एक धातु बंधन एक बहुकेंद्र बंधन है जो धातुओं और उनके मिश्र धातुओं में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों और वैलेंस इलेक्ट्रॉनों के बीच मौजूद होता है, जो सभी आयनों के लिए सामान्य होते हैं और क्रिस्टल के माध्यम से स्वतंत्र रूप से चलते हैं।

उनके पास कम संख्या में वैलेंस इलेक्ट्रॉन और कम आयनीकरण होता है। ये इलेक्ट्रॉन, धातु के परमाणुओं की बड़ी त्रिज्या के कारण, अपने नाभिक से कमजोर रूप से बंधे होते हैं और आसानी से उनसे अलग हो सकते हैं और पूरे धातु क्रिस्टल के लिए सामान्य हो सकते हैं। नतीजतन, धातु के क्रिस्टल जाली में सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए धातु आयन और एक इलेक्ट्रॉन गैस दिखाई देते हैं - मोबाइल इलेक्ट्रॉनों का एक सेट जो धातु क्रिस्टल के चारों ओर स्वतंत्र रूप से घूमता है।

नतीजतन, धातु कुछ स्थितियों में स्थानीयकृत सकारात्मक आयनों की एक श्रृंखला है, और बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉन जो सकारात्मक केंद्रों के क्षेत्र में अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से चलते हैं। धातुओं की स्थानिक संरचना एक क्रिस्टल है, जिसे एक नकारात्मक चार्ज इलेक्ट्रॉन गैस में डूबे हुए नोड्स पर सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयनों के साथ एक सेल के रूप में दर्शाया जा सकता है। सभी परमाणु एक इलेक्ट्रॉन गैस के निर्माण के लिए अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं; वे रासायनिक बंधन को तोड़े बिना क्रिस्टल के अंदर स्वतंत्र रूप से चलते हैं।

धातुओं के क्रिस्टल जाली में इलेक्ट्रॉनों के मुक्त संचलन के सिद्धांत की प्रयोगात्मक रूप से टॉलमैन और स्टीवर्ट (1916 में) के अनुभव से पुष्टि की गई थी: घाव के तार के साथ पहले से बिना मुड़े हुए कुंडल के तेज मंदी के दौरान, मुक्त इलेक्ट्रॉनों ने जड़ता से चलना जारी रखा। कुछ समय के लिए, और इस समय सर्किट कॉइल में शामिल एमीटर ने विद्युत प्रवाह के आवेग को दर्ज किया।

धातु बंधन मॉडल की किस्में

धातु बंधन के लक्षण निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

1. बहुइलेक्ट्रॉनिकता, चूंकि सभी संयोजी इलेक्ट्रॉन धातु बंधन के निर्माण में भाग लेते हैं;
2. बहुकेंद्र, या निरूपण - एक बंधन एक साथ धातु क्रिस्टल में निहित बड़ी संख्या में परमाणुओं को जोड़ता है;
3. आइसोट्रॉपी, या गैर-दिशात्मकता - सभी दिशाओं में एक साथ इलेक्ट्रॉन गैस की निर्बाध गति के कारण, धातु बंधन गोलाकार रूप से सममित होता है।

धातु क्रिस्टल मुख्य रूप से तीन प्रकार के क्रिस्टल जाली बनाते हैं, हालांकि, तापमान के आधार पर कुछ धातुओं में अलग-अलग संरचनाएं हो सकती हैं।

धातुओं की क्रिस्टल जाली: a) घन फलक-केंद्रित (Cu, Au, Ag, Al); बी) क्यूबिक बॉडी-केंद्रित (ली, ना, बा, मो, डब्ल्यू, वी); सी) हेक्सागोनल (एमजी, जेडएन, टीआई, सीडी, सीआर)

एक धातु बंधन सभी धातुओं और मिश्र धातुओं के क्रिस्टल और मेल्ट में मौजूद होता है। अपने शुद्ध रूप में, यह क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुओं की विशेषता है। संक्रमण डी-धातुओं में, परमाणुओं के बीच का बंधन आंशिक रूप से सहसंयोजक होता है।

163120 0

प्रत्येक परमाणु में एक निश्चित संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं।

रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हुए, परमाणु सबसे स्थिर इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन तक पहुंचते हुए, इलेक्ट्रॉनों का दान, अधिग्रहण या सामाजिककरण करते हैं। सबसे कम ऊर्जा वाला विन्यास सबसे स्थिर होता है (जैसा कि महान गैस परमाणुओं में)। इस पैटर्न को "ऑक्टेट रूल" (चित्र 1) कहा जाता है।

चावल। एक।

यह नियम सभी पर लागू होता है कनेक्शन प्रकार. परमाणुओं के बीच इलेक्ट्रॉनिक बंधन उन्हें सबसे सरल क्रिस्टल से जटिल बायोमोलेक्यूल्स तक स्थिर संरचनाएं बनाने की अनुमति देते हैं जो अंततः जीवित सिस्टम बनाते हैं। वे अपने निरंतर चयापचय में क्रिस्टल से भिन्न होते हैं। हालांकि, कई रासायनिक प्रतिक्रियाएं तंत्र के अनुसार आगे बढ़ती हैं इलेक्ट्रॉनिक हस्तांतरणजो शरीर में ऊर्जा प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

एक रासायनिक बंधन एक बल है जो दो या दो से अधिक परमाणुओं, आयनों, अणुओं या उनमें से किसी भी संयोजन को एक साथ रखता है।.

रासायनिक बंधन की प्रकृति सार्वभौमिक है: यह नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों और सकारात्मक चार्ज नाभिक के बीच आकर्षण का एक इलेक्ट्रोस्टैटिक बल है, जो परमाणुओं के बाहरी आवरण में इलेक्ट्रॉनों के विन्यास द्वारा निर्धारित होता है। किसी परमाणु की रासायनिक बंध बनाने की क्षमता कहलाती है संयोजकता, या ऑक्सीकरण अवस्था. इसकी अवधारणा अणु की संयोजन क्षमता- इलेक्ट्रॉन जो रासायनिक बंधन बनाते हैं, यानी वे सबसे अधिक ऊर्जा वाले ऑर्बिटल्स में स्थित होते हैं। तदनुसार, इन कक्षकों वाले परमाणु के बाहरी कोश को कहा जाता है रासायनिक संयोजन शेल. वर्तमान में, यह एक रासायनिक बंधन की उपस्थिति को इंगित करने के लिए पर्याप्त नहीं है, लेकिन इसके प्रकार को स्पष्ट करना आवश्यक है: आयनिक, सहसंयोजक, द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय, धातु।

कनेक्शन का पहला प्रकार हैईओण का संबंध

लुईस और कोसेल के इलेक्ट्रॉनिक थ्योरी ऑफ वैलेंसी के अनुसार, परमाणु दो तरह से एक स्थिर इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन प्राप्त कर सकते हैं: पहला, इलेक्ट्रॉनों को खोकर, बनना फैटायनों, दूसरे, उन्हें प्राप्त करना, में बदलना आयनों. इलेक्ट्रॉन स्थानान्तरण के परिणामस्वरूप विपरीत चिन्ह के आवेश वाले आयनों के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण बल के कारण एक रासायनिक बंधन बनता है, जिसे कोसल कहा जाता है। इलेक्ट्रोवेलेंट(अब कहा जाता है ईओण का).

इस मामले में, आयन और धनायन एक भरे हुए बाहरी इलेक्ट्रॉन शेल के साथ एक स्थिर इलेक्ट्रॉनिक कॉन्फ़िगरेशन बनाते हैं। विशिष्ट आयनिक बंधन आवधिक प्रणाली के टी और II समूहों के उद्धरणों और समूहों VI और VII (क्रमशः 16 और 17 उपसमूहों) के गैर-धातु तत्वों के आयनों से बनते हैं, काल्कोजनऔर हैलोजन) आयनिक यौगिकों में बंधन असंतृप्त और गैर-दिशात्मक होते हैं, इसलिए वे अन्य आयनों के साथ इलेक्ट्रोस्टैटिक बातचीत की संभावना को बरकरार रखते हैं। अंजीर पर। 2 और 3 कोसल इलेक्ट्रॉन परिवहन मॉडल के अनुरूप आयनिक बंधों के उदाहरण दिखाते हैं।

चावल। 2.

