Toate metalele au caracteristici precum:

Un număr mic de electroni la nivelul energiei externe (cu excepția unor excepții, care pot avea 6,7 ​​și 8);

Raza atomica mare;

Energie de ionizare scăzută.

Toate acestea contribuie la separarea ușoară a electronilor nepereche externe de nucleu. În acest caz, atomul are o mulțime de orbitali liberi. Schema pentru formarea unei legături metalice va arăta doar suprapunerea a numeroase celule orbitale de atomi diferiți între ele, care, ca urmare, formează un spațiu intracristalin comun. Electronii din fiecare atom sunt alimentați în el, care încep să rătăcească liber în jur părți diferite zăbrele. Periodic, fiecare dintre ele se atașează la un ion de la un sit de cristal și îl transformă într-un atom, apoi se detașează din nou, formând un ion.

Prin urmare, o legătură metalică este o legătură între atomi, ioni și electroni liberi într-un cristal metalic comun. Un nor de electroni care se mișcă liber în interiorul unei structuri se numește „gaz de electroni”. Ei explică majoritatea proprietăți fizice metale și aliajele acestora.

Cum se realizează exact o legătură chimică metalică? Există diferite exemple. Să încercăm să luăm în considerare o bucată de litiu. Chiar dacă îl luați de mărimea unui bob de mazăre, vor exista mii de atomi. Deci, să ne imaginăm că fiecare dintre aceste mii de atomi își donează singurul său electron de valență în spațiul de cristal comun. Mai mult, cunoscând structura electronică a unui element dat, puteți vedea numărul orbitalilor goi. Litiul va avea 3 dintre ele (orbitalele p ale celui de-al doilea nivel de energie). Trei pentru fiecare atom din zeci de mii - acesta este spațiul comun din interiorul cristalului, în care „gazul electronic” se mișcă liber.

O substanță cu o legătură metalică este întotdeauna puternică. La urma urmei, gazul de electroni nu permite cristalului să se prăbușească, ci doar deplasează straturile și îl reface imediat. Străluceste, are o anumită densitate (cel mai adesea ridicată), fuzibilitate, maleabilitate și ductilitate.

Unde se mai realizează legătura metalică? Exemple de substanțe:

Metale sub formă de structuri simple;

Toate aliajele metalice între ele;

Toate metalele și aliajele lor sunt în stare lichidă și solidă.

Exemple specifice pot fi citate doar o cantitate incredibilă, deoarece metalele din sistem periodic mai mult de 80!

Mecanismul de formare în vedere generala exprimată prin următoarea notație: Ме 0 - e - ↔ Ме n +. Este evident din diagramă ce particule sunt prezente în cristalul metalic.

Orice metal este capabil să doneze electroni, transformându-se într-un ion încărcat pozitiv.

De exemplu, fierul de călcat: Fe 0 -2e - = Fe 2+

Unde se îndreaptă particulele încărcate negativ separate - electronii? Minusul este întotdeauna atras de plus. Electronii sunt atrași de un alt ion (încărcat pozitiv) de fier din rețeaua de cristal: Fe 2+ + 2e - = Fe 0

Ionul devine un atom neutru. Și acest proces se repetă de multe ori.

Se pare că electronii liberi ai fierului sunt înăuntru mișcare constantă de-a lungul întregului volum al cristalului, rupându-se și atașându-se la ioni de la siturile de rețea. Un alt nume pentru acest fenomen este nor de electroni delocalizat... Termenul „delocalizat” înseamnă liber, nea atașat.

Teme USE codificator: Legătura chimică covalentă, soiurile și mecanismele sale de formare. Caracteristicile legăturii covalente (polaritatea și energia legăturii). Legătură ionică. Legătură metalică. Legătură de hidrogen

Legături chimice intramoleculare

În primul rând, luați în considerare legăturile care apar între particulele din molecule. Astfel de conexiuni sunt numite intramolecular.

Legătură chimică între atomi elemente chimice are o natură electrostatică și este format din interacțiunile electronilor externi (valenți), în mai mult sau mai puțin grad deținute de nuclee încărcate pozitiv atomi legati.

Conceptul cheie aici este NEGATIVITATE ELECTRICĂ. Ea este cea care determină tipul legătură chimicăîntre atomi și proprietățile acestei legături.

Este capacitatea unui atom de a atrage (deține) extern(valenţă) electroni... Electronegativitatea este determinată de gradul de atracție a electronilor externi către nucleu și depinde în principal de raza atomului și de sarcina nucleului.

Electronegativitatea este dificil de definit fără echivoc. L. Pauling a compilat un tabel cu electronegativități relative (bazat pe energiile de legătură ale moleculelor diatomice). Cel mai electronegativ element este fluor cu sensul 4 .

Este important să rețineți că în diferite surse puteți găsi diferite scale și tabele de valori ale electronegativității. Acest lucru nu trebuie speriat, deoarece joacă un rol în formarea unei legături chimice atomi, și este cam la fel în orice sistem.

Dacă unul dintre atomii din legătura chimică A: B atrage electronii mai puternic, atunci perechea de electroni este deplasată spre el. Cu atât mai mult diferența de electronegativități atomi, cu atât perechea de electroni este mai deplasată.

Dacă valorile electronegativităților atomilor care interacționează sunt egale sau aproximativ egale: EO (A) ≈EO (B), atunci perechea totală de electroni nu este deplasată la niciunul dintre atomi: A: B... Această conexiune se numește nepolară covalentă.

