Види хімічного зв'язку з прикладами. Металева і воднева хімічні зв'язки

Всі відомі на сьогоднішній день хімічні елементи, Розташовані в таблиці Менделєєва, підрозділяються умовно на дві великі групи: метали та неметали. Для того щоб вони стали не просто елементами, а сполуками, хімічними речовинами, Могли вступати у взаємодію один з одним, вони повинні існувати у вигляді простих і складних речовин.

Саме для цього одні електрони намагаються прийняти, а інші - віддати. Заповнюючи один одного таким чином, елементи і утворюють різні хімічні молекули. Але що дозволяє їм утримуватися разом? Чому існують речовини такої міцності, зруйнувати яку під силу навіть самим серйозним інструментів? А інші, навпаки, руйнуються від найменшого впливу. Все це пояснюється утворенням різних типів хімічного зв'язку між атомами в молекулах, формуванням кристалічної решітки певного будови.

Види хімічних зв'язків в сполуках

Всього можна виділити 4 основних типи хімічних зв'язків.

1. Ковалентний неполярний. Утворюється між двома однаковими неметаллами за рахунок усуспільнення електронів, формування загальних електронних пар. В освіті її беруть участь валентні неспарені частки. Приклади: галогени, кисень, водень, азот, сірка, фосфор.
2. Ковалентний полярна. Утворюється між двома різними неметалами або між дуже слабким за властивостями металом і слабким по електронегативності неметаллом. В основі також загальні електронні пари і перетягування їх до себе тим атомом, спорідненість до електрону якого вище. Приклади: NH 3, SiC, P 2 O 5 і інші.
3. Водневий зв'язок. Сама нестійка і слабка, формується між сильно електронегативний атомом однієї молекули і позитивним інший. Найчастіше це відбувається при розчиненні речовин у воді (спирту, аміаку і так далі). Завдяки такій зв'язку можуть існувати макромолекули білків, нуклеїнових кислот, Складних вуглеводів і так далі.
4. Іонна зв'язок. Формується за рахунок сил електростатичного притягання різнозаряджені іонів металів і неметалів. Чим сильніше відмінність за цим показником, тим яскравіше виражений саме іонний характер взаємодії. Приклади з'єднань: бінарні солі, складні сполуки - підстави, солі.
5. металева зв'язок, Механізм утворення якої, а також властивості, будуть розглянуті далі. Формується в металах, їх сплавах різного роду.

Існує таке поняття, як єдність хімічного зв'язку. У ньому якраз і йдеться про те, що не можна кожну хімічну зв'язок розглядати еталонно. Вони все лише умовно позначені одиниці. Адже в основі всіх взаємодій лежить єдиний принцип - електронностатіческое взаємодія. Тому іонна, металева, ковалентний зв'язок і воднева мають єдину хімічну природу і є лише граничними випадками один одного.

Метали і їх фізичні властивості

Метали знаходяться в переважній більшості серед всіх хімічних елементів. Це пояснюється їх особливими властивостями. Значна частина з них була отримана людиною ядерними реакціями в лабораторних умовах, вони є радіоактивними з невеликим періодом напіврозпаду.

Однак більшість - це природні елементи, які формують цілі гірські породи і руди, входять до складу більшості важливих дзвінків. Саме з них люди навчилися відливати сплави і виготовляти масу прекрасних і важливих виробів. Це такі, як мідь, залізо, алюміній, срібло, золото, хром, марганець, нікель, цинк, свинець і багато інших.

Для всіх металів можна виділити загальні фізичні властивості, які пояснює схема освіти металевої зв'язку. Які ж це властивості?

1. Гнучкість і пластичність. Відомо, що багато метали можна прокатати навіть до стану фольги (золото, алюміній). З інших отримують дріт, металеві гнучкі листи, вироби, здатні деформуватися при фізичному впливі, Але тут же відновлювати форму після припинення його. Саме ці якості металів і називають ковкістю і пластичністю. Причина цієї особливості - металевий тип зв'язку. Іони і електрони в кристалі ковзають щодо один одного без розриву, що і дозволяє зберігати цілісність всієї структури.
2. Металевий блиск. Це також пояснює металева зв'язок, механізм утворення, характеристики її та особливості. Так, не всі частинки здатні поглинати або відбивати світлові хвилі однакової довжини. Атоми більшості металів відображають короткохвильові промені і набувають практично однакову забарвлення сріблястого, білого, блідо-блакитного відтінку. Винятками є мідь і золото, їх забарвлення рудо-червона і жовта відповідно. Вони здатні відображати довгохвильове випромінювання.
3. Тепло- і електропровідність. Дані властивості також пояснюються будовою кристалічної решітки і тим, що в її освіті реалізується металевий тип зв'язку. За рахунок "електронного газу", що рухається всередині кристала, електричний струм і тепло миттєво і рівномірно розподіляються між усіма атомами і іонами і проводяться через метал.
4. Твердий агрегатний стан при звичайних умовах. Тут винятком є \u200b\u200bлише ртуть. Всі інші метали - це обов'язково міцні, тверді сполуки, так само як і їхні сплави. Це також результат того, що в металах є металева зв'язок. Механізм утворення такого типу зв'язування частинок повністю підтверджує властивості.

це основні фізичні характеристики для металів, які пояснює і визначає саме схема освіти металевої зв'язку. Актуальний такий спосіб з'єднання атомів саме для елементів металів, їх сплавів. Тобто для них в твердому і рідкому стані.

