже припокриването на множество орбитални клетки от различни атоми помежду си, които в резултат на това образуват общо вътрешно кристално пространство. В него се подават електрони от всеки атом, които започват да се скитат свободно наоколо различни частирешетка. Периодично всеки от тях се свързва с йон на кристално място и го превръща в атом, след което се отделя отново, образувайки йон.

Поради това, металната връзка е връзка между атоми, йони и свободни електрони в общ метален кристал. Електронен облак, който се движи свободно в структурата, се нарича "електронен газ". Те обясняват мнозинството физични свойстваметали и техните сплави.

Как точно се осъществява метална химическа връзка? Има различни примери. Нека се опитаме да разгледаме парче литий. Дори да вземете размера на грахово зърно, ще има хиляди атоми. Нека си представим, че всеки от тези хиляди атоми дарява своя единствен валентен електрон в общото кристално пространство. Освен това, познавайки електронната структура на даден елемент, можете да видите броя на празните орбитали. Литият ще има 3 от тях (р-орбитали на второто енергийно ниво). Три за всеки атом от десетки хиляди - това е общото пространство вътре в кристала, в което "електронният газ" се движи свободно.

Вещество с метална връзка винаги е силно. В крайна сметка електронният газ не позволява на кристала да се срути, а само измества слоевете и незабавно го възстановява. Той блести, има определена плътност (най -често висока), топимост, пластичност и пластичност.

Къде другаде се реализира металната връзка? Примери за вещества:

Метали под формата на прости конструкции;

Всички метални сплави помежду си;

Всички метали и техните сплави са в течно и твърдо състояние.

Конкретни примери могат да бъдат цитирани просто невероятно количество, тъй като металите в периодична системаповече от 80!

Механизмът на образуване в общ изгледизразено със следната нотация: Ме 0 - e - ↔ Ме n +. От диаграмата става ясно кои частици присъстват в металния кристал.

Всеки метал е способен да дарява електрони, превръщайки се в положително зареден йон.

Например желязо: Fe 0 -2e - = Fe 2+

Къде отиват отделените отрицателно заредени частици - електрони? Минусът винаги е привлечен от плюс. Електроните са привлечени от друг йон (положително зареден) на желязото в кристалната решетка: Fe 2+ + 2e - = Fe 0

Йонът става неутрален атом. И този процес се повтаря многократно.

Оказва се, че свободните електрони на желязото са вътре постоянно движениев целия обем на кристала, отчупвайки се и се прикрепя към йони в решетъчните места. Друго име на това явление е делокализиран електронен облак... Терминът "делокализиран" означава безплатен, не приложен.

Теми USE кодификатор: Ковалентна химическа връзка, нейните разновидности и механизми на образуване. Характеристики на ковалентната връзка (полярност и енергия на връзката). Йонна връзка. Метална връзка. Водородна връзка

Вътремолекулни химични връзки

Първо, помислете за връзките, които възникват между частици в молекулите. Такива връзки се наричат вътремолекулен.

Химическа връзка между атомите химични елементиима електростатичен характер и се образува от взаимодействия на външни (валентни) електрони, в по -голяма или по -малка степен държани от положително заредени ядрасвързани атоми.

Ключовата концепция тук е ЕЛЕКТРИЧЕСКА НЕГАТИВНОСТ. Тя определя типа химическа връзкамежду атомите и свойствата на тази връзка.

Способността на атома да привлича (задържа) външен(валентност) електрони... Електроотрицателността се определя от степента на привличане на външни електрони към ядрото и зависи главно от радиуса на атома и заряда на ядрото.

Електроотрицателността е трудно да се определи еднозначно. Л. Полинг съставя таблица на относителните електроотрицателности (въз основа на енергиите на връзката на двуатомните молекули). Най -електроотрицателният елемент е флуорсъс значението 4 .

Важно е да се отбележи, че в различни източници можете да намерите различни скали и таблици със стойности на електроотрицателност. Това не трябва да се плаши, тъй като играе роля в образуването на химическа връзка атоми и е почти същото във всяка система.

Ако един от атомите в химическата връзка A: B привлича електрони по -силно, тогава електронната двойка се измества към нея. Колкото повече разлика в електроотрицателносттаатоми, колкото повече се измества електронната двойка.

Ако стойностите на електроотрицателността на взаимодействащите атоми са равни или приблизително равни: EO (A) ≈EO (B), тогава общата електронна двойка не се измества към нито един от атомите: О: Б... Тази връзка се нарича ковалентен неполярен.

Ако електроотрицателността на взаимодействащите атоми се различава, но не много (разликата в електроотрицателността е около 0,4 до 2: 0,4<ΔЭО<2 ), тогава електронната двойка се измества към един от атомите. Тази връзка се нарича ковалентен полярен .