Dacă electronegativitățile atomilor care interacționează diferă, dar nu mult (diferența de electronegativități este de aproximativ 0,4 până la 2: 0,4<ΔЭО<2 ), atunci perechea de electroni este deplasată la unul dintre atomi. Această conexiune se numește polară covalentă .

Dacă electronegativitățile atomilor care interacționează diferă semnificativ (diferența de electronegativități este mai mare de 2: ΔEO> 2), atunci unul dintre electroni este aproape complet transferat către celălalt atom, odată cu formarea ioni... Această conexiune se numește ionic.

Principalele tipuri de legături chimice sunt - covalent, ionicși metal comunicare. Să le luăm în considerare mai detaliat.

Legătură chimică covalentă

Legătură covalentă – este o legătură chimică format de formarea unei perechi comune de electroni A: B ... În acest caz, doi atomi suprapune orbitali atomici. O legătură covalentă se formează prin interacțiunea atomilor cu o mică diferență în electronegativități (de regulă, între două nemetale) sau atomi ai unui singur element.

Proprietățile de bază ale legăturilor covalente

• concentrare,
• saturabilitate,
• polaritate,
• polarizabilitate.

Aceste proprietăți de legare afectează proprietățile chimice și fizice ale substanțelor.

Direcția de comunicare caracterizează structura chimică și forma substanțelor. Unghiurile dintre două legături se numesc unghiuri de legătură. De exemplu, într-o moleculă de apă, unghiul de legătură H-O-H este 104,45 °, de aceea molecula de apă este polară, iar într-o moleculă de metan unghiul de legătură H-C-H este 108 ° 28 ′.

Saturabilitate Este capacitatea atomilor de a forma un număr limitat de legături chimice covalente. Numele de legături pe care le poate forma un atom se numește.

Polaritate legătura apare din distribuția inegală a densității electronilor între doi atomi cu electronegativitate diferită. Legăturile covalente sunt împărțite în polare și nepolare.

Polarizabilitatea conexiunile sunt capacitatea electronilor de legătură de a se deplasa sub influența unui câmp electric extern(în special, câmpul electric al unei alte particule). Polarizabilitatea depinde de mobilitatea electronilor. Cu cât electronul este mai departe de nucleu, cu atât este mai mobil și, în consecință, molecula este mai polarizabilă.

Legătură chimică nepolară covalentă

Există 2 tipuri de legături covalente - POLARși NEPOLAR .

Exemplu . Luați în considerare structura moleculei de hidrogen H2. Fiecare atom de hidrogen la nivelul energiei externe poartă 1 electron nepereche. Pentru a afișa atomul, folosim structura Lewis - aceasta este o diagramă a structurii nivelului de energie extern al atomului, când electronii sunt notați cu puncte. Modelele de structură a punctelor Lewis sunt utile atunci când se lucrează cu elemente din a doua perioadă.

H. +. H = H: H

Astfel, molecula de hidrogen are o pereche comună de electroni și o legătură chimică H - H. Această pereche de electroni nu este mutată la niciunul dintre atomii de hidrogen, deoarece electronegativitatea atomilor de hidrogen este aceeași. Această conexiune se numește nepolară covalentă .

Legătură nepolară (simetrică) covalentă Este o legătură covalentă formată din atomi cu electronegativitate egală (de regulă, aceleași nemetale) și, prin urmare, cu o distribuție uniformă a densității electronilor între nucleele atomilor.

Momentul dipolar al legăturilor nepolare este 0.

Exemple de: H2 (H-H), O2 (O = O), S8.

Legătură chimică polară covalentă

Legătură polară covalentă Este o legătură covalentă care apare între atomi cu electronegativitate diferită (obișnuit, diferite nemetale) și se caracterizează prin deplasare o pereche comună de electroni la un atom mai electronegativ (polarizare).

Densitatea electronilor este deplasată către un atom mai electronegativ - prin urmare, apare o sarcină negativă parțială (δ-) și o sarcină pozitivă parțială (δ +, delta +) apare pe un atom mai puțin electronegativ.

Cu cât diferența de electronegativități a atomilor este mai mare, cu atât este mai mare polaritate conexiuni și cu atât mai mult moment dipol ... Forțe de atracție suplimentare acționează între moleculele vecine și sarcinile de semn opus, care crește putere comunicare.

Polaritatea unei legături afectează proprietățile fizice și chimice ale compușilor. Mecanismele de reacție și chiar reactivitatea legăturilor învecinate depind de polaritatea legăturii. Polaritatea conexiunii determină adesea polaritatea moleculeiși astfel afectează în mod direct proprietățile fizice, cum ar fi punctul de fierbere și punctul de topire, solubilitatea în solvenți polari.

Exemple: HCI, C02, NH3.

Mecanisme de formare a legăturii covalente

O legătură chimică covalentă poate apărea prin 2 mecanisme:

1. Mecanism de schimb formarea unei legături chimice covalente este atunci când fiecare particulă furnizează un electron nepereche pentru formarea unei perechi comune de electroni:

A . + . B = A: B

2. formarea legăturii covalente este un mecanism în care una dintre particule oferă o pereche de electroni singulari, iar cealaltă particulă oferă un orbital vacant pentru această pereche de electroni:

A: + B = A: B

În acest caz, unul dintre atomi oferă o pereche de electroni singulari ( donator), iar un alt atom oferă un orbital liber pentru această pereche ( acceptor). Ca urmare a formării legăturilor, atât energia electronică scade, adică este benefic pentru atomi.