चावल। 3.सोडियम क्लोराइड (NaCl) अणु में आयनिक बंधन

यहाँ कुछ गुणों को याद करना उचित है जो प्रकृति में पदार्थों के व्यवहार की व्याख्या करते हैं, विशेष रूप से, की अवधारणा पर विचार करने के लिए अम्लऔर मैदान.

इन सभी पदार्थों के जलीय विलयन इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। वे अलग-अलग तरीकों से रंग बदलते हैं। संकेतक. संकेतकों की कार्रवाई के तंत्र की खोज एफ.वी. ओस्टवाल्ड। उन्होंने दिखाया कि संकेतक कमजोर एसिड या क्षार होते हैं, जिनका रंग असंबद्ध और अलग राज्यों में अलग होता है।

क्षार अम्ल को निष्क्रिय कर सकते हैं। सभी क्षार पानी में घुलनशील नहीं होते हैं (उदाहरण के लिए, कुछ कार्बनिक यौगिक जिनमें -OH समूह नहीं होते हैं, अघुलनशील होते हैं, विशेष रूप से, ट्राइथाइलामाइन एन (सी 2 एच 5) 3); घुलनशील क्षारक कहलाते हैं क्षार.

अम्लों के जलीय विलयन अभिलक्षणिक अभिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं:

क) धातु के आक्साइड के साथ - नमक और पानी के निर्माण के साथ;

बी) धातुओं के साथ - नमक और हाइड्रोजन के निर्माण के साथ;

ग) कार्बोनेट के साथ - नमक के निर्माण के साथ, सीओ 2 और एच 2 हे.

अम्ल और क्षार के गुणों का वर्णन कई सिद्धांतों द्वारा किया गया है। एसए के सिद्धांत के अनुसार। अरहेनियस, एक एसिड एक पदार्थ है जो आयन बनाने के लिए अलग हो जाता है एच+ , जबकि आधार आयन बनाता है क्या वो-। यह सिद्धांत उन कार्बनिक आधारों के अस्तित्व को ध्यान में नहीं रखता है जिनमें हाइड्रॉक्सिल समूह नहीं होते हैं।

लाइन के साथ में प्रोटोनब्रोंस्टेड और लोरी का सिद्धांत, एक एसिड एक पदार्थ है जिसमें अणु या आयन होते हैं जो प्रोटॉन दान करते हैं ( दाताओंप्रोटॉन), और आधार एक पदार्थ है जिसमें अणु या आयन होते हैं जो प्रोटॉन को स्वीकार करते हैं ( स्वीकारकर्ताओंप्रोटॉन)। ध्यान दें कि जलीय विलयनों में हाइड्रोजन आयन हाइड्रेटेड रूप में मौजूद होते हैं, अर्थात हाइड्रोनियम आयनों के रूप में एच3ओ+। यह सिद्धांत न केवल पानी और हाइड्रॉक्साइड आयनों के साथ प्रतिक्रियाओं का वर्णन करता है, बल्कि एक विलायक की अनुपस्थिति में या एक गैर-जलीय विलायक के साथ भी किया जाता है।

उदाहरण के लिए, अमोनिया के बीच प्रतिक्रिया में राष्ट्रीय राजमार्गगैस चरण में 3 (कमजोर आधार) और हाइड्रोजन क्लोराइड, ठोस अमोनियम क्लोराइड बनता है, और दो पदार्थों के संतुलन मिश्रण में हमेशा 4 कण होते हैं, जिनमें से दो एसिड होते हैं, और अन्य दो आधार होते हैं:

इस संतुलन मिश्रण में अम्ल और क्षार के दो संयुग्मित जोड़े होते हैं:

1)राष्ट्रीय राजमार्ग 4+ और राष्ट्रीय राजमार्ग 3

2) एचसीएलऔर क्लोरीन ‑

यहाँ, प्रत्येक संयुग्मित युग्म में अम्ल और क्षार एक प्रोटॉन द्वारा भिन्न होते हैं। प्रत्येक अम्ल का एक संयुग्मी आधार होता है। एक मजबूत एसिड में एक कमजोर संयुग्म आधार होता है, और एक कमजोर एसिड का एक मजबूत संयुग्म आधार होता है।

ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत जीवमंडल के जीवन के लिए पानी की अनूठी भूमिका की व्याख्या करना संभव बनाता है। पानी, इसके साथ बातचीत करने वाले पदार्थ के आधार पर, एसिड या बेस के गुणों को प्रदर्शित कर सकता है। उदाहरण के लिए, एसिटिक एसिड के जलीय घोल के साथ प्रतिक्रियाओं में, पानी एक आधार है, और अमोनिया के जलीय घोल के साथ यह एक एसिड है।

1) सीएच 3 कूह + एच 2 ओ ↔ एच 3 ओ + + सीएच 3 सू-। यहां एसिटिक एसिड अणु पानी के अणु को एक प्रोटॉन दान करता है;

2) NH3 + एच 2 ओ ↔ एनएच4 + + क्या वो-। यहाँ अमोनिया अणु पानी के अणु से एक प्रोटॉन ग्रहण करता है।

इस प्रकार, पानी दो संयुग्मित जोड़े बना सकता है:

1) एच 2 ओ(एसिड) और क्या वो- (सन्युग्म ताल)

2) एच 3 ओ+ (एसिड) और एच 2 ओ(सन्युग्म ताल)।

पहले मामले में, पानी एक प्रोटॉन दान करता है, और दूसरे में, वह इसे स्वीकार करता है।

ऐसी संपत्ति को कहा जाता है उभयचरता. वे पदार्थ जो अम्ल और क्षार दोनों के रूप में प्रतिक्रिया कर सकते हैं, कहलाते हैं उभयधर्मी. ऐसे पदार्थ अक्सर प्रकृति में पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, अमीनो एसिड अम्ल और क्षार दोनों के साथ लवण बना सकते हैं। इसलिए, पेप्टाइड्स मौजूद धातु आयनों के साथ आसानी से समन्वय यौगिक बनाते हैं।

इस प्रकार, एक आयनिक बंधन की विशेषता संपत्ति एक नाभिक के लिए बाध्यकारी इलेक्ट्रॉनों के एक समूह का पूर्ण विस्थापन है। इसका मतलब है कि आयनों के बीच एक क्षेत्र है जहां इलेक्ट्रॉन घनत्व लगभग शून्य है।

दूसरे प्रकार का कनेक्शन हैसहसंयोजक संबंध

परमाणु इलेक्ट्रॉनों को साझा करके स्थिर इलेक्ट्रॉनिक विन्यास बना सकते हैं।

ऐसा बंधन तब बनता है जब इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी एक-एक करके साझा की जाती है। प्रत्येक सेपरमाणु। इस मामले में, सामाजिक बंधन इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं के बीच समान रूप से वितरित किया जाता है। सहसंयोजक बंधन का एक उदाहरण है होमोन्यूक्लियरदो परमाणुओंवाला एच अणु 2 , एन 2 , एफ 2. एलोट्रोप्स में एक ही प्रकार का बंधन होता है। हे 2 और ओजोन हे 3 और एक बहुपरमाणुक अणु के लिए एस 8 और भी हेटेरोन्यूक्लियर अणुहाईड्रोजन क्लोराईड एचसीएलई, कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2, मीथेन चौधरी 4, इथेनॉल साथ में 2 एच 5 क्या वो, सल्फर हेक्साफ्लोराइड एस एफ 6, एसिटिलीन साथ में 2 एच 2. इन सभी अणुओं में समान सामान्य इलेक्ट्रॉन होते हैं, और उनके बंधन एक ही तरह से संतृप्त और निर्देशित होते हैं (चित्र 4)।

जीवविज्ञानियों के लिए, यह महत्वपूर्ण है कि एकल बंधन की तुलना में डबल और ट्रिपल बॉन्ड में परमाणुओं की सहसंयोजक त्रिज्या कम हो जाती है।