Металевий тип хімічного зв'язку

У чому ж її особливість? Вся справа в тому, що такий зв'язок формується не за рахунок різнозаряджені іонів і їх електростатичного тяжіння і не за рахунок різниці в електронегативності і наявності вільних електронних пар. Тобто іонна, металева, ковалентний зв'язок мають кілька різну природу та відмінні риси пов'язуються частинок.

Будь-який метал притаманні такі характеристики, як:

• мала кількість електронів на (крім деяких винятків, у яких їх може бути 6,7 і 8);
• великий атомний радіус;
• низька енергія іонізації.

Все це сприяє легкому відділенню зовнішніх неспарених електронів від ядра. При цьому вільних орбіталей у атома залишається дуже багато. Схема освіти металевої зв'язку якраз і буде показувати перекривання численних орбітальних осередків різних атомів між собою, які в результаті і формують загальне внутрікристалічної простір. У нього подаються електрони від кожного атома, які починають вільно блукати по різних частин решітки. Періодично кожен з них приєднується до іона у вузлі кристала і перетворює його в атом, потім знову від'єднується, формуючи іон.

Таким чином, металева зв'язок - це зв'язок між атомами, іонами і вільними електронами в загальному кристалі металу. Електронне хмара, вільно переміщається всередині структури, називають "електронним газом". Саме їм пояснюється більшість металів та їх сплавів.

Як конкретно реалізує себе металева хімічний зв'язок? Приклади можна привести різні. Спробуємо розглянути на шматочку літію. Навіть якщо взяти його розміром з горошину, атомів там будуть тисячі. Ось і уявімо собі, що кожен з цих тисяч атомів віддає свій валентний єдиний електрон в загальне кристалічна простір. При цьому, знаючи електронне будови даного елемента, можна побачити кількість порожніх орбіталей. У літію їх буде 3 (р-орбіталі другого енергетичного рівня). За три у кожного атома з десятків тисяч - це і є спільний простір усередині кристала, в якому "електронний газ" вільно переміщається.

Речовина з металевим зв'язком завжди міцне. Адже електронний газ не дозволяє кристалу валитися, а лише зміщує шари і тут же відновлює. Воно блищить, має певну щільністю (найчастіше високою), плавкість, кування з пластичністю.

Де ще реалізується металева зв'язок? Приклади речовин:

• метали у вигляді простих структур;
• всі сплави металів один з одним;
• всі метали і їх сплави в рідкому і твердому стані.

Конкретних прикладів можна привести просто неймовірна кількість, адже металів в періодичної системі більше 80!

Металева зв'язок: механізм утворення

Якщо розглядати його в загалом вигляді, То основні моменти ми вже позначили вище. Наявність вільних і електронів, легко відриваються від ядра внаслідок малої енергії іонізації, - ось головні умови для формування даного типу зв'язку. Таким чином, виходить, що вона реалізується між наступними частками:

• атомами в вузлах кристалічної решітки;
• вільними електронами, які були у металу валентними;
• іонами у вузлах кристалічної решітки.

У підсумку - металева зв'язок. Механізм утворення в загальному вигляді виражається наступній записом: Ме 0 - e - ↔ Ме n +. Зі схеми очевидно, якісь частинки присутні в кристалі металу.

Самі кристали можуть мати різну форму. Це залежить від конкретного речовини, з яким ми маємо справу.

Типи кристалів металів

Дана структура металу або його сплаву характеризується дуже щільною упаковкою частинок. Її забезпечують іони в вузлах кристала. Самі по собі решітки можуть бути різних геометричних форм в просторі.

1. Об'емноцентріческая кубічна решітка - лужні метали.
2. Гексагональна компактна структура - все лужноземельні, крім барію.
3. Гранецентріческая кубічна - алюміній, мідь, цинк, багато перехідні метали.
4. Ромбоедрична структура - у ртуті.
5. Тетрагональна - індій.

Чим і чим нижче він розташовується в періодичній системі, тим складніше його упаковка і просторова організація кристала. При цьому металева хімічний зв'язок, приклади якої можна привести для кожного існуючого металу, є визначальною при побудові кристала. Сплави мають дуже різноманітні організації в просторі, деякі з них до цих пір ще не до кінця вивчені.

Характеристики зв'язку: ненаправленим

Ковалентний і металева зв'язок мають одну дуже яскраво виражену відмінну рису. На відміну від першої, металева зв'язок не є спрямованою. Що це означає? Тобто електронне хмара всередині кристалу рухається абсолютно вільно в його межах в різних напрямках, кожен з електронів здатний приєднуватися до абсолютно будь-якого іона в вузлах структури. Тобто взаємодія здійснюється за різними напрямками. Звідси і говорять про те, що металева зв'язок - ненаправленная.

Механізм ковалентного зв'язку має на увазі утворення спільних електронних пар, тобто хмар перекривання атомів. Причому відбувається воно строго по певній лінії, що з'єднує їх центри. Тому говорять про спрямованість такого зв'язку.

насичуваність

Дана характеристика відображає здатність атомів до обмеженого або необмеженого взаємодії з іншими. Так, ковалентний і металева зв'язок за цим показником знову ж є протилежностями.

Перша є насичує. Атоми, які беруть участь в її освіті, мають строго певну кількість валентних зовнішніх електронів, які беруть безпосередню участь в утворенні сполуки. Більше, ніж є, у нього електронів не буде. Тому і кількість формованих зв'язків обмежена валентністю. Звідси насичуваності зв'язку. Завдяки даній характеристиці більшість з'єднань має постійний хімічний склад.