Ако електроотрицателността на взаимодействащите атоми се различава значително (разликата в електроотрицателността е по -голяма от 2: ΔEO> 2), тогава един от електроните се прехвърля почти напълно към другия атом, с образуването йони... Тази връзка се нарича йонна.

Основните видове химически връзки са - ковалентен, йоннаи металкомуникация. Нека ги разгледаме по -подробно.

Ковалентна химическа връзка

Ковалентна връзка – това е химическа връзка образуван от образуване на обща електронна двойка A: B ... Освен това два атома припокриванеатомни орбитали. Ковалентна връзка се образува чрез взаимодействие на атоми с малка разлика в електроотрицателността (като правило, между два неметала) или атоми на един елемент.

Основни свойства на ковалентните връзки

• фокус,
• насищане,
• полярност,
• поляризуемост.

Тези свързващи свойства влияят върху химичните и физичните свойства на веществата.

Посока на комуникация характеризира химическата структура и форма на веществата. Ъглите между две връзки се наричат ​​ъгли на свързване. Например, във водна молекула ъгълът на връзката Н-О-Н е 104,45 о, следователно молекулата на водата е полярна, а в молекулата на метана ъгълът на връзката Н-С-Н е 108 о 28 ′.

Насищане Това е способността на атомите да образуват ограничен брой ковалентни химични връзки. Броят на връзките, които един атом може да образува, се нарича.

Полярноствръзката възниква от неравномерното разпределение на електронната плътност между два атома с различна електроотрицателност. Ковалентните връзки се делят на полярни и неполярни.

Поляризация връзките са способността на свързващите електрони да се изместват под въздействието на външно електрическо поле(по -специално електрическото поле на друга частица). Поляризацията зависи от подвижността на електроните. Колкото по -далеч е електронът от ядрото, толкова е по -подвижен и съответно молекулата е по -поляризуема.

Ковалентна неполярна химическа връзка

Има 2 вида ковалентни връзки - POLARи НЕПОЛЯРНИ .

Пример . Помислете за структурата на молекулата на водорода H 2. Всеки водороден атом на външното енергийно ниво носи 1 недвоен електрон. За показване на атома използваме структурата на Луис - това е диаграма на структурата на външното енергийно ниво на атома, когато електроните се означават с точки. Моделите на точкова структура на Луис са полезни при работа с елементи от втория период.

Х. +. H = H: H

По този начин молекулата на водорода има една обща електронна двойка и една химическа връзка H - H. Тази електронна двойка не се измества към нито един от водородните атоми, тъй като електроотрицателността на водородните атоми е същата. Тази връзка се нарича ковалентен неполярен .

Ковалентна неполярна (симетрична) връзка Е ковалентна връзка, образувана от атоми с еднаква електроотрицателност (като правило, същите неметали) и следователно с равномерно разпределение на електронната плътност между ядрата на атомите.

Диполният момент на неполярните връзки е 0.

Примери за: Н2 (Н-Н), О2 (О = О), S8.

Ковалентна полярна химическа връзка

Ковалентна полярна връзка Това е ковалентна връзка, която възниква между атоми с различна електроотрицателност (обикновено, различни неметали) и се характеризира с изместванеобща електронна двойка към по -електроотрицателен атом (поляризация).

Електронната плътност се измества към по -електроотрицателен атом - следователно върху него възниква частичен отрицателен заряд (δ-) и частичен положителен заряд (δ +, делта +) възниква върху по -малко електроотрицателен атом.

Колкото по -голяма е разликата в електроотрицателността на атомите, толкова по -голяма е полярноствръзки и много повече диполен момент ... Допълнителни сили на привличане действат между съседните молекули и заряди с противоположен знак, което се увеличава силакомуникация.

Полярността на връзката влияе върху физичните и химичните свойства на съединенията. Реакционните механизми и дори реактивността на съседните връзки зависят от полярността на връзката. Полярността на връзката често определя полярност на молекулатаи по този начин пряко засяга физическите свойства като точка на кипене и точка на топене, разтворимост в полярни разтворители.

Примери: HCI, CO 2, NH 3.

Механизми на образуване на ковалентна връзка

Ковалентната химическа връзка може да възникне чрез 2 механизма:

1. Механизъм за обмен образуването на ковалентна химическа връзка е, когато всяка частица осигурява един недвоен електрон за образуването на обща електронна двойка:

А . + . B = A: B

2. образуването на ковалентна връзка е механизъм, при който една от частиците осигурява единична електронна двойка, а другата частица осигурява свободна орбитала за тази електронна двойка:

О: + B = A: B

В този случай един от атомите осигурява самотна електронна двойка ( донор), а друг атом осигурява свободна орбитала за тази двойка ( акцептор). В резултат на образуване на връзки и двете електронна енергия намалява, т.е. той е полезен за атомите.