O legătură covalentă formată din mecanismul donator-acceptor nu este diferitîn proprietăți din alte legături covalente formate de mecanismul de schimb. Formarea unei legături covalente de către mecanismul donor-acceptor este caracteristică atomilor cu un număr mare de electroni la nivelul energiei externe (donatori de electroni), sau invers, cu un număr foarte mic de electroni (acceptori de electroni). Capacitățile de valență ale atomilor sunt discutate mai detaliat în secțiunea corespunzătoare.

Se formează o legătură covalentă prin mecanismul donator-acceptor:

- într-o moleculă monoxid de carbon CO(legătura din moleculă este triplă, 2 legături se formează prin mecanismul de schimb, una prin mecanismul donator-acceptor): C≡O;

- v ion amoniu NH 4 +, în ioni amine organice, de exemplu, în ionul metilamoniu CH3-NH2 +;

- v compuși complecși, o legătură chimică între atomul central și grupurile ligand, de exemplu, în tetrahidroxoaluminatul de sodiu Na, legătura dintre ionii de aluminiu și hidroxid;

- v acidul azotic și sărurile acestuia- nitrați: HNO3, NaNO3, în alți compuși ai azotului;

- într-o moleculă ozon O 3.

Principalele caracteristici ale unei legături covalente

O legătură covalentă se formează de obicei între atomii nemetali. Principalele caracteristici ale unei legături covalente sunt lungime, energie, multiplicitate și direcție.

Multiplicitatea legăturii chimice

Multiplicitatea legăturii chimice - aceasta este numărul de perechi comune de electroni între doi atomi dintr-un compus... Multiplicitatea legăturii poate fi ușor determinată din valoarea atomilor care formează molecula.

De exemplu , în molecula de hidrogen H 2, multiplicitatea legăturii este 1, deoarece fiecare hidrogen are doar 1 electron nepereche la nivelul energiei externe, prin urmare, se formează o pereche comună de electroni.

În molecula de oxigen O 2, multiplicitatea legăturii este 2, deoarece fiecare atom de la nivelul energiei externe are 2 electroni nepereche: O = O.

Într-o moleculă de azot N 2, multiplicitatea legăturii este 3, deoarece între fiecare atom există 3 electroni nepereche la nivelul energiei externe, iar atomii formează 3 perechi comune de electroni N≡N.

Lungimea legăturii covalente

Lungimea legăturii chimice Este distanța dintre centrele nucleilor atomilor care formează legătura. Este determinată de metode fizice experimentale. Lungimea legăturii poate fi estimată aproximativ conform regulii de aditivitate, conform căreia lungimea legăturii în molecula AB este aproximativ egală cu jumătatea sumelor lungimilor legăturii din moleculele A2 și B2:

Lungimea legăturii chimice poate fi estimată aproximativ de-a lungul razelor atomilor formând o legătură sau prin frecvența comunicării dacă razele atomilor nu sunt foarte diferite.

Odată cu creșterea razelor atomilor care formează o legătură, lungimea legăturii va crește.

De exemplu

Odată cu creșterea multiplicității legăturii dintre atomi (ale căror raze atomice nu diferă sau diferă nesemnificativ), lungimea legăturii va scădea.

De exemplu ... În seria: C - C, C = C, C≡C, lungimea legăturii scade.

Energia comunicării

Energia legăturii este o măsură a puterii unei legături chimice. Energia comunicării este determinată de energia necesară pentru a sparge o legătură și a îndepărta atomii care formează această legătură la o distanță infinit de mare una de cealaltă.

O legătură covalentă este foarte durabil. Energia sa variază de la câteva zeci la câteva sute de kJ / mol. Cu cât energia de legătură este mai mare, cu atât este mai mare forța de legătură și invers.

Puterea unei legături chimice depinde de lungimea legăturii, de polaritatea legăturii și de multiplicitatea legăturii. Cu cât legătura chimică este mai lungă, cu atât este mai ușor să o rupem și cu cât energia legăturii este mai mică, cu atât este mai mică rezistența acesteia. Cu cât legătura chimică este mai scurtă, cu atât este mai puternică și cu atât este mai mare energia legăturii.

De exemplu, în seria compușilor HF, HCl, HBr, de la stânga la dreapta, puterea legăturii chimice scade de cand lungimea conexiunii crește.

Legătură chimică ionică

Legătură ionică Este o legătură chimică pe bază de atracția electrostatică a ionilor.

Iona sunt formate în procesul de acceptare sau renunțare la electroni de către atomi. De exemplu, atomii tuturor metalelor rețin slab electronii nivelului de energie externă. Prin urmare, atomii metalici se caracterizează prin proprietăți restaurative- capacitatea de a dona electroni.