Металева і воднева зв'язку, навпаки, ненасищаемой. Це пояснюється наявністю численних вільних електронів і орбіталей всередині кристалу. Також роль відіграють іони в вузлах кристалічної решітки, кожен з яких може стати атомом і знову іоном в будь-який момент часу.

Ще одна характеристика металевого зв'язку - делокализация внутрішнього електронного хмари. Вона проявляється в здатності невеликої кількості загальних електронів пов'язувати між собою безліч атомних ядер металів. Тобто щільність як би делокалізуется, розподіляється рівномірно між усіма ланками кристала.

Приклади освіти зв'язку в металах

Розглянемо кілька конкретних варіантів, які ілюструють, як утворюється металева зв'язок. Приклади речовин наступні:

• цинк;
• алюміній;
• калій;
• хром.

Освіта металевої зв'язки між атомами цинку: Zn 0 - 2 e - ↔ Zn 2+. Атом цинку має чотири енергетичних рівня. Вільних орбіталей, виходячи з електронної будови, у нього 15 - 3 на р-орбіталі, 5 на 4 d і 7 на 4f. Електронна будова наступне: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 0 4d 0 4f 0, всього в атомі 30 електронів. Тобто дві вільні валентні негативні частинки здатні переміщатися в межах 15 просторих і ніким не зайнятих орбіталей. І так у кожного атома. В результаті - величезне спільний простір, що складається з порожніх орбіталей, і невелика кількість електронів, що зв'язують всю структуру воєдино.

Металева зв'язок між атомами алюмінію: AL 0 - e - ↔ AL 3+. Тринадцять електронів атома алюмінію розташовуються на трьох енергетичних рівнях, яких їм явно вистачає з надлишком. Електронна будова: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0. Вільних орбіталей - 7 штук. Очевидно, що електронне хмара буде невеликим порівняно із загальним внутрішнім вільним простором в кристалі.

Металева зв'язок хрому. Даний елемент особливий за своїм електронною будовою. Адже для стабілізації системи відбувається провал електрона з 4s на 3d-орбіталь: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 4p 0 4d 0 4f 0. Всього 24 електрона, з яких валентних виходить шість. Саме вони йдуть в загальний електронний простір на освіту хімічного зв'язку. Вільних орбіталей 15, тобто все одно набагато більше, ніж потрібно для заповнення. Тому хром - також типовий приклад металу з відповідною зв'язком в молекулі.

Одним з найактивніших металів, що реагують навіть зі звичайною водою із загорянням, є калій. Чим пояснюються такі властивості? Знову ж багато в чому - металевим типом зв'язку. Електронів у цього елемента всього 19, але ось розташовуються вони аж на 4 енергетичних рівнях. Тобто на 30 орбиталях різних підрівнів. Електронна будова: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 0 4p 0 4d 0 4f 0. Всього два з дуже низькою енергією іонізації. Вільно відриваються і йдуть в загальний електронний простір. Орбіталей для переміщення на один атом 22 штуки, тобто дуже велике вільний простір для "електронного газу".

Подібність і відмінність з іншими видами зв'язків

В цілому дане питання вже розглядалося вище. Можна тільки узагальнити і зробити висновок. Головними відмітними від всіх інших типів зв'язку рисами саме металевих кристалів є:

• кілька видів частинок, які беруть участь в процесі зв'язування (атоми, іони або атом-іони, електрони);
• різне просторове геометричну будову кристалів.

З водневої і іонним зв'язком металеву об'єднує ненасищаемость і ненаправленої. З ковалентного полярної - сильне електростатичне тяжіння між частинками. Окремо з іонним - тип частинок у вузлах кристалічної решітки (іони). З ковалентного неполярной - атоми у вузлах кристала.

Типи зв'язків у металах різного агрегатного стану

Як ми вже відзначали вище, металева хімічний зв'язок, приклади якої наведено в статті, утворюється в двох агрегатних станах металів і їх сплавів: твердому і рідкому.

Виникає питання: який тип зв'язку в парах металів? Відповідь: ковалентний полярний і неполярний. Як і у всіх з'єднаннях, які перебувають у вигляді газу. Тобто при тривалому нагріванні металу і переведення його з твердого стану в рідке зв'язку не рвуться і кристалічна структура зберігається. Однак коли мова заходить про переведення рідини в пароподібний стан, кристал руйнується і металева зв'язок перетворюється в ковалентну.

Хімічна зв'язок

Всі взаємодії, що призводять до об'єднання хімічних часток (атомів, молекул, іонів і т. П.) В речовини діляться на хімічні зв'язки і міжмолекулярні зв'язки (міжмолекулярні взаємодії).

хімічні зв'язку - зв'язку безпосередньо між атомами. Розрізняють іонну, ковалентний і металеву зв'язок.

міжмолекулярні зв'язки - зв'язки між молекулами. Це воднева зв'язок, іон-дипольна зв'язок (за рахунок утворення зв'язку з цим відбувається, наприклад, освіту гідратної оболонки іонів), диполь-дипольна (за рахунок утворення зв'язку з цим об'єднуються молекули полярних речовин, наприклад, в рідкому ацетоні) і ін.