चावल। 4. Cl2 अणु में सहसंयोजक बंधन।

आयनिक और सहसंयोजक प्रकार के बंधन कई मौजूदा प्रकार के रासायनिक बंधनों के दो सीमित मामले हैं, और व्यवहार में अधिकांश बंधन मध्यवर्ती हैं।

मेंडेलीव प्रणाली के समान या अलग-अलग अवधियों के विपरीत छोर पर स्थित दो तत्वों के यौगिक मुख्य रूप से आयनिक बंधन बनाते हैं। जैसे-जैसे तत्व एक-दूसरे के निकट आवर्त में पहुंचते हैं, उनके यौगिकों की आयनिक प्रकृति घटती जाती है, जबकि सहसंयोजक गुण बढ़ता है। उदाहरण के लिए, आवर्त सारणी के बाईं ओर के तत्वों के हैलाइड और ऑक्साइड मुख्य रूप से आयनिक बंध बनाते हैं ( NaCl, AgBr, BaSO 4, CaCO 3, KNO 3, CaO, NaOH), और तालिका के दाईं ओर तत्वों के समान यौगिक सहसंयोजक हैं ( एच 2 ओ, सीओ 2, एनएच 3, नंबर 2, सीएच 4, फिनोल C6H5OHग्लूकोज सी 6 एच 12 ओ 6, इथेनॉल सी 2 एच 5 ओएच).

बदले में, सहसंयोजक बंधन में एक और संशोधन होता है।

बहुपरमाणुक आयनों और जटिल जैविक अणुओं में, दोनों इलेक्ट्रॉन केवल से ही आ सकते हैं एकपरमाणु। यह कहा जाता है दाताइलेक्ट्रॉन जोड़ी। एक परमाणु जो दाता के साथ इलेक्ट्रॉनों की इस जोड़ी का सामाजिककरण करता है, कहलाता है हुंडी सकारनेवालाइलेक्ट्रॉन जोड़ी। इस प्रकार के सहसंयोजी बंध को कहते हैं समन्वय (दाता-स्वीकर्ता .), यासंप्रदान कारक) संचार(चित्र 5)। इस प्रकार का बंधन जीव विज्ञान और चिकित्सा के लिए सबसे महत्वपूर्ण है, क्योंकि चयापचय के लिए सबसे महत्वपूर्ण डी-तत्वों के रसायन विज्ञान को बड़े पैमाने पर समन्वय बंधनों द्वारा वर्णित किया जाता है।

चित्र। 5.

एक नियम के रूप में, एक जटिल यौगिक में, एक धातु परमाणु एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी स्वीकर्ता के रूप में कार्य करता है; इसके विपरीत, आयनिक और सहसंयोजक बंधों में, धातु परमाणु एक इलेक्ट्रॉन दाता होता है।

सहसंयोजक बंधन का सार और इसकी विविधता - समन्वय बंधन - जीएन द्वारा प्रस्तावित एसिड और बेस के एक अन्य सिद्धांत की मदद से स्पष्ट किया जा सकता है। लुईस। उन्होंने ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत के अनुसार "एसिड" और "बेस" शब्दों की शब्दार्थ अवधारणा का कुछ हद तक विस्तार किया। लुईस सिद्धांत जटिल आयनों के निर्माण की प्रकृति और न्यूक्लियोफिलिक प्रतिस्थापन प्रतिक्रियाओं में पदार्थों की भागीदारी की व्याख्या करता है, अर्थात सीएस के निर्माण में।

लुईस के अनुसार, अम्ल एक ऐसा पदार्थ है जो आधार से इलेक्ट्रॉन युग्म ग्रहण करके सहसंयोजी बंध बनाने में सक्षम होता है। लुईस बेस एक ऐसा पदार्थ है जिसमें इलेक्ट्रॉनों का एक अकेला जोड़ा होता है, जो इलेक्ट्रॉनों को दान करके लुईस एसिड के साथ एक सहसंयोजक बंधन बनाता है।

अर्थात्, लुईस सिद्धांत एसिड-बेस प्रतिक्रियाओं की सीमा को उन प्रतिक्रियाओं तक भी विस्तारित करता है जिनमें प्रोटॉन बिल्कुल भी भाग नहीं लेते हैं। इसके अलावा, इस सिद्धांत के अनुसार, प्रोटॉन स्वयं भी एक एसिड है, क्योंकि यह एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी को स्वीकार करने में सक्षम है।

इसलिए, इस सिद्धांत के अनुसार, धनायन लुईस अम्ल हैं और ऋणायन लुईस क्षार हैं। निम्नलिखित प्रतिक्रियाएं उदाहरण हैं:

यह ऊपर उल्लेख किया गया था कि आयनिक और सहसंयोजक में पदार्थों का उपखंड सापेक्ष है, क्योंकि सहसंयोजक अणुओं में धातु परमाणुओं से स्वीकर्ता परमाणुओं में एक इलेक्ट्रॉन का पूर्ण हस्तांतरण नहीं होता है। एक आयनिक बंधन वाले यौगिकों में, प्रत्येक आयन विपरीत संकेत के आयनों के विद्युत क्षेत्र में होता है, इसलिए वे परस्पर ध्रुवीकृत होते हैं, और उनके गोले विकृत होते हैं।

polarizabilityआयन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना, आवेश और आकार द्वारा निर्धारित; यह धनायनों की तुलना में आयनों के लिए अधिक है। धनायनों के बीच उच्चतम ध्रुवीकरण बड़े आवेश और छोटे आकार के धनायनों के लिए है, उदाहरण के लिए, के लिए एचजी 2+, सीडी 2+, पीबी 2+, अल 3+, टीएल 3+. एक मजबूत ध्रुवीकरण प्रभाव है एच+। चूंकि आयन ध्रुवीकरण का प्रभाव दो तरफा होता है, यह उनके द्वारा बनने वाले यौगिकों के गुणों को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है।

तीसरे प्रकार का कनेक्शन -द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय संबंध

सूचीबद्ध प्रकार के संचार के अलावा, द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय भी हैं आणविकइंटरैक्शन, जिसे के रूप में भी जाना जाता है वान डर वाल्स .

इन अंतःक्रियाओं की ताकत अणुओं की प्रकृति पर निर्भर करती है।

परस्पर क्रिया तीन प्रकार की होती है: स्थायी द्विध्रुव - स्थायी द्विध्रुव ( द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीयआकर्षण); स्थायी द्विध्रुव-प्रेरित द्विध्रुव ( प्रवेशआकर्षण); तात्क्षणिक द्विध्रुव - प्रेरित द्विध्रुव ( फैलावआकर्षण, या लंदन की सेना; चावल। 6)।

चावल। 6.

केवल ध्रुवीय सहसंयोजक बंध वाले अणुओं में द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीय क्षण होता है ( एचसीएल, एनएच 3, एसओ 2, एच 2 ओ, सी 6 एच 5 सीएल), और बंधन शक्ति 1-2 . है अलविदा(1D \u003d 3.338 × 10 -30 कूलम्ब मीटर - C × m)।

जैव रसायन में एक अन्य प्रकार के बंधन को प्रतिष्ठित किया जाता है - हाइड्रोजन कनेक्शन, जो एक सीमित मामला है द्विध्रुवीय-द्विध्रुवीयआकर्षण। यह बंधन एक हाइड्रोजन परमाणु और एक छोटे इलेक्ट्रोनगेटिव परमाणु के बीच आकर्षण से बनता है, जो अक्सर ऑक्सीजन, फ्लोरीन और नाइट्रोजन होता है। समान विद्युत ऋणात्मकता वाले बड़े परमाणुओं के साथ (उदाहरण के लिए, क्लोरीन और सल्फर के साथ), हाइड्रोजन बंधन बहुत कमजोर होता है। हाइड्रोजन परमाणु एक आवश्यक विशेषता द्वारा प्रतिष्ठित है: जब बाध्यकारी इलेक्ट्रॉनों को दूर खींच लिया जाता है, तो इसका नाभिक - प्रोटॉन - उजागर हो जाता है और इलेक्ट्रॉनों द्वारा जांचना बंद कर देता है।

इसलिए, परमाणु एक बड़े द्विध्रुव में बदल जाता है।

वैन डेर वाल्स बॉन्ड के विपरीत एक हाइड्रोजन बॉन्ड न केवल इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन के दौरान बनता है, बल्कि एक अणु के भीतर भी बनता है - इंट्रामोलीक्युलरहाइड्रोजन बंध। हाइड्रोजन बांड जैव रसायन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, उदाहरण के लिए, α-हेलिक्स के रूप में प्रोटीन की संरचना को स्थिर करने के लिए, या डीएनए डबल हेलिक्स (चित्र 7) के निर्माण के लिए।

चित्र 7.