Exemplu. Atomul de sodiu conține 1 electron la nivelul de energie 3. Renunțându-l cu ușurință, atomul de sodiu formează un ion Na + mult mai stabil, cu configurația electronică a gazului de neon nobil Ne. Ionul de sodiu conține 11 protoni și doar 10 electroni, deci sarcina totală a ionului este -10 + 11 = +1:

+11N / A) 2) 8) 1 - 1e = +11 N / A +) 2 ) 8

Exemplu. Atomul de clor de la nivelul energiei externe conține 7 electroni. Pentru a obține configurația unui atom de argon inert stabil Ar, clorul trebuie să atașeze 1 electron. După atașarea unui electron, se formează un ion de clor stabil, format din electroni. Sarcina totală a ionului este -1:

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

Notă:

• Proprietățile ionilor sunt diferite de proprietățile atomilor!
• Ionii stabili se pot forma nu numai atomi, dar deasemenea grupuri de atomi... De exemplu: ionul de amoniu NH 4 +, ionul sulfat SO 4 2- etc. Legăturile chimice formate din astfel de ioni sunt de asemenea considerate ionice;
• Legătura ionică, de regulă, se formează între ele metaleși nemetalice(grupe de nemetale);

Ionii formați sunt atrași datorită atracției electrice: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

Să rezumăm distincția între tipurile de legături covalente și ionice:

Legătură metalică Este o conexiune care se formează relativ electroni liberiîntre ioni metalici formând o rețea de cristal.

Atomii metalici la nivelul energiei externe sunt de obicei localizați unu-trei electroni... Razele atomilor metalici, de regulă, sunt mari - prin urmare, atomii metalici, spre deosebire de nemetale, donează electroni externi destul de ușor, adică sunt agenți reducători puternici.

Prin donarea de electroni, atomii metalici se transformă ioni încărcați pozitiv ... Electronii detașați sunt relativ liberi mutareîntre ioni metalici încărcați pozitiv. Între aceste particule există o conexiune de cand electronii împărțiți țin cationii metalici stratificați împreună , creând astfel un suficient de puternic rețea metalică de cristal ... În acest caz, electronii se mișcă continuu haotic, adică apar în mod constant noi atomi neutri și noi cationi.

Interacțiuni intermoleculare

În mod separat, merită luată în considerare interacțiunile care apar între moleculele individuale dintr-o substanță - interacțiuni intermoleculare ... Interacțiunile intermoleculare sunt un tip de interacțiune între atomii neutri în care nu apar noi legături covalente. Forțele de interacțiune dintre molecule au fost descoperite de van der Waals în 1869 și numite după el Forțele Van Dar Waals... Forțele van der Waals sunt împărțite în orientare, inducţie și dispersiv ... Energia interacțiunilor intermoleculare este mult mai mică decât energia unei legături chimice.

Forțele de gravitație orientative apar între moleculele polare (interacțiunea dipol-dipol). Aceste forțe apar între moleculele polare. Interacțiuni de inducție Este interacțiunea dintre o moleculă polară și una nepolară. O moleculă nepolară este polarizată datorită acțiunii uneia polare, care generează atracție electrostatică suplimentară.

Un tip special de interacțiune intermoleculară este legăturile de hidrogen. - acestea sunt legături chimice intermoleculare (sau intramoleculare) care apar între molecule în care există legături covalente puternic polare - H-F, H-O sau H-N... Dacă există astfel de legături într-o moleculă, atunci între molecule vor exista forțe de greutate suplimentare .

Mecanism de formare legarea hidrogenului, parțial electrostatică și parțial donator-acceptor. În acest caz, donatorul perechii de electroni este atomul unui element puternic electronegativ (F, O, N), iar acceptorul este atomii de hidrogen conectați la acești atomi. Legătura de hidrogen se caracterizează prin concentrare în spațiu și saturare.

Legătura de hidrogen poate fi notată prin puncte: Н ··· O. Cu cât electronegativitatea atomului este mai mare, combinată cu hidrogen, și cu cât dimensiunea acestuia este mai mică, cu atât este mai puternică legătura de hidrogen. Este caracteristică în primul rând compușilor fluor cu hidrogen și, de asemenea, la oxigen cu hidrogen , Mai puțin azot cu hidrogen .

Legăturile de hidrogen apar între următoarele substanțe:

— fluorură de hidrogen HF(gaz, soluție de fluorură de hidrogen în apă - acid fluorhidric), apă H2O (abur, gheață, apă lichidă):

— soluție de amoniac și amine organice- între amoniac și molecule de apă;

— compuși organici în care se leagă O-H sau N-H: alcooli, acizi carboxilici, amine, aminoacizi, fenoli, anilină și derivații săi, proteine, soluții de carbohidrați - monozaharide și dizaharide.

Legătura de hidrogen afectează proprietățile fizice și chimice ale substanțelor. Astfel, atracția suplimentară între molecule face dificilă fierberea substanțelor. Pentru substanțele cu legături de hidrogen, se observă o creștere anormală a punctului de fierbere.

De exemplu , de regulă, cu o creștere a greutății moleculare, se observă o creștere a punctului de fierbere al substanțelor. Cu toate acestea, într-o serie de substanțe H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Te nu observăm o modificare liniară a punctelor de fierbere.

Și anume, la punctul de fierbere a apei anormal de ridicat - nu mai puțin de -61 o C, așa cum ne arată linia dreaptă, dar mult mai mult, +100 o C. Această anomalie se explică prin prezența legăturilor de hidrogen între moleculele de apă. Prin urmare, în condiții normale (0-20 ° C), apa este lichid după starea de fază.