іонна зв'язок - хімічний зв'язок, утворена за рахунок електростатичного притягання разноименно заряджених іонів. У бінарних сполуках (з'єднаннях двох елементів) вона утворюється в разі, коли розміри пов'язують атомів сильно відрізняються один від одного: одні атоми великі, інші маленькі - тобто одні атоми легко віддають електрони, а інші схильні їх приймати (зазвичай це атоми елементів, що утворюють типові метали і атоми елементів, що утворюють типові неметали); електронний торгівельний таких атомів також сильно відрізняється.
Іонна зв'язок ненаправленная і не насичується.

ковалентний зв'язок - хімічний зв'язок, що виникає за рахунок утворення спільної пари електронів. Ковалентний зв'язок утворюється між маленькими атомами з однаковими або близькими радіусами. Необхідна умова - наявність неспарених електронів в обох пов'язують атомів (обмінний механізм) або неподіленої пари у одного атома і вільної орбіталі в іншого (донорно-акцепторні механізм):

а)	H · + · H H: H	H-H	H 2	(Одна загальна пара електронів; H одновалентен);
б)		NN	N 2	(Три загальні пари електронів; N трехвалентен);
в)		H-F	HF	(Одна загальна пара електронів; H і F одновалентних);
г)			NH 4 +	(Чотири загальних пари електронів; N чотиривалентний)

За кількістю загальних електронних пар ковалентні зв'язку діляться на
• прості (одинарні) - одна пара електронів,
• подвійні - дві пари електронів,
• потрійні - три пари електронів.

Подвійні і потрійні зв'язки називаються кратними зв'язками.

За розподілом електронної щільності між зв'язуваними атомами ковалентний зв'язок ділиться на неполярну і полярну. Неполярний зв'язок утворюється між однаковими атомами, полярна - між різними.

електронегативність - міра здатності атома в речовині притягувати до себе загальні електронні пари.
Електронні пари полярних зв'язків зміщені в бік більш електронегативний елементів. Саме зміщення електронних пар називається поляризацією зв'язку. Утворені при поляризації часткові (надлишкові) заряди позначаються + і -, наприклад:.

За характером перекривання електронних хмар ( "орбіталей") ковалентний зв'язок ділиться на-зв'язок і -Зв'язок.
-Зв'язок утворюється за рахунок прямого перекривання електронних хмар (вздовж прямої, що з'єднує ядра атомів),-зв'язок - за рахунок бічного перекривання (по обидва боки від площини, в якій лежать ядра атомів).

Ковалентний зв'язок має спрямованість і насичуваність, а також поляризуемостью.
Для пояснення і прогнозування взаємного напрямку ковалентних зв'язків використовують модель гібридизації.

Гібридизація атомних орбіталей і електронних хмар - передбачуване вирівнювання атомних орбіталей по енергії, а електронних хмар за формою при утворенні атомом ковалентних зв'язків.
Найчастіше зустрічається три типи гібридизації: sp-, sp 2 і sp 3-гібридизація. наприклад:
spгібридизація - в молекулах C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (лінійну будову);
sp 2-гібридизація - в молекулах C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (плоска трикутна форма);
sp 3-гібридизація - в молекулах CCl 4, SiH 4, CH 4 (тетраедричних форма); NH 3 (пірамідальна форма); H 2 O (уголковая форма).

металева зв'язок - хімічний зв'язок, утворена за рахунок усуспільнення валентних електронів всіх пов'язують атомів металевого кристала. В результаті утворюється єдине електронне хмара кристала, яке легко зміщується під дією електричної напруги - звідси висока електропровідність металів.
Металева зв'язок утворюється в тому випадку, коли зв'язуються атоми великі і тому схильні віддавати електрони. Прості речовини з металевим зв'язком - метали (Na, Ba, Al, Cu, Au та ін.), Складні речовини - интерметаллические з'єднання (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8 і ін.).
Металева зв'язок не має спрямованість насичуваність. Вона зберігається і в розплавах металів.

воднева зв'язок - межмолекулярная зв'язок, утворена за рахунок часткового акцептування пари електронів високоелектроотріцательнного атома атомом водню з великим позитивним частковим зарядом. Утворюється в тих випадках, коли в одній молекулі є атом з неподіленої парою електронів і високою електронегативність (F, O, N), а в іншій - атом водню, пов'язаний сильно полярної зв'язком з одним з таких атомів. Приклади водневих зв'язків:

H-OH ··· OH 2, H-OH ··· NH 3, H-OH ··· F-H, H-F ··· H-F.

Внутрішньомолекулярні водневі зв'язки існують в молекулах поліпептидів, нуклеїнових кислот, білків і ін.

Мірою міцності будь-якого зв'язку є енергія зв'язку.
енергія зв'язку - енергія необхідна для розриву даної хімічного зв'язку в 1 молі речовини. Одиниця виміру - 1 кДж / моль.

Енергії іонної і ковалентного зв'язку - одного порядку, енергія водневого зв'язку - на порядок менше.

Енергія ковалентного зв'язку залежить від розмірів пов'язують атомів (довжини зв'язку) і від кратності зв'язку. Чим менше атоми і більше кратність зв'язку, тим більше її енергія.

Енергія іонної зв'язку залежить від розмірів іонів і від їх зарядів. Чим менше іони і більше їх заряд, тим більше енергія зв'язку.

будова речовини

За типом будови все речовини діляться на молекулярні і немолекулярное. серед органічних речовин переважають молекулярні речовини, серед неорганічних - немолекулярное.