हाइड्रोजन और वैन डेर वाल्स बांड आयनिक, सहसंयोजक और समन्वय बांड की तुलना में बहुत कमजोर हैं। अंतर-आणविक बंधों की ऊर्जा तालिका में दर्शाई गई है। एक।

तालिका नंबर एक।अंतर-आणविक बलों की ऊर्जा

टिप्पणी: इंटरमॉलिक्युलर इंटरैक्शन की डिग्री पिघलने और वाष्पीकरण (उबलते) की थैलीपी को दर्शाती है। आयनों को अलग करने के लिए आयनिक यौगिकों को अणुओं को अलग करने की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है। आयनिक यौगिकों की गलनांक एन्थैल्पी आणविक यौगिकों की तुलना में बहुत अधिक होती है।

चौथा प्रकार का संबंध -धात्विक बंधन

अंत में, एक अन्य प्रकार के अंतर-आणविक बंधन हैं - धातु: मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ धातुओं की जाली के धनात्मक आयनों का संबंध। इस प्रकार का संबंध जैविक वस्तुओं में नहीं होता है।

बांडों के प्रकारों की संक्षिप्त समीक्षा से, एक विवरण सामने आता है: एक धातु के परमाणु या आयन का एक महत्वपूर्ण पैरामीटर - एक इलेक्ट्रॉन दाता, साथ ही एक परमाणु - एक इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता इसका है आकार.

विवरण में जाने के बिना, हम ध्यान दें कि परमाणुओं की सहसंयोजक त्रिज्या, धातुओं की आयनिक त्रिज्या, और अंतःक्रियात्मक अणुओं की वैन डेर वाल्स त्रिज्या बढ़ती है क्योंकि आवधिक प्रणाली के समूहों में उनकी परमाणु संख्या बढ़ती है। इस मामले में, आयन रेडी के मान सबसे छोटे होते हैं, और वैन डेर वाल्स रेडी सबसे बड़े होते हैं। एक नियम के रूप में, समूह में नीचे जाने पर, सभी तत्वों की त्रिज्या बढ़ जाती है, सहसंयोजक और वैन डेर वाल्स दोनों।

जीवविज्ञानी और चिकित्सकों के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं समन्वय(दाता स्वीकर्ता) समन्वय रसायन विज्ञान द्वारा माना जाने वाला बंधन।

मेडिकल बायोइनऑर्गेनिक्स। जी.के. बरशकोव

पाठ कई प्रकार के रासायनिक बंधनों पर विचार करेगा: धातु, हाइड्रोजन और वैन डेर वाल्स, और आप यह भी सीखेंगे कि भौतिक और रासायनिक गुण किसी पदार्थ में विभिन्न प्रकार के रासायनिक बंधनों पर कैसे निर्भर करते हैं।

विषय: रासायनिक बंधन के प्रकार

पाठ: धात्विक और हाइड्रोजन रासायनिक बंधन

धातु कनेक्शनयह धातु के परमाणुओं या आयनों और क्रिस्टल जाली में अपेक्षाकृत मुक्त इलेक्ट्रॉनों (इलेक्ट्रॉन गैस) के बीच धातुओं और उनके मिश्र धातुओं में एक प्रकार का बंधन है।

धातुएं कम विद्युत ऋणात्मकता वाले रासायनिक तत्व हैं, इसलिए वे आसानी से अपने वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को दान कर देते हैं। यदि किसी धातु तत्व के बगल में कोई अधातु हो तो धातु के परमाणु से इलेक्ट्रॉन अधातु में चले जाते हैं। इस प्रकार के कनेक्शन को कहा जाता है ईओण का(चित्र .1)।

चावल। 1. शिक्षा

कब साधारण पदार्थ धातुया वहाँ मिश्र, स्थिति बदल रही है।

अणुओं के निर्माण के दौरान धातुओं के इलेक्ट्रॉन कक्षक अपरिवर्तित नहीं रहते हैं। वे एक दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, एक नया आणविक कक्षीय बनाते हैं। यौगिक की संरचना और संरचना के आधार पर, आणविक ऑर्बिटल्स या तो परमाणु ऑर्बिटल्स की समग्रता के करीब हो सकते हैं या उनसे काफी भिन्न हो सकते हैं। जब धातु परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल्स परस्पर क्रिया करते हैं, तो आणविक ऑर्बिटल्स बनते हैं। इस प्रकार धातु परमाणु के संयोजकता इलेक्ट्रॉन इन आण्विक कक्षकों के अनुदिश स्वतंत्र रूप से गति कर सकते हैं। कोई पूर्ण पृथक्करण, आवेश नहीं है, अर्थात। धातुचारों ओर तैरते हुए धनायनों और इलेक्ट्रॉनों का संग्रह नहीं है। लेकिन यह परमाणुओं का संग्रह नहीं है, जो कभी-कभी एक धनायनित रूप में बदल जाता है और अपने इलेक्ट्रॉन को दूसरे धनायन में स्थानांतरित कर देता है। वास्तविक स्थिति इन दो चरम विकल्पों का एक संयोजन है।

चावल। 2

धातु बंधन के गठन का सार शांतनिम्नलिखित में: धातु परमाणु बाहरी इलेक्ट्रॉनों को दान करते हैं, और उनमें से कुछ में बदल जाते हैं धनात्मक आवेशित आयन. परमाणुओं से टूटा हुआ e इलेक्ट्रॉनोंउभरने के बीच अपेक्षाकृत स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ें सकारात्मकधातु आयन. इन कणों के बीच एक धात्विक बंधन उत्पन्न होता है, अर्थात, इलेक्ट्रॉन, धातु की जाली में धनात्मक आयनों को सीमेंट करते हैं (चित्र 2)।

धातु बंधन की उपस्थिति धातुओं के भौतिक गुणों को निर्धारित करती है:

उच्च प्लास्टिसिटी

गर्मी और विद्युत चालकता

धातुई चमक

प्लास्टिक एक सामग्री की यांत्रिक लोडिंग के तहत आसानी से विकृत करने की क्षमता है। सभी धातु परमाणुओं के बीच एक धातु बंधन एक साथ महसूस किया जाता है, इसलिए, धातु पर यांत्रिक क्रिया के दौरान, विशिष्ट बंधन नहीं टूटते हैं, लेकिन केवल परमाणु की स्थिति बदल जाती है। धातु के परमाणु जो एक-दूसरे से मजबूती से बंधे नहीं होते हैं, वे जैसे थे, इलेक्ट्रॉन गैस की एक परत पर स्लाइड कर सकते हैं, जैसा कि तब होता है जब एक गिलास उनके बीच पानी की एक परत के साथ दूसरे पर स्लाइड करता है। इसके कारण, धातुओं को आसानी से विकृत किया जा सकता है या पतली पन्नी में घुमाया जा सकता है। सबसे नमनीय धातु शुद्ध सोना, चांदी और तांबा हैं। ये सभी धातुएं प्रकृति में प्राकृतिक रूप से शुद्धता की अलग-अलग डिग्री में पाई जाती हैं। चावल। 3.