Este extrem de rar ca substanțele chimice să fie compuse din atomi separați, fără legătură, de elemente chimice. Doar un număr mic de gaze numite gaze nobile au o astfel de structură în condiții normale: heliu, neon, argon, kripton, xenon și radon. Cel mai adesea, substanțele chimice nu constau din atomi împrăștiați, ci din asocierile lor în diferite grupuri. Astfel de asociații de atomi pot număra mai multe unități, sute, mii sau chiar mai mulți atomi. Se numește forța care păstrează acești atomi în compoziția unor astfel de grupări legătură chimică.

Cu alte cuvinte, putem spune că o legătură chimică este o interacțiune care asigură o legătură între atomii individuali în structuri mai complexe (molecule, ioni, radicali, cristale etc.).

Motivul formării unei legături chimice este că energia structurilor mai complexe este mai mică decât energia totală a atomilor individuali care o formează.

Deci, în special, dacă o moleculă XY se formează în timpul interacțiunii atomilor X și Y, aceasta înseamnă că energia internă a moleculelor acestei substanțe este mai mică decât energia internă a atomilor individuali din care a fost formată:

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

Din acest motiv, când se formează legături chimice între atomii individuali, se eliberează energie.

La formarea legăturilor chimice participă electronii stratului de electroni extern cu cea mai mică energie de legare cu nucleul, numită valenţă... De exemplu, în bor, aceștia sunt electroni cu 2 niveluri de energie - 2 electroni pentru 2 s- orbitali și 1 pe 2 p-orbitali:

Când se formează o legătură chimică, fiecare atom caută să obțină o configurație electronică a atomilor de gaze nobile, adică astfel încât să existe 8 electroni în stratul său exterior de electroni (2 pentru elementele din prima perioadă). Acest fenomen se numește regula octetului.

Realizarea configurației electronice a unui gaz nobil de către atomi este posibilă dacă inițial atomii singulari fac parte din electronii lor de valență comuni cu alți atomi. În acest caz, se formează perechi comune de electroni.

În funcție de gradul de socializare a electronilor, se pot distinge legături covalente, ionice și metalice.

Legătură covalentă

O legătură covalentă apare cel mai adesea între atomii elementelor nemetalice. Dacă atomii nemetalelor care formează o legătură covalentă aparțin diferitelor elemente chimice, o astfel de legătură se numește legătură polară covalentă. Motivul acestui nume constă în faptul că atomii diferitelor elemente au, de asemenea, o capacitate diferită de a atrage o pereche comună de electroni. Evident, acest lucru duce la o deplasare a perechii comune de electroni spre unul dintre atomi, ca urmare a căreia se formează o sarcină negativă parțială pe ea. La rândul său, o sarcină pozitivă parțială se formează pe celălalt atom. De exemplu, într-o moleculă de clorură de hidrogen, o pereche de electroni este deplasată de la un atom de hidrogen la un atom de clor:

Exemple de substanțe cu o legătură polară covalentă:

СCl 4, H 2 S, CO 2, NH 3, SiO 2 etc.

O legătură nepolară covalentă se formează între atomii nemetalelor din același element chimic. Deoarece atomii sunt identici, capacitatea lor de a scoate electronii comuni este aceeași. În acest sens, nu se observă deplasarea perechii de electroni:

Mecanismul de mai sus pentru formarea unei legături covalente, atunci când ambii atomi furnizează electroni pentru formarea perechilor comune de electroni, se numește schimb.

Există, de asemenea, un mecanism donator-acceptor.

Când o legătură covalentă se formează prin mecanismul donor-acceptor, se formează o pereche comună de electroni datorită orbitalului umplut al unui atom (cu doi electroni) și orbitalului gol al altui atom. Un atom care furnizează o pereche de electroni singulari se numește donator, iar un atom cu orbital liber este numit acceptor. Atomii cu electroni împerecheați acționează ca donatori de perechi de electroni, de exemplu, N, O, P, S.

De exemplu, conform mecanismului donator-acceptor, a patra legătură N-H covalentă se formează în cationul de amoniu NH 4 +:

Pe lângă polaritate, legăturile covalente se caracterizează și prin energie. Energia de legătură este energia minimă necesară pentru a rupe o legătură între atomi.

Energia de legare scade odată cu creșterea razelor atomilor legați. Deoarece, după cum știm, razele atomice cresc în jos de-a lungul subgrupurilor, se poate concluziona, de exemplu, că puterea legăturii halogen-hidrogen crește în serie:

SALUT< HBr < HCl < HF

De asemenea, energia legăturii depinde de multiplicitatea ei - cu cât este mai mare multiplicitatea legăturii, cu atât este mai mare energia ei. Multiplicitatea legăturii se referă la numărul de perechi comune de electroni dintre doi atomi.

Legătură ionică

Legătura ionică poate fi considerată ca fiind cazul limitativ al legăturii polare covalente. Dacă într-o legătură covalentă-polară perechea totală de electroni este parțial deplasată către una din perechea de atomi, atunci într-una ionică este aproape complet „dată” unuia dintre atomi. Atomul care a donat electronul (electronii) capătă o sarcină pozitivă și devine cation, iar atomul, care a luat electronii din el, capătă o sarcină negativă și devine anion.

Astfel, o legătură ionică este o legătură formată datorită atracției electrostatice a cationilor către anioni.

Formarea acestui tip de legătură este caracteristică interacțiunii atomilor metalelor tipice și a nemetalelor tipice.