За типом хімічного зв'язку речовини діляться на речовини з ковалентними зв'язками, речовини з іонними зв'язками (іонні речовини) і речовини з металевими зв'язками (метали).

Речовини з ковалентними зв'язками можуть бути молекулярними і немолекулярное. Це істотно позначається на їх фізичних властивостейах.

Молекулярні речовини складаються з молекул, пов'язаних між собою слабкими міжмолекулярними зв'язками, до них відносяться: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 і інші прості речовини; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, органічні полімери і багато інших речовин. Ці речовини не володіють високою міцністю, мають низькі температури плавлення і кипіння, не проводять електричний струм, деякі з них розчиняються у воді або інших розчинниках.

Немолекулярное речовини з ковалентними зв'язками або атомні речовини (алмаз, графіт, Si, SiO 2, SiC і інші) утворюють дуже міцні кристали (виняток - шаруватий графіт), вони нерозчинні у воді і інших розчинниках, мають високі температури плавлення і кипіння, більшість з них не проводить електричний струм (крім графіту, що володіє електропровідністю, і напівпровідників - кремнію, германію та ін.)

Все іонні речовини, природно, є немолекулярное. Це тверді тугоплавкі речовини, розчини і розплави яких проводять електричний струм. Багато з них розчиняються у воді. Слід зазначити, що в іонних речовинах, кристали яких складаються зі складних іонів, є і ковалентні зв'язки, наприклад: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-), (NH 4 + ) (NO 3) і т. д. ковалентних зв'язків пов'язані атоми, з яких складаються складні іони.

Метали (речовини з металевим зв'язком) дуже різноманітні за своїми фізичними властивостями. Серед них є рідина (Hg), дуже м'які (Na, K) і дуже тверді метали (W, Nb).

Характерними фізичними властивостями металів є їх висока електропровідність (на відміну від напівпровідників, зменшується з ростом температури), висока теплоємність і пластичність (у чистих металів).

У твердому стані майже всі речовини складаються з кристалів. За типом будови і типу хімічного зв'язку кристали ( "кристалічні решітки") ділять на атомні (Кристали немолекулярное речовин з ковалентним зв'язком), іонні (Кристали іонних речовин), молекулярні (Кристали молекулярних речовин з ковалентним зв'язком) і металеві (Кристали речовин з металевим зв'язком).

Завдання і тести по темі "Тема 10." Хімічний зв'язок. Будова речовини "."

• Типи хімічного зв'язку - Будова речовини 8-9 клас

  Уроків: 2 Завдань: 9 Тестів: 1

• Завдань: 9 Тестів: 1

Пропрацювавши цю тему, Ви повинні засвоїти такі поняття: хімічний зв'язок, межмолекулярная зв'язок, іонна зв'язок, ковалентний зв'язок, металева зв'язок, воднева зв'язок, простий зв'язок, подвійний зв'язок, потрійний зв'язок, кратні зв'язки, неполярний зв'язок, полярна зв'язок, електронний торгівельний, поляризація зв'язку , - і-зв'язок, гібридизація атомних орбіталей, енергія зв'язку.

Ви повинні знати класифікацію речовин за типом будови, по типу хімічного зв'язку, залежність властивостей простих і складних речовин від типу хімічного зв'язку і типу "кристалічної решітки".

Ви повинні вміти: визначати тип хімічного зв'язку в речовині, тип гібридизації, складати схеми освіти зв'язків, користуватися поняттям електронний торгівельний, поруч електроотріцательностей; знати як змінюється електронегативність у хімічних елементів одного періоду, і однієї групи для визначення полярності ковалентного зв'язку.

Переконавшись, що все необхідне засвоєно, переходите до виконання завдань. Бажаємо успіхів.

Рекомендована література:

• О. С. Габрієлян, Г. Г. Лисова. Хімія 11 кл. М., Дрофа, 2002.
• Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. Хімія 11 кл. М., Просвещение, 2001..

Металевої називається багатоцентрових зв'язок, яка існує в металах і їх сплавах між позитивно зарядженими іонами і валентними електронами, які є загальними для всіх іонів і вільно пересуваються по кристалу.

Мають невелику кількість валентних електронів і низьку іонізації. Ці електрони внаслідок великих радіусів атомів металів досить слабко пов'язані зі своїми ядрами і можуть легко відриватися від них і ставати загальними для всього кристала металу. В результаті в кристалічній решітці металу виникають позитивно заряджені іони металу і електронний газ - сукупність рухомих електронів, які вільно пересуваються по кристалу металу.

В результаті метал являє собою ряд позитивних іонів, локалізованих в певних положеннях, і велика кількість електронів, які порівняно вільно пересуваються в поле позитивних центрів. Просторова будова металів - це кристал, який можна уявити як клітку з позитивно зарядженими іонами у вузлах, занурену в негативно заряджений електронний газ. Всі атоми віддають свої валентні електрони на освіту електронного газу, вони вільно переміщаються всередині кристала, не порушуючи хімічного зв'язку.

Теорія про вільне переміщення електронів в кристалічній решітці металів була експериментально підтверджена досвідом Толмена і Стюарта (в 1916р.): При різкому гальмуванні попередньо розкрученої котушки з намотаним дротом, вільні електрони продовжували деякий час рухатися за інерцією, і в цей час амперметр, включений в ланцюг котушки, реєстрував імпульс електричного струму.