चावल। 3. प्राकृतिक रूप में पाई जाने वाली धातुएँ

इनसे विशेष रूप से सोने से तरह-तरह के आभूषण बनाए जाते हैं। इसकी अद्भुत प्लास्टिसिटी के कारण महलों की सजावट में सोने का उपयोग किया जाता है। इससे आप केवल 3 की मोटाई के साथ पन्नी को रोल कर सकते हैं। 10 -3 मिमी। इसे सोने की पत्ती कहा जाता है, जिसे प्लास्टर, मोल्डिंग या अन्य वस्तुओं पर लगाया जाता है।

तापीय और विद्युत चालकता . बिजली के सबसे अच्छे संवाहक तांबा, चांदी, सोना और एल्यूमीनियम हैं। लेकिन चूंकि सोना और चांदी महंगी धातुएं हैं, इसलिए केबल बनाने के लिए सस्ते तांबे और एल्यूमीनियम का उपयोग किया जाता है। सबसे खराब विद्युत चालक मैंगनीज, सीसा, पारा और टंगस्टन हैं। टंगस्टन का विद्युत प्रतिरोध इतना अधिक होता है कि जब इसमें से विद्युत धारा प्रवाहित की जाती है तो यह चमकता है। इस संपत्ति का उपयोग गरमागरम लैंप के निर्माण में किया जाता है।

शरीर का तापमानइसके घटक परमाणुओं या अणुओं की ऊर्जा का एक माप है। एक धातु की इलेक्ट्रॉन गैस एक आयन या परमाणु से दूसरे आयन में अतिरिक्त ऊर्जा को तेजी से स्थानांतरित कर सकती है। धातु का तापमान जल्दी से पूरे आयतन में बराबर हो जाता है, भले ही हीटिंग एक तरफ से आता हो। यह देखा जाता है, उदाहरण के लिए, यदि आप चाय में एक धातु का चम्मच कम करते हैं।

धातुई चमक। चमक शरीर की प्रकाश किरणों को परावर्तित करने की क्षमता है। सिल्वर, एल्युमिनियम और पैलेडियम में उच्च प्रकाश परावर्तन होता है। इसलिए, इन धातुओं को हेडलाइट्स, प्रोजेक्टर और दर्पण के निर्माण में कांच की सतह पर पतली परत में लगाया जाता है।

हाइड्रोजन बंध

चाकोजेन्स के हाइड्रोजन यौगिकों के क्वथनांक और गलनांक पर विचार करें: ऑक्सीजन, सल्फर, सेलेनियम और टेल्यूरियम। चावल। 4.

चावल। 4

यदि हम सल्फर, सेलेनियम और टेल्यूरियम के हाइड्रोजन यौगिकों के प्रत्यक्ष क्वथनांक और गलनांक को मानसिक रूप से एक्सट्रपलेशन करते हैं, तो हम देखेंगे कि पानी का गलनांक लगभग -100 0 C होना चाहिए, और क्वथनांक लगभग -80 0 C होना चाहिए। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि एक अंतःक्रिया होती है - हाइड्रोजन बंध, कौन सा साथ लाता है पानी के अणु संघ के लिए . इन सहयोगियों को नष्ट करने के लिए अतिरिक्त ऊर्जा की आवश्यकता होती है।

एक हाइड्रोजन बंधन एक अत्यधिक ध्रुवीकृत, अत्यधिक सकारात्मक चार्ज हाइड्रोजन परमाणु और एक अन्य परमाणु के बीच एक बहुत ही उच्च इलेक्ट्रोनगेटिविटी के साथ बनता है: फ्लोरीन, ऑक्सीजन, या नाइट्रोजन . हाइड्रोजन बांड बनाने में सक्षम पदार्थों के उदाहरण अंजीर में दिखाए गए हैं। 5.

चावल। 5

हाइड्रोजन बांड के गठन पर विचार करें पानी के अणुओं के बीच।हाइड्रोजन बांड को तीन बिंदुओं द्वारा दर्शाया जाता है। हाइड्रोजन बांड की घटना हाइड्रोजन परमाणु की अनूठी विशेषता के कारण होती है। चूंकि हाइड्रोजन परमाणु में केवल एक इलेक्ट्रॉन होता है, जब सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़े को दूसरे परमाणु द्वारा खींचा जाता है, तो हाइड्रोजन परमाणु का नाभिक उजागर होता है, जिसका धनात्मक आवेश पदार्थों के अणुओं में विद्युतीय तत्वों पर कार्य करता है।

गुणों की तुलना करें एथिल अल्कोहल और डाइमिथाइल ईथर. इन पदार्थों की संरचना के आधार पर, यह इस प्रकार है कि एथिल अल्कोहल इंटरमॉलिक्युलर हाइड्रोजन बॉन्ड बना सकता है। यह एक हाइड्रोक्सो समूह की उपस्थिति के कारण है। डाइमिथाइल ईथर इंटरमॉलिक्युलर हाइड्रोजन बॉन्ड नहीं बना सकता है।

आइए तालिका 1 में उनके गुणों की तुलना करें।

टैब। एक

टी बीपी।, टी पीएल, एथिल अल्कोहल के लिए पानी में घुलनशीलता अधिक है। यह अणुओं के बीच पदार्थों के लिए एक सामान्य पैटर्न है जिससे हाइड्रोजन बंधन बनता है। इन पदार्थों को उच्च टी बीपी, टी पीएल, पानी में घुलनशीलता और कम अस्थिरता की विशेषता है।

भौतिक गुण यौगिक पदार्थ के आणविक भार पर भी निर्भर करते हैं। इसलिए, केवल समान आणविक भार वाले पदार्थों के लिए हाइड्रोजन बांड वाले पदार्थों के भौतिक गुणों की तुलना करना वैध है।

ऊर्जाएक हाइड्रोजन बंधलगभग 10 गुना कम सहसंयोजक बंधन ऊर्जा. यदि जटिल संरचना के कार्बनिक अणुओं में हाइड्रोजन बंधन बनाने में सक्षम कई कार्यात्मक समूह होते हैं, तो इंट्रामोल्युलर हाइड्रोजन बांड (प्रोटीन, डीएनए, अमीनो एसिड, ऑर्थोनिट्रोफेनॉल, आदि) उनमें बन सकते हैं। हाइड्रोजन बांड के कारण, प्रोटीन की द्वितीयक संरचना, डीएनए का दोहरा हेलिक्स बनता है।

वैन डेर वाल्स कनेक्शन।

महान गैसों पर विचार करें। हीलियम यौगिक अभी तक प्राप्त नहीं हुए हैं। यह पारंपरिक रासायनिक बंधन बनाने में असमर्थ है।

बहुत नकारात्मक तापमान पर, तरल और यहां तक ​​कि ठोस हीलियम प्राप्त किया जा सकता है। तरल अवस्था में, हीलियम परमाणु इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण की ताकतों द्वारा एक साथ बंधे रहते हैं। इन बलों के लिए तीन विकल्प हैं:

अभिविन्यास बल। यह दो द्विध्रुवों (HCl) के बीच की अन्योन्यक्रिया है।

आगमनात्मक आकर्षण। यह एक द्विध्रुवीय और एक गैर-ध्रुवीय अणु का आकर्षण है।

फैलाव आकर्षण। यह दो गैर-ध्रुवीय अणुओं (He) के बीच परस्पर क्रिया है। यह नाभिक के चारों ओर इलेक्ट्रॉनों की असमान गति के कारण उत्पन्न होता है।

पाठ को सारांशित करना

पाठ तीन प्रकार के रासायनिक बंधों पर चर्चा करता है: धातु, हाइड्रोजन और वैन डेर वाल्स। किसी पदार्थ में विभिन्न प्रकार के रासायनिक बंधों पर भौतिक और रासायनिक गुणों की निर्भरता को समझाया गया।

ग्रन्थसूची

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1. नंबर 2, 4, 6 (पृष्ठ 41) रुडजाइटिस जी.ई. रसायन विज्ञान। सामान्य रसायन विज्ञान की मूल बातें। ग्रेड 11: शैक्षणिक संस्थानों के लिए पाठ्यपुस्तक: बुनियादी स्तर / जी.ई. रुडज़ाइटिस, एफ.जी. फेल्डमैन। - 14 वां संस्करण। - एम .: शिक्षा, 2012।

2. गरमागरम लैंप के बाल बनाने के लिए टंगस्टन का उपयोग क्यों किया जाता है?