De exemplu, fluorura de potasiu. Cationul de potasiu se obține ca rezultat al extragerii unui electron din atomul neutru, iar ionul fluor se formează atunci când un electron este atașat la atomul de fluor:

O forță de atracție electrostatică apare între ionii rezultați, în urma cărora se formează un compus ionic.

În timpul formării unei legături chimice, electronii din atomul de sodiu au trecut în atomul de clor și s-au format ioni încărcați opus, care au un nivel complet de energie externă.

S-a constatat că electronii din atomul metalic nu sunt complet detașați, ci doar deplasați către atomul de clor, ca într-o legătură covalentă.

Majoritatea compușilor binari care conțin atomi de metal sunt ionici. De exemplu, oxizi, halogenuri, sulfuri, nitruri.

O legătură ionică apare și între cationi simpli și anioni simpli (F -, Cl -, S 2-), precum și între cationi simpli și anioni complecși (NO 3 -, SO 4 2-, PO 4 3-, OH -) . Prin urmare, compușii ionici includ săruri și baze (Na2S04, Cu (NO3) 2, (NH4) 2S04), Ca (OH) 2, NaOH)

Legătură metalică

Acest tip de legătură se formează în metale.

Atomii tuturor metalelor au electroni pe stratul de electroni extern, care au o energie de legare scăzută cu nucleul atomic. Pentru majoritatea metalelor, procesul de pierdere a electronilor externi este favorabil din punct de vedere energetic.

Având în vedere o astfel de interacțiune slabă cu nucleul, acești electroni din metale sunt foarte mobili și următorul proces are loc continuu în fiecare cristal metalic:

М 0 - ne - = M n +,

unde M 0 este un atom de metal neutru și M n + un cation al aceluiași metal. Figura de mai jos prezintă o ilustrare a proceselor în curs.

Adică, electronii „transportă” de-a lungul cristalului metalic, detașându-se de un atom de metal, formând un cation din acesta, alăturându-se unui alt cation, formând un atom neutru. Acest fenomen a fost numit „vânt electronic”, iar setul de electroni liberi dintr-un cristal al unui atom nemetalic a fost numit „gaz de electroni”. Acest tip de interacțiune între atomii metalici a fost numit o legătură metalică.

Legătură de hidrogen

Dacă un atom de hidrogen din orice substanță este asociat cu un element cu electronegativitate ridicată (azot, oxigen sau fluor), o astfel de substanță se caracterizează printr-un fenomen ca o legătură de hidrogen.

Deoarece atomul de hidrogen este legat de un atom electronegativ, o sarcină parțială pozitivă se formează pe atomul de hidrogen și o sarcină negativă parțială se formează pe elementul electronegativ. În acest sens, atracția electrostatică devine posibilă între atomul de hidrogen parțial încărcat pozitiv al unei molecule și atomul electronegativ al alteia. De exemplu, se observă o legătură de hidrogen pentru moleculele de apă:

Legătura de hidrogen explică punctul de topire anormal de ridicat al apei. Pe lângă apă, legături puternice de hidrogen se formează și în substanțe precum fluorură de hidrogen, amoniac, acizi care conțin oxigen, fenoli, alcooli și amine.

Legătură metalică. Proprietăți de legătură metalică.

O legătură metalică este o legătură chimică cauzată de prezența unor electroni relativ liberi. Este tipic atât pentru metalele pure, cât și pentru aliajele lor și pentru compușii intermetalici.

Mecanism de legătură metalică

Ionii metalici pozitivi sunt localizați la toate nodurile rețelei de cristal. Între ei, electronii de valență, desprinși de atomi în timpul formării ionilor, se mișcă la întâmplare, ca moleculele de gaz. Acești electroni acționează ca un ciment ͵ ținând împreună ionii pozitivi; în caz contrar, rețeaua s-ar dezintegra sub acțiunea forțelor respingătoare dintre ioni. În același timp, electronii sunt ținuți de ioni în rețeaua cristalină și nu-l pot părăsi. Forțele de comunicare nu sunt localizate și direcționate. Din acest motiv, în majoritatea cazurilor, apar numere mari de coordonare (de exemplu, 12 sau 8). Când doi atomi de metal se reunesc, orbitalii cojilor lor exterioare se suprapun pentru a forma orbitalii moleculari. Dacă al treilea atom este potrivit, orbitalul său se suprapune cu orbitalii primilor doi atomi, ceea ce dă un alt orbital molecular. Când există mulți atomi, apare un număr imens de orbitali moleculari tridimensionali, care se extind în toate direcțiile. Datorită suprapunerii multiple a orbitalilor, electronii de valență ai fiecărui atom sunt influențați de mulți atomi.

Rețele de cristal caracteristice

Cele mai multe metale formează unul dintre următoarele rețele foarte simetrice foarte strânse: cubic centrat pe corp, cubic centrat pe față și hexagonal.

Într-o rețea cubică centrată pe corp (BCC), atomii sunt situați la vârfurile cubului și un atom în centrul volumului cubului. Metalele au o rețea cubică centrată pe corp: Pb, K, Na, Li, β-Ti, β-Zr, Ta, W, V, α-Fe, Cr, Nb, Ba etc.

Într-o rețea cubică centrată pe față (FCC), atomii sunt situați la vârfurile cubului și la centrul fiecărei fețe. Metalele de acest tip au o rețea: α-Ca, Ce, α-Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, γ-Fe, Cu, α-Co etc.