Різновиди моделей металевої зв'язку

Ознаками металевої зв'язку є такі характеристики:

1. Багатоелектронні, оскільки в освіті металевого зв'язку беруть участь всі валентні електрони;
2. Багатоцентрових, або делокалізованность - зв'язок з'єднує одночасно велику кількість атомів, що містяться в кристалі металу;
3. Ізотропності, або ненаправленим - завдяки безперешкодному пересуванню електронного газу одночасно на всі боки металева зв'язок є сферично симетричним.

Металеві кристали утворюють, в основному, три види кристалічних решіток, проте деякі метали в залежності від температури можуть мати різні структури.

Кристалічні решітки металів: а) кубічна гранецентрированная (Cu, Au, Ag, Al); б) кубічна об'емноцентрірованная (Li, Na, Ba, Mo, W, V); в) гексагональная (Mg, Zn, Ti, Cd, Cr)

Металева зв'язок існує в кристалах і розплавах всіх металів і сплавів. У чистому вигляді вона характерна для лужних і лужно-земельних металів. У перехідних d-металів зв'язок між атомами є частково ковалентного.

металева зв'язок

В результаті електростатичного притягання між катіоном і аніоном утворюється, молекула.

іонна зв'язок

Теорію іонної зв'язку запропонував в 1916 ᴦ. німецький вчений В. Коссель. Ця теорія пояснює утворення зв'язків між атомами типових металів і атомамитипових неметалів:CsF, CsCl, NaCl, KF, KCl, Na 2 O і ін.

Відповідно до цієї теорії, при утворенні іонного зв'язку атоми типових металів віддають електрони, а атоми типових неметалів приймають електрони.

В результаті цих процесів атоми металів перетворюються в позитивно заряджені частинки, які називаються позитивними іонами або катіонами; а атоми неметалів перетворюються в негативні іони - аніони. Заряд катіона дорівнює числу відданих електронів.

Атоми металів віддають електрони зовнішнього шару, а утворюються іони мають завершені електронні структури (Предвнешнего електронного шару).

Величина негативного заряду аніона дорівнює числу прийнятих електронів.

Атоми неметалів приймають таку кількість електронів, яке їм вкрай важливо для завершення електронного октету (Зовнішнього електронного шару).

Наприклад: загальна схема освіти молекули NaCl з атомів Na і С1: Na ° -le \u003d Na +1 Освіта іонів

Сl ° + 1е - \u003d Сl -

Na +1 + Сl - \u003d N а + Сl -

Na ° + Сl ° \u003d Nа + Сl - з'єднати ення іонів

· Зв'язок між іонами прийнято називати іонним зв'язком.

З'єдн ння, які складаються з іонів, називаються іонними з'єдн еніямі.

Алгебраїчна сума зарядів нд ех іонів в молекулі іонного з'єдн ння повинна бути дорівнює нулю,тому що будь-яка молекула є електронейтральної часткою.

Різкого розмежування між іонної і ковалентноі зв'язками не існує. Іонну зв'язок можна розглядати як крайній випадок полярної ковалентноі зв'язку, при утворенні якої загальна електронна пара повністюзміщується до атома з більшою електронегативність.

Атоми більшості типових металів на зовнішньому електронному шарі мають невелике число електронів (як правило, від 1 до 3); ці електрони називаються валентними. В атомах металів міцність зв'язку валентних електронів з ядром невисока, тобто атоми мають низьку енергією іонізації. Це обумовлює легкість втрати валентних електронів чперетворення атомів металу в позитивно заряджені іони (катіони):

Ме ° -nе ® Ме n +

У кристалічній структурі металу валентні електрони мають здатність легко переміщатися від одного атома до іншого, що призводить до усуспільнення електронів нд ємі сос еднімі атомами. Спрощено будова кристала металу представляється в такий спосіб: в вузлах кристалічної решітки знаходяться іони Ме п + і атоми Ме °, а між ними відносно вільно переміщаються валентні електрони, здійснюючи зв'язок між нд ємі атомами і іонами металу (рис. 3). Це особливий тип хімічного зв'язку, називаним металевим.

· Металева зв'язок - зв'язок між атомами і іонами металів в кристалічній решітці, здійснювана усуспільненими валентними електронами.

Завдяки цьому типу хімічного зв'язку метали мають определ енним комплексом фізичних і хімічних властивостей, що відрізняє їх від неметалів.

Мал. 3. Схема кристалічної решітки металів.

Міцність металевої зв'язку забезпечує стійкість кристалічної решітки і пластичність металів (здатність піддаватися різноманітної обробці без руйнування). Вільне пересування валентних електронів дозволяє металам добре проводити електричний струм і тепло. Здатність відображати світлові хвилі (ᴛ.ᴇ. металевий блиск) також пояснюється будовою кристалічної решітки металу.

Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, найбільш характерними фізичними властивостями металів виходячи з наявності металевої зв'язку є:

■ кристалічна структура;

■ металевий блиск і непрозорість;

■ пластичність, ковкість, плавкість;

■ високі електро- і теплопровідність; і схильність до утворення сплавів.

Металева зв'язок - поняття і види. Класифікація та особливості категорії "Металева зв'язок" 2017, 2018.

- Металева зв'язок

- Металева зв'язок

Сама назва «металева зв'язок» вказує, що мова піде про внутрішню структуру металів. Атоми більшості металів на зовнішньому енергетичному рівні містять невелику кількість валентних електронів в порівнянні з загальним числом зовнішніх енергетично близьких ....

