Классификация химических связей.

1. По механизму образования химической связи.

а) обменный, когда оба атома, образующие связь, предоставляют для неё неспаренные электроны.

Например, образование молекул водорода Н₂ и хлора Cl₂:

 

б) донорно – акцепторный, когда один из атомов предоставляет для образования связи готовую пару электронов (донор), а второй атом – пустую свободную орбиталь.

Например, образование иона аммония (NH₄)⁺ (заряженная частица):

2. По способу перекрывания электронныхорбиталей.

а) σ- связь (сигма), когда максимум перекрывания лежит на линии, соединяющей центры атомов.

Например,

H₂ σ(s-s)

Cl₂ σ(p-p)

HCl σ(s-p)

б) π- связи (пи), если максимум перекрывания не лежит на линии, соединяющей центры атомов.

3. По способу достижения завершенной электронной оболочки.

Каждый атом стремится завершить свою внешнюю электронную оболочку, при этом способов достижения такого состояния может быть несколько.

 

Признак сравнения	Ковалентная	Ионная	Металлическая
неполярная	полярная
Как достигается завершенная электронная оболочка?	Обобществление электронов	Обобществление электронов	Полная передача электронов, образование ионов (заряженных частиц).	Обобществление электронов всеми атомами в крист. решетке
Какие атомы участвуют?	немет – немет ЭО = ЭО	1) Немет-Немет1   2)Мет–немет ЭО < ЭО	мет +[немет]- ЭО << ЭО	В узлах находятся катионы и атомы металла. Связь осуществляют свободно перемещающиеся в межузловом пространстве электроны.
∆c= ЭО1 – ЭО2		< 1,7	> 1,7
Примеры	простые вещества – неметаллы.	кислоты, оксиды	соли, щелочи, оксиды щелочных металлов.	простые вещества – металлы. Связь в металлах и сплавах, которую выполняют относительно свободные электроны между ионами металлов в металлической кристаллической решетке.

 

I. Сущность химической связи

1. Устойчивым является такое состояние атома, при котором его внешний энергетический уровень завершён до 8 электронов (Н, Не – до 2 электронов).

2. Завершённый внешний уровень имеют атомы VIII A группы.

3. одиночные атомы связанные атомы

○ + ○ → ○○ + Е

Главная причина образования химической связи – выделение энергии и повышение устойчивости системы.

4. Чем меньше запас энергии атома, тем более он устойчив в химическом отношении и его состояние наиболее энергетически выгодное.

5. Пути завершения внешнего уровня атомов:

· образование общих электронных пар

· отдача или присоединение электронов

· обобществление электронов.

II. Виды химической связи

1. Ионная (∆ЭО > 1,7) – связь, осуществляемая за счёт сил электростатического притяжения ионов (Отдача или присоединение ионов).

Ме_щ – О, Г, S; Ме_щз – О, Г, S.

2. Ковалентная (∆ЭО = 0 – 1,7) - связь осуществляемая путём образования общих электронных пар.

· неполярная(∆ЭО = 0) – связь между одинаковыми атомами неметаллов.

· полярная(0<∆ЭО<1,7) – связь между разными атомами неметаллов, или неметаллом и неактивным металлом (AlCl₃).

Свойства ковалентной связи:

1) Длина – межъядерное расстояние

2) Энергия – энергия, выделяющаяся при образовании или поглощающаяся при разрыве химической связи.

С увеличением кратности связи энергия увеличивается, длина связи уменьшается и химическая активность падает:

F – F	O = O	N ≡ N	C ≡ O Одна из трёх связей О→С по донорно-акцепторному механизму
155 кДж/моль	498 кДж/моль	946 кДж/моль	1065 кДж/моль

3) Насыщаемость – определяется способностью атомов образовывать ограниченное число связей:

Например, водород всегда одновалентен;

азот может быть трехвалентен в молекуле аммиака NH₃ и четырёхвалентен в ионе аммония NH₄⁺ (валентные возможности расширяются за счёт участия неподелённой электронной пары атома азота в образовании ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму).

4) Направленность – обуславливает форму молекулы в пространстве.

Ковалентная связь образуется в направлении максимального перекрывания электронных орбиталей взаимодействующих атомов при образовании σ – связей. (см. "гибридизация")

3. Металлическая – связь за счёт обобществления валентных электронов в кристаллической решётке металла. Это связь в металлах и сплавах (примерно в 3-4 раза слабее одинарной ковалентной)

4. Водородная – связь между атомом водорода и сильноэлекроотрицательным элементом F, O, N, Cl. (примерно 15-20 раз слабее ковалентной)

· внутримолекулярная – белки, полипептиды

· межмолекулярная – вода, спирты, аммиак, аминокислоты и др.

 

Строение вещества

В химические взаимодействия вступают не отдельные атомы или молекулы, а вещества.

При низких температурах для веществ устойчиво твёрдое состояние.

☼ Самым твёрдым веществом в природе является алмаз. Он считается царём всех самоцветов и драгоценных камней. Да и само его название означает по-гречески «несокрушимый». На алмазы с давних пор смотрели как на чудодейственные камни. Считалось, что человек, носящий алмазы, не знает болезней желудка, на него не действует яд, он сохраняет до глубокой старости память и весёлое расположение духа, пользуется царской милостью.

☼ Алмаз, подвергнутый ювелирной обработке – огранке, шлифовке, называют бриллиантом.

При плавлении в результате тепловых колебаний порядок частиц нарушается, они становятся подвижными, при этом характер химической связи не нарушается. Таким образом, между твёрдым и жидким состояниями принципиальных различий нет.

У жидкости появляется текучесть (т. е. способность принимать форму сосуда).

 

Жидкие кристаллы

 

Жидкие кристаллы открыты в конце XIX века, но изучены в последние 20-25 лет. Многие показывающие устройства современной техники, например некоторые электронные часы, мини-ЭВМ, работают на жидких кристаллах.

В общем-то слова «жидкие кристаллы» звучат не менее необычно, чем «горячий лёд». Однако на самом деле и лёд может быть горячим, т.к. при давлении более 10000 атм. водяной лёд плавится при температуре выше 200⁰ С. Необычность сочетания «жидкие кристаллы» состоит в том, что жидкое состояние указывает на подвижность структуры, а кристалл предполагает строгую упорядоченность.

Если вещество состоит из многоатомных молекул вытянутой или пластинчатой формы и имеющих несимметричное строение, то при его плавлении эти молекулы ориентируются определённым образом друг относительно друга (их длинные оси располагаются параллельно). При этом молекулы могут свободно перемещаться параллельно самим себе, т.е. система приобретает свойство текучести, характерное для жидкости. В то же время система сохраняет упорядоченную структуру, обусловливающую свойства, характерное для кристаллов.

Высокая подвижность такой структуры даёт возможность управлять ею путём очень слабых воздействий (тепловых, электрических и др.), т.е. целенаправленно изменять свойства вещества, в том числе оптические, с очень малыми затратами энергии, что и используется в современной технике.