Într-o rețea hexagonală, atomii sunt situați la vârfurile și centrul bazelor hexagonale ale prismei, iar trei atomi sunt situați în planul mijlociu al prismei. Metalele au un astfel de ambalaj de atomi: Mg, α-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, β-Co, Be, β-Ca etc.

Alte proprietăți

Electronii în mișcare liberă oferă o conductivitate electrică și termică ridicată. Substanțele cu o legătură metalică combină adesea rezistența cu plasticitatea, deoarece atunci când atomii sunt deplasați unul față de celălalt, legăturile nu sunt rupte. Aroma metalică este, de asemenea, o proprietate importantă.

Metalele conduc bine căldura și electricitatea, sunt suficient de puternice, pot fi deformate fără distrugere. Unele metale sunt maleabile (pot fi forjate), altele sunt vâscoase (pot fi scoase din sârmă). Aceste proprietăți unice sunt explicate printr-un tip special de legătură chimică care conectează atomii metalici între ei - o legătură metalică.

Metalele în stare solidă există sub formă de cristale de ioni pozitivi, parcă „plutesc” în marea de electroni care se mișcă liber între ei.

Legătura metalică explică proprietățile metalelor, în special rezistența lor. Sub influența forței de deformare, rețeaua metalică își poate schimba forma fără să se crape, spre deosebire de cristalele ionice.

Conductivitatea termică ridicată a metalelor se explică prin faptul că, dacă o bucată de metal este încălzită pe o parte, energia cinetică a electronilor va crește. Această creștere a energiei se va propaga în „marea electronilor” în toată eșantionul la viteză mare.

Conductivitatea electrică a metalelor devine, de asemenea, clară. Dacă se aplică o diferență de potențial la capetele unei probe de metal, norul de electroni delocalizați se va deplasa în direcția unui potențial pozitiv: acest flux de electroni care se deplasează într-o direcție este un curent electric familiar.

Legătură metalică. Proprietăți de legătură metalică. - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei "Legătură metalică. Proprietățile unei legături metalice." 2017, 2018.

Scopul lecției

• Dați o idee despre legătura chimică metalică.

• Învață să notezi formarea unei legături metalice.

• Familiarizați-vă cu proprietățile fizice ale metalelor.

• Învață să distingi clar speciile legături chimice .

Obiectivele lecției

• Aflați cum interacționează unul cu celălalt atomi de metal

• Determinați modul în care legătura metalică afectează proprietățile substanțelor formate de aceasta

Termeni de bază:

• Electronegativitate - proprietatea chimică a unui atom, care este o caracteristică cantitativă a capacității unui atom dintr-o moleculă de a atrage perechi comune de electroni către sine.
• Legătură chimică - fenomenul de interacțiune a atomilor, datorat suprapunerii norilor de electroni a atomilor care interacționează.
• Legătură metalică - Aceasta este o legătură în metale între atomi și ioni, formată din cauza socializării electronilor.
• Legătură covalentă - o legătură chimică, formată prin suprapunerea unei perechi de electroni de valență. Electronii care asigură legătura se numesc perechea comună de electroni. Există 2 tipuri: polare și nepolare.
• Legătură ionică - o legătură chimică care se formează între atomii nemetalelor, în care perechea comună de electroni merge la un atom cu electronegativitate mai mare. Drept urmare, atomii sunt atrași ca niște corpuri încărcate opus.
• Legătură de hidrogen - o legătură chimică între un atom electronegativ și un atom de hidrogen H, legată covalent de un alt atom electronegativ. N, O sau F pot acționa ca atomi electronegativi. Legăturile de hidrogen pot fi intermoleculare sau intramoleculare.

  ÎN TIMPUL CLASELOR

Legătură chimică metalică

Identificați elementele care se află în „coada” greșită. De ce?
Ca Fe P K Al Mg Na
Ce elemente din tabel Mendeleev se numesc metale?
Astăzi vom afla ce proprietăți au metalele și cum depind de legătura care se formează între ionii metalici.
Pentru început, să ne amintim locația metalelor în sistemul periodic?
Metalele, după cum știm cu toții, de obicei nu există sub formă de atomi izolați, ci sub formă de bucăți, lingouri sau produse metalice. Să aflăm ce colectează atomii metalici într-un volum integral.

În exemplu, vedem o bucată de aur. Și apropo, aurul este un metal unic. Cu ajutorul forjării din aur pur, puteți face folie cu grosimea de 0,002 mm! O astfel de foaie subțire de folie este aproape transparentă și are o nuanță verde în lumen. Drept urmare, dintr-un lingou de aur de mărimea unei cutii de chibrituri, puteți obține o folie subțire care va acoperi zona terenului de tenis.
Din punct de vedere chimic, toate metalele se caracterizează prin ușurința de a renunța la electronii de valență și, ca rezultat, formarea ionilor încărcați pozitiv și prezintă doar oxidare pozitivă. De aceea, metalele libere sunt agenți reducători. O caracteristică comună a atomilor metalici este dimensiunea lor mare în raport cu nemetalele. Electronii externi sunt localizați la distanțe mari de nucleu și, prin urmare, sunt slab legați de acesta, prin urmare sunt ușor de detașat.
Atomii unui număr mare de metale la nivelul exterior au un număr mic de electroni - 1,2,3. Acești electroni sunt smulși cu ușurință, iar atomii metalici devin ioni.
Ме0 - n ē ⇆ Bărbați +
atomi de metal - electroni externi orbite ⇆ ioni metalici