3. ऐल्डिहाइड अणुओं में हाइड्रोजन बंध की अनुपस्थिति की व्याख्या क्या करती है?

आवर्त सारणी में स्थित सभी ज्ञात रासायनिक तत्व सशर्त रूप से दो बड़े समूहों में विभाजित हैं: धातु और अधातु। उन्हें न केवल तत्व बनने के लिए, बल्कि यौगिकों, रसायनों को एक दूसरे के साथ बातचीत करने में सक्षम होने के लिए, उन्हें सरल और जटिल पदार्थों के रूप में मौजूद होना चाहिए।

यह इसके लिए है कि कुछ इलेक्ट्रॉन स्वीकार करने की कोशिश कर रहे हैं, जबकि अन्य - देने के लिए। इस प्रकार एक दूसरे की पूर्ति करके तत्व विभिन्न रासायनिक अणुओं का निर्माण करते हैं। लेकिन क्या उन्हें एक साथ रखता है? ऐसी ताकत के पदार्थ क्यों हैं जो सबसे गंभीर उपकरण भी नष्ट नहीं कर सकते हैं? और अन्य, इसके विपरीत, थोड़े से प्रभाव से नष्ट हो जाते हैं। यह सब अणुओं में परमाणुओं के बीच विभिन्न प्रकार के रासायनिक बंधों के निर्माण, एक निश्चित संरचना के क्रिस्टल जाली के निर्माण द्वारा समझाया गया है।

यौगिकों में रासायनिक बंधों के प्रकार

कुल मिलाकर, 4 मुख्य प्रकार के रासायनिक बंधों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।

1. सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय। यह इलेक्ट्रॉनों के समाजीकरण, सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़े के गठन के कारण दो समान गैर-धातुओं के बीच बनता है। संयोजकता अयुग्मित कण इसके निर्माण में भाग लेते हैं। उदाहरण: हैलोजन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, नाइट्रोजन, सल्फर, फास्फोरस।
2. सहसंयोजक ध्रुवीय। यह दो अलग-अलग गैर-धातुओं के बीच या एक धातु के बीच बनता है जो गुणों में बहुत कमजोर है और एक गैर-धातु जो इलेक्ट्रोनगेटिविटी में कमजोर है। यह सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़े और उस परमाणु द्वारा अपनी ओर खींचने पर भी आधारित है, जिसकी इलेक्ट्रॉन आत्मीयता अधिक है। उदाहरण: NH 3, SiC, P 2 O 5 और अन्य।
3. हाइड्रोजन बंध। सबसे अस्थिर और कमजोर, यह एक अणु के एक मजबूत विद्युतीय परमाणु और दूसरे के सकारात्मक परमाणु के बीच बनता है। ज्यादातर ऐसा तब होता है जब पदार्थ पानी (शराब, अमोनिया, और इसी तरह) में घुल जाते हैं। इस संबंध के लिए धन्यवाद, प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, जटिल कार्बोहाइड्रेट, आदि के मैक्रोमोलेक्यूल्स मौजूद हो सकते हैं।
4. आयोनिक बंध। यह धातुओं और अधातुओं के भिन्न-भिन्न आवेशित आयनों के स्थिरवैद्युत आकर्षण बल के कारण बनता है। इस सूचक में अंतर जितना मजबूत होगा, अंतःक्रिया की आयनिक प्रकृति उतनी ही अधिक स्पष्ट होगी। यौगिकों के उदाहरण: द्विआधारी लवण, जटिल यौगिक - क्षार, लवण।
5. एक धात्विक बंध, जिसके बनने की क्रियाविधि, साथ ही गुणों की चर्चा आगे की जाएगी। यह धातुओं, उनके विभिन्न प्रकार के मिश्र धातुओं में बनता है।

रासायनिक बंधन की एकता जैसी कोई चीज होती है। यह सिर्फ इतना कहता है कि हर रासायनिक बंधन को एक संदर्भ के रूप में मानना ​​असंभव है। वे सभी सिर्फ नाममात्र की इकाइयाँ हैं। आखिरकार, सभी इंटरैक्शन एक ही सिद्धांत पर आधारित होते हैं - इलेक्ट्रॉन स्थैतिक संपर्क। इसलिए, आयनिक, धात्विक, सहसंयोजक बंधन और हाइड्रोजन बंधन एक ही रासायनिक प्रकृति के होते हैं और एक दूसरे के केवल सीमा मामले होते हैं।

धातु और उनके भौतिक गुण

सभी रासायनिक तत्वों में धातुएँ विशाल बहुमत में हैं। यह उनके विशेष गुणों के कारण है। उनमें से एक महत्वपूर्ण हिस्सा मनुष्य द्वारा प्रयोगशाला में परमाणु प्रतिक्रियाओं द्वारा प्राप्त किया गया था, वे एक छोटे से आधे जीवन के साथ रेडियोधर्मी हैं।

हालांकि, अधिकांश प्राकृतिक तत्व हैं जो संपूर्ण चट्टानों और अयस्कों का निर्माण करते हैं और सबसे महत्वपूर्ण यौगिकों का हिस्सा हैं। उन्हीं से लोगों ने मिश्रधातु बनाना और ढेर सारे सुंदर और महत्वपूर्ण उत्पाद बनाना सीखा। ये तांबा, लोहा, एल्यूमीनियम, चांदी, सोना, क्रोमियम, मैंगनीज, निकल, जस्ता, सीसा और कई अन्य जैसे हैं।

सभी धातुओं के लिए, सामान्य भौतिक गुणों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है, जिन्हें धातु बंधन के गठन की योजना द्वारा समझाया गया है। ये गुण क्या हैं?

1. लचीलापन और प्लास्टिसिटी। यह ज्ञात है कि कई धातुओं को पन्नी (सोना, एल्यूमीनियम) की स्थिति तक भी लुढ़काया जा सकता है। दूसरों से, तार, धातु की लचीली चादरें, ऐसे उत्पाद प्राप्त होते हैं जिन्हें भौतिक प्रभाव के तहत विकृत किया जा सकता है, लेकिन इसके समाप्त होने के तुरंत बाद अपने आकार को बहाल कर दिया जाता है। धातुओं के इन्हीं गुणों को लोच और तन्यता कहते हैं। इस विशेषता का कारण धात्विक प्रकार का कनेक्शन है। क्रिस्टल में आयन और इलेक्ट्रॉन बिना टूटे एक दूसरे के सापेक्ष स्लाइड करते हैं, जिससे संपूर्ण संरचना की अखंडता को बनाए रखना संभव हो जाता है।
2. धातुई चमक। यह धातु बंधन, गठन की क्रियाविधि, इसकी विशेषताओं और विशेषताओं की भी व्याख्या करता है। इसलिए, सभी कण समान तरंग दैर्ध्य की प्रकाश तरंगों को अवशोषित या प्रतिबिंबित करने में सक्षम नहीं होते हैं। अधिकांश धातुओं के परमाणु लघु-तरंगदैर्ध्य किरणों को परावर्तित करते हैं और चांदी, सफेद, हल्के नीले रंग के लगभग समान रंग प्राप्त करते हैं। अपवाद तांबा और सोना हैं, उनका रंग क्रमशः लाल-लाल और पीला है। वे लंबी तरंग दैर्ध्य विकिरण को प्रतिबिंबित करने में सक्षम हैं।
3. तापीय और विद्युत चालकता। इन गुणों को क्रिस्टल जाली की संरचना और इस तथ्य से भी समझाया जाता है कि इसके गठन में एक धातु प्रकार का बंधन महसूस किया जाता है। क्रिस्टल के अंदर "इलेक्ट्रॉन गैस" चलने के कारण, विद्युत प्रवाह और गर्मी तुरंत और समान रूप से सभी परमाणुओं और आयनों के बीच वितरित की जाती है और धातु के माध्यम से संचालित होती है।
4. सामान्य परिस्थितियों में एकत्रीकरण की ठोस अवस्था। यहां एकमात्र अपवाद पारा है। अन्य सभी धातुएं आवश्यक रूप से मजबूत, ठोस यौगिक हैं, साथ ही साथ उनके मिश्र भी हैं। यह धातुओं में धात्विक बंधन की उपस्थिति का भी परिणाम है। इस प्रकार के कण बंधन के गठन का तंत्र गुणों की पूरी तरह से पुष्टि करता है।