Ковалентна връзка, образувана от донорно-акцепторния механизъм не е различнов свойства от други ковалентни връзки, образувани от обменния механизъм. Образуването на ковалентна връзка чрез донорно-акцепторния механизъм е характерно за атомите с голям брой електрони на външното енергийно ниво (донори на електрони), или обратното, с много малък брой електрони (акцептори на електрони). Валентните възможности на атомите са разгледани по -подробно в съответния раздел.

Образува се ковалентна връзка чрез донорно-акцепторния механизъм:

- в молекула въглероден окис CO(връзката в молекулата е тройна, 2 връзки се образуват чрез обменния механизъм, едната от донорно-акцепторния механизъм): C≡O;

- v амониев йон NH 4 +, в йони органични амини, например, в метиламониевия йон CH3 -NH2 +;

- v сложни съединения, химическата връзка между централните атоми и лигандните групи, например в натриев тетрахидроксоалуминат Na, връзката между алуминиеви и хидроксидни йони;

- v азотна киселина и нейните соли- нитрати: HNO 3, NaNO 3, в някои други азотни съединения;

- в молекула озонО 3.

Основни характеристики на ковалентната връзка

Обикновено между неметалните атоми се образува ковалентна връзка. Основните характеристики на ковалентната връзка са дължина, енергия, кратност и посока.

Множественост на химическата връзка

Множественост на химическата връзка - това е броят на общите електронни двойки между два атома в съединението... Множеството на връзката може лесно да се определи от стойността на атомите, които образуват молекулата.

Например , в молекулата на водорода Н 2 кратността на връзката е равна на 1, тъй като всеки водород има само 1 недвоен електрон на ниво външна енергия, следователно се образува една обща електронна двойка.

В кислородната молекула О 2 множеството на връзките е 2, тъй като всеки атом на външното енергийно ниво има 2 несдвоени електрона: O = O.

В азотната молекула N 2 множеството на връзките е 3, тъй като между всеки атом има 3 несдвоени електрона на външно енергийно ниво и атомите образуват 3 общи електронни двойки N≡N.

Дължина на ковалентната връзка

Дължина на химическата връзка Е разстоянието между центровете на ядрата на атомите, които образуват връзката. Определя се чрез експериментални физични методи. Дължината на връзката може да бъде оценена приблизително според правилото за адитивност, според което дължината на връзката в молекулата АВ е приблизително равна на половината сума на дължините на връзките в молекулите А2 и В2:

Дължината на химическата връзка може да бъде приблизително оценена по радиусите на атомитеобразуване на връзка, или по честотата на комуникациятаако радиусите на атомите не са много различни.

С увеличаване на радиусите на атомите, образуващи връзка, дължината на връзката ще се увеличи.

Например

С увеличаване на множеството на връзката между атомите (чиито атомни радиуси не се различават или се различават незначително), дължината на връзката ще намалее.

Например ... В поредицата: C - C, C = C, C≡C, дължината на връзката намалява.

Комуникационна енергия

Енергията на връзката е мярка за силата на химическата връзка. Комуникационна енергия се определя от енергията, необходима за скъсване на връзка и премахване на атомите, които образуват тази връзка на безкрайно голямо разстояние един от друг.

Ковалентната връзка е много издръжлив.Енергията му варира от няколко десетки до няколкостотин kJ / mol. Колкото по -висока е енергията на свързване, толкова по -голяма е силата на връзката и обратно.

Силата на химическата връзка зависи от дължината на връзката, полярността на връзката и множеството на връзката. Колкото по -дълга е химическата връзка, толкова по -лесно е тя да се разруши и колкото по -ниска е енергията на връзката, толкова по -ниска е нейната здравина. Колкото по -къса е химическата връзка, толкова по -силна е тя и енергията на връзката е по -голяма.

Например, в поредицата от съединения HF, HCl, HBr, отляво надясно, силата на химическата връзка намаляваот дължината на връзката се увеличава.

Йонна химическа връзка

Йонна връзка Е химическа връзка, базирана на електростатично привличане на йони.

Йонасе образуват в процеса на приемане или отказване на електрони от атомите. Например, атомите на всички метали задържат слабо електроните на нивото на външната енергия. Следователно металните атоми се характеризират с възстановителни свойства- способността да се даряват електрони.