Astfel, electronii detașați se pot deplasa de la un ion la altul, adică devin liberi și, cum ar fi, conectându-i într-un singur întreg. Prin urmare, se dovedește că toți electronii detașați sunt comuni, deoarece este imposibil pentru a înțelege ce electron aparține cui dintre atomii metalici.
Electronii se pot combina cu cationii, apoi se formează temporar atomi, din care electronii sunt apoi smulși de la adulmecare. Acest proces are loc continuu și fără oprire. Se pare că în cea mai mare parte a atomilor metalici sunt transformați continuu în ioni și invers. În acest caz, un număr mic de electroni obișnuiți leagă un număr mare de atomi metalici și ioni. Dar este important ca numărul de electroni dintr-un metal să fie egal cu sarcina totală a ionilor pozitivi, adică se dovedește că metalul ca întreg rămâne neutru din punct de vedere electric.
Acest proces este prezentat ca un model - ionii metalici se află într-un nor de electroni. Un astfel de nor de electroni se numește „gaz de electroni”.

De exemplu, în această imagine vedem cum se mișcă electronii printre ionii staționari din interiorul rețelei de cristal a metalului.

Orez. 2. Mișcarea electronică

Pentru a înțelege mai bine ce este Electron Gas și cum se comportă în reacțiile chimice ale diferitelor metale, vom urmări un videoclip interesant. (aurul din acest videoclip este denumit exclusiv o culoare!)

Acum putem nota definiția: o legătură metalică este o legătură în metale între atomi și ioni, formată prin socializarea electronilor.

Să comparăm toate tipurile de conexiuni pe care le cunoaștem și să le reparăm pentru a le distinge mai bine, pentru aceasta vom urmări videoclipul.

Legătura metalică apare nu numai în metalele pure, ci și în caracteristicile amestecurilor de metale diferite, aliaje în diferite stări de agregare.
Legătura metalică este importantă și determină proprietățile de bază ale metalelor
- conductivitatea electrică - mișcarea dezordonată a electronilor în volumul metalului. Dar cu o mică diferență de potențial, astfel încât electronii să se miște în mod ordonat. Metalele cu cea mai bună conductivitate sunt Ag, Cu, Au, Al.
- plasticitate
Legăturile dintre straturile metalice nu sunt foarte semnificative, acest lucru vă permite să mutați straturile sub sarcină (deformați metalul fără a-l rupe). Cele mai bune metale deformabile (moi) Au, Ag, Cu.
- luciu metalic
Gazul de electroni reflectă aproape toate razele de lumină. Acesta este motivul pentru care metalele pure strălucesc atât de mult și sunt cel mai adesea de culoare gri sau albă. Metale care sunt cele mai bune reflectoare Ag, Cu, Al, Pd, Hg

Teme pentru acasă

Exercitiul 1
Alegeți formule de substanțe care au
a) legătură polară covalentă: Cl2, KCl, NH3, O2, MgO, CCl4, SO2;
b) cu legătură ionică: HCI, KBr, P4, H2S, Na2O, CO2, CaS.
Exercițiul 2
Tăiați inutilul:
a) CuCI2, Al, MgS
b) N2, HCI, O2
c) Ca, CO2, Fe
d) MgCl2, NH3, H2

Sodiul metalic, litiul metalic și alte metale alcaline schimbă culoarea flăcării. Litiul metalic și sărurile sale dau focului o culoare roșie, sărurile metalice de sodiu și sodiu - galben, potasiu metalic și sărurile sale - violet, și rubidiu și cesiu - de asemenea violet, dar mai deschis.

Orez. 4. O bucată de litiu metalic

Orez. 5. Colorarea flăcării cu metale

Litiu (Li). Litiul metalic, ca și metalul sodic, aparține metalelor alcaline. Ambele se dizolvă în apă. Sodiul se dizolvă în apă și formează sodă caustică, un acid foarte puternic. Când metalele alcaline se dizolvă în apă, se degajă multă căldură și gaz (hidrogen). Este recomandabil să nu atingeți astfel de metale cu mâinile, deoarece vă puteți arde.

Bibliografie

1. Lecție pe tema „Legătură chimică metalică”, profesor de chimie Tukhta Valentina Anatolyevna MOU „Școala secundară Esenovichskaya”
2. F. A. Derkach „Chimie” - manual științific și metodologic. - Kiev, 2008.
3. LB Tsvetkova „Chimie anorganică” - ediția a II-a, revizuită și extinsă. - Lviv, 2006.
4. V. V. Malinovsky, P. G. Nagorny „Chimie anorganică” - Kiev, 2009.
5. Glinka N.L. Chimie generală. - Ediția a 27-a / Under. ed. V.A. Rabinovici. - L.: Chimie, 2008 .-- 704 pp.

Editat și trimis de A.V. Lisnyak

Am lucrat la lecție:

Tukhta V.A.

Lisnyak A.V.

Puteți ridica o întrebare despre educația modernă, exprima o idee sau rezolva o problemă urgentă la Forum educațional unde se reunește la nivel internațional un consiliu educațional de gândire și acțiune proaspătă. Prin crearea blog, chimie nota 8