ये धातुओं के लिए मुख्य भौतिक विशेषताएं हैं, जिन्हें धातु बंधन के गठन की योजना द्वारा समझाया और निर्धारित किया जाता है। परमाणुओं को जोड़ने की यह विधि विशेष रूप से धातुओं के तत्वों, उनके मिश्र धातुओं के लिए प्रासंगिक है। यानी उनके लिए ठोस और तरल अवस्था में।

धातु प्रकार रासायनिक बंधन

इसकी ख़ासियत क्या है? बात यह है कि ऐसा बंधन अलग-अलग चार्ज किए गए आयनों और उनके इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण के कारण नहीं बनता है, और इलेक्ट्रोनगेटिविटी में अंतर और मुक्त इलेक्ट्रॉन जोड़े की उपस्थिति के कारण नहीं होता है। अर्थात्, आयनिक, धात्विक, सहसंयोजक बंधों की प्रकृति थोड़ी अलग होती है और कणों के बंधे होने की विशिष्ट विशेषताएं होती हैं।

सभी धातुओं में निम्नलिखित विशेषताएं होती हैं:

• प्रति इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या (कुछ अपवादों को छोड़कर, जिनमें 6.7 और 8 हो सकते हैं);
• बड़े परमाणु त्रिज्या;
• कम आयनीकरण ऊर्जा।

यह सब बाहरी अयुग्मित इलेक्ट्रॉनों को नाभिक से आसानी से अलग करने में योगदान देता है। इस मामले में, परमाणु में बहुत सारे मुक्त कक्षक होते हैं। एक धातु बंधन के गठन की योजना सिर्फ एक दूसरे के साथ विभिन्न परमाणुओं की कई कक्षीय कोशिकाओं के ओवरलैप को दिखाएगी, जिसके परिणामस्वरूप, एक सामान्य इंट्राक्रिस्टलाइन स्थान बनता है। प्रत्येक परमाणु से इसमें इलेक्ट्रान भरते हैं, जो जाली के विभिन्न भागों में स्वतंत्र रूप से विचरण करने लगते हैं। समय-समय पर, उनमें से प्रत्येक एक क्रिस्टल साइट पर एक आयन से जुड़ जाता है और इसे एक परमाणु में बदल देता है, फिर एक आयन का निर्माण करते हुए फिर से अलग हो जाता है।

इस प्रकार, एक धातु बंधन एक सामान्य धातु क्रिस्टल में परमाणुओं, आयनों और मुक्त इलेक्ट्रॉनों के बीच एक बंधन है। एक संरचना के भीतर स्वतंत्र रूप से घूमने वाले इलेक्ट्रॉन बादल को "इलेक्ट्रॉन गैस" कहा जाता है। यह अधिकांश धातुओं और उनके मिश्र धातुओं की व्याख्या करता है।

एक धात्विक रासायनिक बंधन वास्तव में खुद को कैसे महसूस करता है? विभिन्न उदाहरण दिए जा सकते हैं। आइए लिथियम के एक टुकड़े पर विचार करने का प्रयास करें। अगर आप इसे मटर के आकार का भी लें तो हजारों परमाणु होंगे। आइए कल्पना करें कि इन हजारों परमाणुओं में से प्रत्येक अपने एकल वैलेंस इलेक्ट्रॉन को सामान्य क्रिस्टलीय स्थान को दान करता है। उसी समय, किसी दिए गए तत्व की इलेक्ट्रॉनिक संरचना को जानकर, खाली ऑर्बिटल्स की संख्या देखी जा सकती है। लिथियम में उनमें से 3 होंगे (दूसरे ऊर्जा स्तर के पी-ऑर्बिटल्स)। हजारों में से प्रत्येक परमाणु के लिए तीन - यह क्रिस्टल के अंदर का सामान्य स्थान है, जिसमें "इलेक्ट्रॉन गैस" स्वतंत्र रूप से चलती है।

धात्विक बंधन वाला पदार्थ हमेशा मजबूत होता है। आखिरकार, इलेक्ट्रॉन गैस क्रिस्टल को ढहने नहीं देती है, लेकिन केवल परतों को स्थानांतरित करती है और तुरंत बहाल हो जाती है। यह चमकता है, एक निश्चित घनत्व (सबसे अधिक बार उच्च), फ्यूसिबिलिटी, लचीलापन और प्लास्टिसिटी होता है।

धात्विक बंधन को और कहाँ महसूस किया जाता है? पदार्थ उदाहरण:

• सरल संरचनाओं के रूप में धातु;
• एक दूसरे के साथ सभी धातु मिश्र धातु;
• सभी धातुएँ और उनकी मिश्रधातुएँ द्रव और ठोस अवस्था में।

विशिष्ट उदाहरणों की एक अविश्वसनीय संख्या है, क्योंकि आवधिक प्रणाली में 80 से अधिक धातुएं हैं!

धातु बंधन: गठन तंत्र

यदि हम सामान्य शब्दों में इस पर विचार करें, तो हम ऊपर मुख्य बिंदुओं को पहले ही रेखांकित कर चुके हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति और कम आयनीकरण ऊर्जा के कारण आसानी से नाभिक से अलग हो जाने वाले इस प्रकार के बंधन के गठन के लिए मुख्य शर्तें हैं। इस प्रकार, यह पता चला है कि इसे निम्नलिखित कणों के बीच लागू किया गया है:

• क्रिस्टल जाली के नोड्स में परमाणु;
• मुक्त इलेक्ट्रॉन, जो धातु में संयोजकता थे;
• क्रिस्टल जाली के स्थलों पर आयन।

अंतिम परिणाम एक धातु बंधन है। सामान्य शब्दों में गठन की क्रियाविधि निम्नलिखित संकेतन द्वारा व्यक्त की जाती है: Me 0 - e - ↔ Me n+। आरेख से स्पष्ट है कि धातु के क्रिस्टल में कौन से कण मौजूद हैं।

क्रिस्टल का स्वयं एक अलग आकार हो सकता है। यह उस विशिष्ट पदार्थ पर निर्भर करता है जिसके साथ हम काम कर रहे हैं।

धातु क्रिस्टल के प्रकार

एक धातु या उसके मिश्र धातु की यह संरचना कणों की एक बहुत घनी पैकिंग की विशेषता है। यह क्रिस्टल के नोड्स पर आयनों द्वारा प्रदान किया जाता है। अंतरिक्ष में जाली स्वयं विभिन्न ज्यामितीय आकृतियों के हो सकते हैं।

1. आयतन-केंद्रित घन जालक - क्षार धातुएँ।
2. हेक्सागोनल कॉम्पैक्ट संरचना - बेरियम को छोड़कर सभी क्षारीय पृथ्वी।
3. चेहरा केंद्रित घन - एल्यूमीनियम, तांबा, जस्ता, कई संक्रमण धातु।
4. समचतुर्भुज संरचना - पारा में।
5. चतुर्भुज - ईण्डीयुम।

यह आवधिक प्रणाली में जितना कम स्थित होता है, इसकी पैकिंग और क्रिस्टल का स्थानिक संगठन उतना ही जटिल होता है। इस मामले में, धातु रासायनिक बंधन, जिसके उदाहरण प्रत्येक मौजूदा धातु के लिए दिए जा सकते हैं, क्रिस्टल के निर्माण में निर्णायक है। अंतरिक्ष में मिश्र धातुओं का एक बहुत ही विविध संगठन है, जिनमें से कुछ अभी भी पूरी तरह से समझ में नहीं आए हैं।

संचार विशेषताएं: गैर-दिशात्मक

सहसंयोजक और धात्विक बंधों में एक बहुत ही स्पष्ट विशिष्ट विशेषता होती है। पहले के विपरीत, धातु बंधन दिशात्मक नहीं है। इसका क्या मतलब है? यही है, क्रिस्टल के अंदर इलेक्ट्रॉन बादल अलग-अलग दिशाओं में अपनी सीमा के भीतर पूरी तरह से स्वतंत्र रूप से चलता है, प्रत्येक इलेक्ट्रॉन संरचना के नोड्स पर बिल्कुल किसी भी आयन में शामिल होने में सक्षम है। यही है, बातचीत अलग-अलग दिशाओं में की जाती है। इसलिए, वे कहते हैं कि धात्विक बंधन अदिशात्मक है।