Пример. Натриевият атом съдържа 1 електрон на 3 -то енергийно ниво. Отказвайки го лесно, натриевият атом образува много по -стабилен Na + йон с електронната конфигурация на благородния неонов газ Ne. Натриевият йон съдържа 11 протона и само 10 електрона, така че общият заряд на йона е -10 + 11 = +1:

+11Na) 2) 8) 1 - 1д = +11 Na +) 2 ) 8

Пример. Хлорният атом на външното енергийно ниво съдържа 7 електрона. За да придобие конфигурацията на стабилен инертен аргонов атом Ar, хлорът трябва да прикачи 1 електрон. След свързването на електрон се образува стабилен хлорен йон, състоящ се от електрони. Общият заряд на йона е -1:

+17Кл) 2) 8) 7 + 1д = +17 Кл — ) 2 ) 8 ) 8

Забележка:

• Свойствата на йони са различни от свойствата на атомите!
• Стабилните йони могат да се образуват не само атоми, но също групи атоми... Например: амониев йон NH 4 +, сулфатен йон SO 4 2- и др. Химическите връзки, образувани от такива йони, също се считат за йонни;
• Йонната връзка, като правило, се образува помежду си металии неметали(групи неметали);

Получените йони се привличат от електрическо привличане: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

Нека обобщим разграничение между типове ковалентна и йонна връзка:

Метална връзка Това е връзка, която се формира относително свободни електронимежду метални йониобразувайки кристална решетка.

Металните атоми на външното енергийно ниво обикновено са разположени един до три електрона... Радиусите на металните атоми по правило са големи - следователно металните атоми, за разлика от неметалите, доставят външни електрони доста лесно, т.е. са силни редуциращи агенти.

Като даряват електрони, металните атоми се превръщат положително заредени йони ... Отделените електрони са относително свободни ходмежду положително заредени метални йони. Между тези частици има връзкаот споделени електрони държат слоестите метални катиони заедно , като по този начин се създава достатъчно силен метална кристална решетка ... В този случай електроните се движат непрекъснато хаотично, т.е. постоянно се появяват нови неутрални атоми и нови катиони.

Междумолекулни взаимодействия

Отделно си струва да се обмислят взаимодействията, които възникват между отделните молекули в дадено вещество - междумолекулни взаимодействия ... Междумолекулните взаимодействия са вид взаимодействие между неутрални атоми, при което не се появяват нови ковалентни връзки. Силите на взаимодействие между молекулите са открити от ван дер Ваалс през 1869 г. и са кръстени на него Силите на Ван Дар Ваалс... Силите на ван дер Ваалс са разделени на ориентация, индукция и разпръскващ ... Енергията на междумолекулните взаимодействия е много по -малка от енергията на химическата връзка.

Ориентационни сили на привличане възникват между полярни молекули (дипол-диполно взаимодействие). Тези сили възникват между полярните молекули. Индукционни взаимодействия Дали взаимодействието между полярна молекула и неполярна. Неполярна молекула е поляризирана поради действието на полярна, която генерира допълнително електростатично привличане.

Специален вид междумолекулно взаимодействие са водородните връзки. - това са междумолекулни (или вътремолекулни) химични връзки, които възникват между молекули, в които има силно полярни ковалентни връзки - H-F, H-O или H-N... Ако в молекулата има такива връзки, тогава между молекулите ще има допълнителни сили на гравитацията .

Механизъм на формиране водородната връзка е частично електростатична и частично донорно -акцепторна. В този случай донорът на електронната двойка е атомът на силно електроотрицателен елемент (F, O, N), а акцепторът е водородните атоми, свързани с тези атоми. Водородната връзка се характеризира с фокус в космоса и насищане.

Водородната връзка може да се обозначи с точки: Н ··· О. Колкото по -голяма е електроотрицателността на атома, комбиниран с водород, и колкото по -малък е неговият размер, толкова по -силна е водородната връзка. Той е характерен предимно за съединения флуор с водород а също и към кислород с водород , по-малко азот с водород .

Водородните връзки възникват между следните вещества:

— водороден флуорид HF(газ, разтвор на флуороводород във вода - флуороводородна киселина), вода H 2 O (пара, лед, течна вода):

— разтвор на амоняк и органични амини- между молекулите на амоняка и водата;

— органични съединения, в които O-H или N-H се свързват: алкохоли, карбоксилни киселини, амини, аминокиселини, феноли, анилин и неговите производни, протеини, разтвори на въглехидрати - монозахариди и дизахариди.

Водородната връзка влияе върху физичните и химичните свойства на веществата. По този начин допълнителното привличане между молекулите затруднява кипенето на веществата. За вещества с водородни връзки се наблюдава необичайно повишаване на точката на кипене.

Например като правило с увеличаване на молекулното тегло се наблюдава повишаване на точката на кипене на веществата. Въпреки това, в редица вещества H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Teне наблюдаваме линейна промяна в точките на кипене.

А именно, при необичайно висока точка на кипене на водата - не по -малко от -61 o C, както ни показва правата линия, но много повече, +100 o C. Тази аномалия се обяснява с наличието на водородни връзки между молекулите на водата. Следователно, при нормални условия (0-20 ° C) водата е течностпо фазово състояние.