- Металева зв'язок

Металева зв'язок заснована на усуспільнення валентних електронів, що належать не двом, а практично всім атомам металу в кристалі. В металах валентних електронів набагато менше, ніж вільних орбіталей. Це створює умови для вільного переміщення ....

- Металева зв'язок

Істотні відомості щодо природи хімічного зв'язку в металах модно отримати на підставі двох характерних особливостей в порівнянні з ковалентними і іонними з'єднаннями. Метали, по-перше, відрізняються від інших речовин високу електропровідність і ....

- Металева зв'язок

Істотні відомості про природу хімічного зв'язку в металах можна отримати на підставі двох характерних для них особливостей в порівнянні з ковалентними і іонними з'єднаннями. Метали, по-перше, відрізняються від інших речовин високої електричну провідність і ....

- Металева зв'язок

Гібридизація орбіталей і просторова конфігурація молекул Тип молекули Вихідні орбіталі атома А Тип гібридизації Число гібридних орбіталей атома А Просторова конфігурація молекули АВ2 АВ3 АВ4 s + p s + p + p s + p + p + p sp sp2 sp3 ....

- Металева зв'язок. Властивості металевої зв'язку.

Металева зв'язок - хімічний зв'язок, обумовлена \u200b\u200bнаявністю щодо вільних електронів. Характерна як для чистих металів, так і їх сплавів і інтерметалевих з'єднань. Механізм металевої зв'язку У всіх вузлах кристалічної решітки розташовані ....

- Будова молекули. Теорія хімічного зв'язку. Іонна зв'язок Металева зв'язок. Ковалентний зв'язок. Енергія зв'язку. Довжина зв'язку. Валентний кут. Властивості хімічного зв'язку.

Молекула - найменша частинка речовини, що володіє його хімічними властивостями. Відповідно до теорії хімічного зв'язку, стійкого стану елемента відповідає структура з електронної формулою зовнішнього рівня s2p6 (аргон, криптон, радон, та інші). При утворенні ....

На уроці будуть розглянуті кілька типів хімічного зв'язку: металева, воднева і Ван-дер-ваальсово, а також ви дізнаєтеся, як залежать фізичні і хімічні властивості від різних типів хімічних зв'язків в речовині.

Тема: Типи хімічного зв'язку

Урок: Металева і воднева хімічні зв'язки

металева зв'язокце тип зв'язку в металах і їх сплавах між атомами або іонами металів і відносно вільними електронами (електронним газом) в кристалічній решітці.

Метали - це хімічні елементи з низькою електронегативні, тому вони легко віддають свої валентні електрони. Якщо поруч з елементом металом перебуває неметалл, то електрони від атома металу переходять до неметалів. Такий тип зв'язку називається іонний (Рис. 1).

Мал. 1. Освіта

В разі простих речовин металів або їх сплавів, Ситуація змінюється.

При утворенні молекул електронні орбіталі металів не залишаються незмінними. Вони взаємодіють між собою, утворюючи нову молекулярну орбіталь. Залежно від складу і будови сполуки, молекулярні орбіталі можуть бути як близькі до сукупності атомних орбіталей, так і значно від них відрізнятися. При взаємодії електронних орбіталей атомів металу утворюються молекулярні орбіталі. Такі, що валентні електрони атома металу, можуть вільно переміщатися по цим молекулярним орбиталям. Чи не відбувається повне розділення, заряду, т. Е. метал - це не сукупність катіонів і плаваючих навколо електронів. Але це і не сукупність атомів, які іноді переходять в катіонну форму і передають свій електрон іншому катиону. Реальна ситуація - це сукупність двох цих крайніх варіантів.

Мал. 2

Сутність освіти металевої зв'язку складається в наступному: атоми металів віддають зовнішні електрони, і деякі з них перетворюються в позитивно заряджені іони. Відірвалися від атомів е лектронивідносно вільно переміщаються між виниклими позитивнимиіонами металів. Між цими частками виникає металева зв'язок, т. Е. Електрони як би цементують позитивні іони в металевій решітці (рис. 2).

Наявність металевої зв'язку обумовлює фізичні властивості металів:

· Висока пластичність

· Тепло і електропровідність

· Металевий блиск

пластичність - це здатність матеріалу легко деформуватися під дією механічного навантаження. Металева зв'язок реалізується між усіма атомами металу одночасно, тому при механічному впливі на метал не розриваються конкретні зв'язку, а тільки змінюється стан атома. Атоми металу, не пов'язані жорсткими зв'язками між собою, можуть як би ковзати по шару електронного газу, як це відбувається при ковзанні одного скла по іншому з прошарком води між ними. Завдяки цьому метали можна легко деформувати або розгортати в тонку фольгу. Найбільш пластичні метали - чисте золото, срібло і мідь. Всі ці метали зустрічаються в природі в самородному вигляді в тій чи іншій мірі чистоти. Мал. 3.

Мал. 3. Метали, зустрічаються в природі в самородному вигляді

З них, особливо з золота, виготовляються різні прикраси. Завдяки своїй дивній пластичності, золото застосовується при обробці палаців. З нього можна розкачати фольгу товщиною всього 3. 10 -3 мм. Вона називається сусальне золото, наноситься на гіпсові, ліпні прикраси або інші предмети.