Изключително рядко химикалите се състоят от отделни, несвързани атоми от химични елементи. Само малък брой газове, наречени благородни газове, имат такава структура при нормални условия: хелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. По -често химичните вещества не се състоят от разпръснати атоми, а от техните асоциации в различни групи. Такива асоциации на атоми могат да наброяват няколко единици, стотици, хиляди или дори повече атоми. Силата, която поддържа тези атоми в състава на такива групи, се нарича химическа връзка.

С други думи, можем да кажем, че химическата връзка е взаимодействие, което осигурява връзка между отделните атоми в по -сложни структури (молекули, йони, радикали, кристали и т.н.).

Причината за образуването на химическа връзка е, че енергията на по -сложните структури е по -малка от общата енергия на отделните атоми, които я образуват.

Така че, по -специално, ако по време на взаимодействието на X и Y атоми се образува молекула XY, това означава, че вътрешната енергия на молекулите на това вещество е по -ниска от вътрешната енергия на отделните атоми, от които е образувана:

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

Поради тази причина, когато между отделните атоми се образуват химически връзки, се отделя енергия.

Образуването на химически връзки се осъществява от електроните на външния електронен слой с най -ниска енергия на свързване с ядрото, т.нар. валентност... Например в бора това са електрони с 2 енергийни нива - 2 електрона за 2 с-орбитали и 1 на 2 стр-орбитали:

Когато се образува химическа връзка, всеки атом се стреми да получи електронна конфигурация от атоми от благородни газове, т.е. така че във външния му електронен слой има 8 електрона (2 за елементите от първия период). Това явление се нарича правило на октетите.

Постигането на електронна конфигурация на благороден газ чрез атоми е възможно, ако първоначално единичните атоми правят част от техните валентни електрони, общи за другите атоми. В този случай се образуват общи електронни двойки.

В зависимост от степента на социализация на електроните могат да се разграничат ковалентни, йонни и метални връзки.

Ковалентна връзка

Ковалентна връзка възниква най -често между атомите на неметални елементи. Ако атомите на неметали, които образуват ковалентна връзка, принадлежат към различни химични елементи, такава връзка се нарича ковалентна полярна връзка. Причината за това име се крие във факта, че атомите на различни елементи също имат различна способност да привличат обща електронна двойка. Очевидно това води до изместване на общата електронна двойка към един от атомите, в резултат на което върху него се образува частичен отрицателен заряд. От своя страна на другия атом се образува частичен положителен заряд. Например, в молекула на хлороводород, електронна двойка се измества от водороден атом към хлорен атом:

Примери за вещества с ковалентна полярна връзка:

СCl 4, H 2 S, CO 2, NH 3, SiO 2 и др.

Между атомите на неметали от същия химичен елемент се образува ковалентна неполярна връзка. Тъй като атомите са идентични, способността им да изтеглят споделени електрони е еднаква. В тази връзка изместването на електронната двойка не се наблюдава:

Горният механизъм за образуване на ковалентна връзка, когато и двата атома осигуряват електрони за образуването на общи електронни двойки, се нарича обмен.

Съществува и донорно-акцепторен механизъм.

Когато се образува ковалентна връзка от донорно-акцепторния механизъм, се образува обща електронна двойка поради напълнената орбитала на един атом (с два електрона) и празната орбитала на друг атом. Атом, осигуряващ самотна електронна двойка, се нарича донор, а атом със свободна орбитала се нарича акцептор. Атомите със сдвоени електрони действат като донори на електронни двойки, например N, O, P, S.

Например, според донорно-акцепторния механизъм, четвъртата ковалентна N-H връзка се образува в амониевия катион NH 4 +:

В допълнение към полярността, ковалентните връзки се характеризират и с енергия. Енергията на връзката е минималната енергия, необходима за разкъсване на връзка между атомите.

Енергията на свързване намалява с увеличаване на радиусите на свързаните атоми. Тъй като, както знаем, атомните радиуси се увеличават надолу по подгрупи, може например да се заключи, че силата на халоген-водородната връзка се увеличава в серията:

Здравей< HBr < HCl < HF

Също така енергията на връзката зависи от нейната множественост - колкото по -голяма е кратността на връзката, толкова повече е нейната енергия. Множеството на връзката се отнася до броя на общите електронни двойки между два атома.

Йонна връзка

Йонната връзка може да се разглежда като граничен случай на ковалентната полярна връзка. Ако при ковалентно-полярна връзка общата електронна двойка е частично изместена до една от двойката атоми, то при йонна тя е почти напълно „отдадена“ на един от атомите. Атомът, дарил електрона (ите), придобива положителен заряд и става катион, а атомът, който е взел електроните от него, придобива отрицателен заряд и става анион.

По този начин, йонна връзка е връзка, образувана поради електростатичното привличане на катиони към аниони.

Образуването на този тип връзка е характерно за взаимодействието на атоми от типични метали и типични неметали.

Например, калиев флуорид. Калиевият катион се получава в резултат на абстрахирането на един електрон от неутралния атом, а флуорният йон се образува, когато един електрон е прикрепен към флуорния атом:

Между получените йони възниква сила на електростатично привличане, в резултат на което се образува йонно съединение.

По време на образуването на химическа връзка електроните от натриевия атом преминават към хлорния атом и се образуват противоположно заредени йони, които имат пълно външно енергийно ниво.

Установено е, че електроните от металния атом не са напълно отделени, а само изместени към хлорния атом, както при ковалентна връзка.

Повечето бинарни съединения, които съдържат метални атоми, са йонни. Например оксиди, халогениди, сулфиди, нитриди.

Йонна връзка възниква и между прости катиони и прости аниони (F -, Cl -, S 2-), както и между прости катиони и сложни аниони (NO 3 -, SO 4 2-, PO 4 3-, OH -) . Следователно йонните съединения включват соли и основи (Na 2 SO 4, Cu (NO 3) 2, (NH 4) 2 SO 4), Ca (OH) 2, NaOH)

Метална връзка

Този вид връзка се образува в металите.

Атомите на всички метали имат електрони във външния електронен слой, които имат ниска енергия на свързване с атомното ядро. За повечето метали процесът на загуба на външни електрони е енергийно благоприятен.

Предвид такова слабо взаимодействие с ядрото, тези електрони в металите са много подвижни и във всеки метален кристал непрекъснато протича следният процес:

М 0 - ne - = M n +,

където M 0 е неутрален метален атом и M n + катион от същия метал. Фигурата по -долу показва илюстрация на протичащите процеси.

Тоест електроните "се носят" по металния кристал, отделяйки се от един метален атом, образувайки катион от него, присъединявайки се към друг катион, образувайки неутрален атом. Това явление се нарича „електронен вятър“, а наборът от свободни електрони в кристал на неметален атом се нарича „електронен газ“. Този тип взаимодействие между металните атоми се нарича метална връзка.

Водородна връзка

Ако водороден атом във всяко вещество е свързан с елемент с висока електроотрицателност (азот, кислород или флуор), такова вещество се характеризира с такова явление като водородна връзка.

Тъй като водородният атом е свързан с електроотрицателен атом, частичен положителен заряд се образува върху водородния атом, а частичен отрицателен заряд върху електроотрицателния атом. В тази връзка става възможно електростатично привличане между частично положително заредения водороден атом на една молекула и електроотрицателния атом на друга. Например, за молекулите на водата се наблюдава водородна връзка:

Водородната връзка обяснява необичайно високата точка на топене на водата. В допълнение към водата, силни водородни връзки се образуват и в вещества като флуороводород, амоняк, кислородсъдържащи киселини, феноли, алкохоли и амини.

Метална връзка. Свойства на метални връзки.

Металната връзка е химическа връзка, причинена от наличието на относително свободни електрони. Характерно е както за чистите метали, така и за техните сплави и интерметални съединения.

Механизъм с метална връзка

Положителните метални йони са разположени във всички възли на кристалната решетка. Между тях валентните електрони, отделени от атомите по време на образуването на йони, се движат произволно, като молекули на газ. Тези електрони действат като цимент, задържайки положителните йони заедно; в противен случай решетката би се разпаднала под действието на отблъскващите сили между йони. В същото време електроните се задържат от йони в кристалната решетка и не могат да я напуснат. Силите на свързване не са локализирани или насочени. Поради тази причина в повечето случаи се появяват високи координационни числа (например 12 или 8). Когато два метални атома се съберат, орбитали на външните им обвивки се припокриват, за да образуват молекулни орбитали. Ако третият атом е подходящ, орбитата му се припокрива с орбитали на първите два атома, което дава друга молекулна орбитала. Когато има много атоми, възникват огромен брой триизмерни молекулни орбитали, простиращи се във всички посоки. Поради многократното припокриване на орбитали, валентните електрони на всеки атом се влияят от много атоми.

Характерни кристални решетки

Повечето метали образуват една от следните силно симетрични плътно опаковани решетки: кубична, центрирана по тялото, кубична в центъра на лицето и шестоъгълна.

В кубична телецентрирана решетка (BCC) атомите са разположени във върховете на куба и един атом в центъра на обема на куба. Металите имат кубична телецентрирана решетка: Pb, K, Na, Li, β-Ti, β-Zr, Ta, W, V, α-Fe, Cr, Nb, Ba и др.

В кубична решетка, центрирана на лице (FCC), атомите са разположени във върховете на куба и в центъра на всяка страна. Металите от този тип имат решетка: α-Ca, Ce, α-Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, γ-Fe, Cu, α-Co и др.