Тепло- і електропровідність . Найкраще електричний струм проводять мідь, срібло, золото і алюміній. Але так як золото і срібло - дорогі метали, то для виготовлення кабелів використовуються більш дешеві мідь і алюміній. Найгіршими електричними провідниками є марганець, свинець, ртуть і вольфрам. У вольфраму електричний опір настільки велике, що при проходженні електричного струму він починає світитися. Ця властивість використовується при виготовленні ламп розжарювання.

Температура тіла - це міра енергії складових його атомів або молекул. Електронний газ металу може досить швидко передавати надлишкову енергію з одного іона або атома до іншого. Температура металу швидко вирівнюється по всьому об'єму, навіть якщо нагрівання йде з одного боку. Це спостерігається, наприклад, якщо опустити металеву ложку в чай.

Металевий блиск. Блиск - це здатність тіла відбивати світлові промені. Високою світловою відбивною здатністю володіють срібло, алюміній і паладій. Тому саме ці метали наносять тонким шаром на поверхню скла при виготовленні фар, прожекторів і дзеркал.

воднева зв'язок

Розглянемо температури кипіння і плавлення водневих з'єднань халькогенов: кисню, сірки, селену і телуру. Мал. 4.

Мал. 4

Якщо подумки екстраполювати прямі температур кипіння і плавлення водневих з'єднань сірки, селену і телуру, то ми побачимо, що температура плавлення води повинна приблизно складати -100 0 С, а кипіння - приблизно -80 0 С. Відбувається це тому, що між молекулами води існує взаємодія - воднева зв'язок, яка об'єднує молекули води в асоціацію . Для руйнування цих асоціатів потрібна додаткова енергія.

Воднева зв'язок утворюється між сильно поляризованим, що володіє значною часткою позитивного заряду атомом водню і іншим атомом з дуже високою електронегативність: фтором, киснем або азотом . Приклади речовин, здатних утворювати водневий зв'язок, наведені на рис. 5.

Мал. 5

Розглянемо утворення водневих зв'язків між молекулами води. Воднева зв'язок зображується трьома крапками. Виникнення водневого зв'язку обумовлено унікальною особливістю атома водню. Т. к. Атом водню містить тільки один електрон, то при зволіканні загальної електронної пари іншим атомом, оголюється ядро \u200b\u200bатома водню, позитивний заряд якого діє на електронегативні елементи в молекулах речовин.

порівняємо властивості етилового спирту і диметилового ефіру. Виходячи з будови цих речовин, слід, що етиловий спирт може утворювати міжмолекулярні водневі зв'язки. Це обумовлено наявністю гидроксогрупп. Диметиловий ефір водневих зв'язків утворювати не може.

Порівняємо їх властивості в таблиці 1.

Табл. 1

Т кип., Т пл, розчинність в воді вище у етилового спирту. Це загальна закономірність для речовин, між молекулами яких утворюється водневий зв'язок. Ці речовини характеризуються більш високою Т кип., Т пл, розчинність в воді і більш низькою летючість.

Фізичні властивості з'єднань залежать також і від молекулярної маси речовини. Тому проводити порівняння фізичних властивостей речовин з водневими зв'язками, правомірно тільки для речовин з близькими молекулярними масами.

енергія однією водневого зв'язку приблизно в 10 разів менше енергії ковалентного зв'язку. Якщо в органічних молекулах складного складу є кілька функціональних груп, здатних до утворення водневого зв'язку, то в них можуть утворюватися внутрішньо-молекулярні водневі зв'язку (білки, ДНК, амінокислоти, ортонітрофенол і ін.). За рахунок водневого зв'язку утворюється вторинна структура білків, подвійна спіраль ДНК.

Ван-дер-ваальсово зв'язок.

Згадаймо благородні гази. З'єднання гелію до сих пір не отримано. Він не здатний утворювати звичайні хімічні зв'язки.

При сильно негативних температурах можна отримати рідкий і навіть твердий гелій. У рідкому стані атоми гелію утримуються за допомогою сил електростатичного притягання. Існує три варіанти цих сил:

· Орієнтаційні сили. Ця взаємодія між двома диполями (НСl)

· Індукційне тяжіння. Це тяжіння диполя і неполярной молекули.

· Дисперсійне тяжіння. Ця взаємодія між двома неполярними молекулами (He). Виникає за рахунок нерівномірності руху електронів навколо ядра.

Підбиття підсумку уроку

На уроці розглянуті три типи хімічного зв'язку: металева, воднева і Ван-дер-ваальсово. Пояснювалася залежність фізичних і хімічних властивостей від різних типів хімічних зв'язків в речовині.

Список літератури

1. Рудзитис Г.Є. Хімія. основи загальної хімії. 11 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень / Г.Є. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-е изд. - М .: Просвещение, 2012.

2. Попель П.П. Хімія: 8 кл .: Підручник для загальноосвітніх учбових закладів / П.П. Попель, Л.С.Крівля. - К .: ВЦ «Академія», 2008. - 240 с .: іл.

3. Габрієлян О.С. Хімія. 11 клас. Базовий рівень. 2-е изд., Стер. - М .: Дрофа, 2007. - 220 с.

Домашнє завдання

1. №№2, 4, 6 (с. 41) Рудзитис Г.Є. Хімія. Основи загальної хімії. 11 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень / Г.Є. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-е изд. - М .: Просвещение, 2012.

2. Чому для виготовлення волосків ламп розжарювання використовують вольфрам?

3. Чим пояснюється відсутність водневого зв'язку в молекулах альдегідів?