В шестоъгълна решетка атомите са разположени във върховете и центъра на шестоъгълните основи на призмата, а три атома са разположени в средната равнина на призмата. Металите имат такава опаковка от атоми: Mg, α-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, β-Co, Be, β-Ca и др.

Други имоти

Свободно движещите се електрони осигуряват висока електрическа и топлопроводимост. Веществата с метална връзка често съчетават здравина с пластичност, тъй като когато атомите се изместват един спрямо друг, връзките не се разрушават. Металният аромат също е важно свойство.

Металите провеждат топлина и електричество добре, те са достатъчно здрави, могат да се деформират без разрушаване. Някои метали са пластични (могат да бъдат ковани), някои са вискозни (могат да бъдат извадени от тел). Тези уникални свойства се обясняват със специален вид химическа връзка, която свързва металните атоми един с друг - метална връзка.

Металите в твърдо състояние съществуват под формата на кристали на положителни йони, сякаш „плават“ в морето от електрони, свободно движещи се между тях.

Металната връзка обяснява свойствата на металите, по -специално тяхната здравина. Под действието на деформиращата сила металната решетка може да промени формата си без напукване, за разлика от йонните кристали.

Високата топлопроводимост на металите се обяснява с факта, че ако парче метал се нагрява от едната страна, кинетичната енергия на електроните ще се увеличи. Това увеличение на енергията ще се разпространява в "електронното море" в цялата проба с голяма скорост.

Електрическата проводимост на металите също става ясна. Ако се приложи потенциална разлика към краищата на метална проба, облакът от делокализирани електрони ще се измести в посока на положителен потенциал: този поток от електрони, движещи се в една посока, е познат електрически ток.

Метална връзка. Свойства на метални връзки. - понятие и видове. Класификация и характеристики на категорията "Метална връзка. Свойства на метална връзка." 2017, 2018.

Целта на урока

• Дайте представа за металната химическа връзка.

• Научете се да записвате образуването на метална връзка.

• Запознайте се с физичните свойства на металите.

• Научете се да различавате ясно типовете химически връзки .

Цели на урока

• Научете как те си взаимодействат помежду си метални атоми

• Определете как металната връзка влияе върху свойствата на образуваните от нея вещества

Основни условия:

• Електроотрицателност - химичното свойство на атома, което е количествена характеристика на способността на атома в молекулата да привлича общи електронни двойки към себе си.
• Химическа връзка - явлението взаимодействие на атомите, дължащо се на припокриване на електронни облаци на взаимодействащи атоми.
• Метална връзка - Това е връзка в металите между атоми и йони, образувана поради социализацията на електроните.
• Ковалентна връзка - химическа връзка, образувана чрез припокриване на двойка валентни електрони. Електроните, които осигуряват връзката, се наричат ​​обща електронна двойка. Има 2 вида: полярни и неполярни.
• Йонна връзка - химическа връзка, която се образува между атомите на неметали, при която общата електронна двойка отива към атом с по-голяма електроотрицателност. В резултат на това атомите се привличат като противоположно заредени тела.
• Водородна връзка - химическа връзка между електроотрицателен атом и водороден атом Н, ковалентно свързан с друг електроотрицателен атом. N, O или F могат да действат като електроотрицателни атоми. Водородните връзки могат да бъдат междумолекулни или вътремолекулни.

  ПО ВРЕМЕ НА УРОКОВЕТЕ

Метална химическа връзка

Идентифицирайте елементите, които са в грешната "опашка". Защо?
Ca Fe P K Al Mg Na
Кои елементи от таблицата Менделеевсе наричат ​​метали?
Днес ще разберем какви свойства имат металите и как те зависят от връзката, която се образува между металните йони.
Като начало, нека си спомним местоположението на металите в периодичната система?
Всички знаем, че металите обикновено не съществуват под формата на изолирани атоми, а под формата на буца, слитък или метален продукт. Нека да разберем какво събира метални атоми в интегрален обем.

В примера виждаме парче злато. И между другото, златото е уникален метал. С помощта на коване от чисто злато можете да направите фолио с дебелина 0,002 мм! Такъв тънък лист фолио е почти прозрачен и има зелен оттенък в лумена. В резултат на това от златен слитък с размерите на кибритена кутия можете да получите тънко фолио, което да покрива зоната на тенис корта.
Химически всички метали се характеризират с лекотата на отказване от валентни електрони и в резултат на това образуването на положително заредени йони и проявяват само положително окисление. Ето защо свободните метали са редуциращи агенти. Обща черта на металните атоми е големият им размер спрямо неметали. Външните електрони се намират на голямо разстояние от ядрото и следователно са слабо свързани с него, поради което лесно се откъсват.
Атомите на голям брой метали на външното ниво имат малък брой електрони - 1,2,3. Тези електрони лесно се откъсват и металните атоми стават йони.
Ме0 - n ē ⇆ Мъже +
метални атоми - външни електрони обикаля, метални йони

Така отделените електрони могат да се придвижват от един йон в друг, тоест те стават свободни и като че ли ги свързват в едно цяло.Поради това се оказва, че всички отделени електрони са общи, тъй като е невъзможно за да разберете кой електрон принадлежи към кой от металните атоми.
Електроните могат да се комбинират с катиони, след това временно се образуват атоми, от които електроните след това се откъсват от смъркане. Този процес протича непрекъснато и без прекъсване. Оказва се, че в по -голямата част от металните атоми непрекъснато се трансформират в йони и обратно. В този случай малък брой общи електрони свързват голям брой метални атоми и йони. Но е важно броят на електроните в даден метал да е равен на общия заряд на положителни йони, тоест да се окаже, че металът като цяло остава електрически неутрален.
Този процес е представен като модел - металните йони са в облак от електрони. Такъв електронен облак се нарича "електронен газ".

Например, на тази снимка виждаме как електроните се движат сред неподвижните йони вътре в кристалната решетка на метала.

Ориз. 2. Електронно движение

За да разберем по -добре какво е електронен газ и как се държи при химични реакции на различни метали, ще гледаме интересно видео. (златото в този видеоклип се посочва изключително като цвят!)

Сега можем да запишем определението: метална връзка е връзка в метали между атоми и йони, образувана от социализацията на електроните.

Нека сравним всички видове връзки, които познаваме, и да ги поправим, за да ги различим по -добре, за това ще гледаме видеоклипа.

Металната връзка се среща не само в чисти метали, но и характерна за смеси от различни метали, сплави в различни агрегатни състояния.
Металната връзка е важна и определя основните свойства на металите
- електрическа проводимост - нарушено движение на електрони в обема на метала. Но с малка потенциална разлика, така че електроните да се движат подредено. Металите с най -добра проводимост са Ag, Cu, Au, Al.
- пластичност
Връзките между металните слоеве не са много значими, това позволява на слоевете да се преместват под натоварване (да деформират метала, без да го счупят). Най -добрите деформируеми метали (меки) Au, Ag, Cu.
- метален блясък
Електронният газ отразява почти всички светлинни лъчи. Ето защо чистите метали блестят толкова много и най -често са сиви или бели на цвят. Метали, които са най -добрите отражатели Ag, Cu, Al, Pd, Hg

Домашна работа

Упражнение 1
Изберете формули на вещества, които имат
а) ковалентна полярна връзка: Cl2, KCl, NH3, O2, MgO, CCl4, SO2;
б) с йонна връзка: HCl, KBr, P4, H2S, Na2O, CO2, CaS.
Упражнение 2
Зачеркнете ненужното:
а) CuCl2, Al, MgS
б) N2, HCl, O2
в) Ca, CO2, Fe
г) MgCl2, NH3, H2

Метален натрий, метален литий и други алкални метали променят цвета на пламъка. Литиевият метал и неговите соли придават на огъня червен цвят, металните натриеви и натриеви соли - жълти, метален калий и солите му - лилави, а рубидий и цезий - също лилав, но по -светъл.

Ориз. 4. Парче метален литий

Ориз. 5. Оцветяване на пламъка с метали

Литий (Li). Литиевият метал, подобно на натриевия метал, принадлежи към алкални метали. И двете се разтварят във вода. Натрият се разтваря във вода и образува сода каустик, много силна киселина. Когато алкалните метали се разтварят във вода, се отделя много топлина и газ (водород). Препоръчително е да не докосвате такива метали с ръце, тъй като можете да се изгорите.

Библиография

1. Урок по темата "Метална химическа връзка", учител по химия Тухта Валентина Анатолиевна MOU "Есеновичская гимназия"
2. Ф. А. Деркач „Химия“ - научно -методически наръчник. - Киев, 2008.
3. Л. Б. Цветкова "Неорганична химия" - 2 -ро издание, преработено и увеличено. - Лвов, 2006.
4. В. В. Малиновски, П. Г. Нагорни "Неорганична химия" - Киев, 2009.
5. Глинка Н.Л. Обща химия. - 27 -мо изд. / Под. изд. V.A. Рабинович. - Л.: Химия, 2008.- 704 стр.

Редактиран и изпратен от А. В. Лисняк

Работи по урока:

Тухта В.А.

Лисняк А.В.

Можете да повдигнете въпрос за съвременното образование, да изразите идея или да решите спешен проблем на адрес Образователен форумкъдето образователен съвет от свежи мисли и действия се среща в международен план. Чрез създаване блог, Химия 8 клас