सहसंयोजक बंधन के तंत्र में आम इलेक्ट्रॉन जोड़े, यानी अतिव्यापी परमाणुओं के बादल शामिल हैं। इसके अलावा, यह सख्ती से उनके केंद्रों को जोड़ने वाली एक निश्चित रेखा के साथ होता है। इसलिए, वे इस तरह के कनेक्शन की दिशा के बारे में बात करते हैं।

संतृप्ति

यह विशेषता परमाणुओं की दूसरों के साथ सीमित या असीमित बातचीत करने की क्षमता को दर्शाती है। तो, इस सूचक में सहसंयोजक और धात्विक बंधन फिर से विपरीत हैं।

पहला संतृप्त है। इसके गठन में भाग लेने वाले परमाणुओं में वैलेंस बाहरी इलेक्ट्रॉनों की एक कड़ाई से परिभाषित संख्या होती है जो सीधे यौगिक के निर्माण में शामिल होते हैं। इससे अधिक, इसमें इलेक्ट्रॉन नहीं होंगे। इसलिए, गठित बांडों की संख्या वैधता द्वारा सीमित है। इसलिए कनेक्शन की संतृप्ति। इस विशेषता के कारण, अधिकांश यौगिकों में एक स्थिर रासायनिक संरचना होती है।

दूसरी ओर, धात्विक और हाइड्रोजन बंधन असंतृप्त होते हैं। यह क्रिस्टल के अंदर कई मुक्त इलेक्ट्रॉनों और ऑर्बिटल्स की उपस्थिति के कारण है। क्रिस्टल जाली के नोड्स में भी आयन एक भूमिका निभाते हैं, जिनमें से प्रत्येक किसी भी समय एक परमाणु और फिर से एक आयन बन सकता है।

धातु बंधन की एक अन्य विशेषता आंतरिक इलेक्ट्रॉन बादल का निरूपण है। यह धातुओं के कई परमाणु नाभिकों को एक साथ बांधने के लिए सामान्य इलेक्ट्रॉनों की एक छोटी संख्या की क्षमता में प्रकट होता है। यही है, घनत्व क्रिस्टल के सभी लिंक के बीच समान रूप से वितरित, वितरित किया गया प्रतीत होता है।

धातुओं में बंध निर्माण के उदाहरण

आइए कुछ विशिष्ट विकल्पों को देखें जो यह दर्शाते हैं कि धातु बंधन कैसे बनता है। पदार्थों के उदाहरण इस प्रकार हैं:

• जस्ता;
• एल्यूमीनियम;
• पोटैशियम;
• क्रोमियम

जिंक परमाणुओं के बीच एक धात्विक बंधन का निर्माण: Zn 0 - 2e - Zn 2+। जिंक परमाणु में चार ऊर्जा स्तर होते हैं। इलेक्ट्रॉनिक संरचना के आधार पर मुक्त कक्षक, p-कक्षकों में 15 - 3, 4d में 5 और 4f में 7 होते हैं। इलेक्ट्रॉनिक संरचना इस प्रकार है: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 0 4d 0 4f 0, परमाणु में 30 इलेक्ट्रॉन होते हैं। अर्थात्, दो मुक्त संयोजकता ऋणात्मक कण 15 विशाल और रिक्त कक्षकों के भीतर गति करने में सक्षम हैं। और ऐसा ही हर परमाणु के साथ होता है। परिणाम एक विशाल सामान्य स्थान है, जिसमें खाली ऑर्बिटल्स और कम संख्या में इलेक्ट्रॉन होते हैं जो पूरी संरचना को एक साथ बांधते हैं।

एल्यूमीनियम परमाणुओं के बीच धातु बंधन: AL 0 - e - AL 3+। एक एल्युमिनियम परमाणु के तेरह इलेक्ट्रॉन तीन ऊर्जा स्तरों पर स्थित होते हैं, जो स्पष्ट रूप से उनके पास अधिक होते हैं। इलेक्ट्रॉनिक संरचना: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0। फ्री ऑर्बिटल्स - 7 पीस। जाहिर है, क्रिस्टल में कुल आंतरिक मुक्त स्थान की तुलना में इलेक्ट्रॉन बादल छोटा होगा।

क्रोमियम धातु बंधन। यह तत्व अपनी इलेक्ट्रॉनिक संरचना में विशेष है। दरअसल, सिस्टम को स्थिर करने के लिए, इलेक्ट्रॉन 4s से 3d ऑर्बिटल में गिरता है: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 4p 0 4d 0 4f 0। कुल 24 इलेक्ट्रॉन होते हैं, जिनमें से छह संयोजकता होते हैं। यह वे हैं जो एक रासायनिक बंधन बनाने के लिए आम इलेक्ट्रॉनिक स्थान में जाते हैं। 15 मुक्त कक्षक हैं, जिन्हें भरने के लिए अभी भी आवश्यकता से बहुत अधिक है। इसलिए, क्रोमियम भी अणु में संबंधित बंधन के साथ धातु का एक विशिष्ट उदाहरण है।

सबसे सक्रिय धातुओं में से एक, साधारण पानी के साथ भी प्रज्वलन के साथ प्रतिक्रिया करना, पोटेशियम है। इन गुणों को क्या समझाता है? फिर से, कई मायनों में - एक धातु प्रकार का कनेक्शन। इस तत्व में केवल 19 इलेक्ट्रॉन हैं, लेकिन वे पहले से ही 4 ऊर्जा स्तरों पर स्थित हैं। यानी अलग-अलग सबलेवल के 30 ऑर्बिटल्स पर। इलेक्ट्रॉनिक संरचना: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 0 4p 0 4d 0 4f 0। बहुत कम आयनीकरण ऊर्जा के साथ सिर्फ दो। स्वतंत्र रूप से उतरो और आम इलेक्ट्रॉनिक स्थान में जाओ। एक परमाणु को स्थानांतरित करने के लिए 22 कक्षक होते हैं, जो कि "इलेक्ट्रॉन गैस" के लिए एक बहुत बड़ा खाली स्थान है।

अन्य प्रकार के संबंधों के साथ समानताएं और अंतर

सामान्य तौर पर, इस मुद्दे पर पहले ही ऊपर चर्चा की जा चुकी है। हम केवल सामान्यीकरण कर सकते हैं और निष्कर्ष निकाल सकते हैं। अन्य सभी प्रकार के संचार से धातु क्रिस्टल की मुख्य विशिष्ट विशेषताएं हैं:

• बंधन प्रक्रिया में शामिल कई प्रकार के कण (परमाणु, आयन या परमाणु-आयन, इलेक्ट्रॉन);
• क्रिस्टल की विभिन्न स्थानिक ज्यामितीय संरचना।

हाइड्रोजन और आयनिक बंधनों के साथ, धातु बंधन असंतृप्त और गैर-दिशात्मक है। सहसंयोजक ध्रुवीय के साथ - कणों के बीच एक मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक आकर्षण। आयनिक से अलग - क्रिस्टल जाली (आयनों) के नोड्स में कणों का प्रकार। सहसंयोजक गैर-ध्रुवीय के साथ - क्रिस्टल के नोड्स पर परमाणु।

एकत्रीकरण की विभिन्न अवस्थाओं की धातुओं में बंधों के प्रकार

जैसा कि हमने ऊपर उल्लेख किया है, धातु रासायनिक बंधन, जिसके उदाहरण लेख में दिए गए हैं, धातुओं और उनके मिश्र धातुओं के एकत्रीकरण की दो अवस्थाओं में बनता है: ठोस और तरल।

प्रश्न उठता है: धातु वाष्प में किस प्रकार का बंधन होता है? उत्तर: सहसंयोजक ध्रुवीय और गैर-ध्रुवीय। जैसा कि सभी यौगिकों में होता है जो गैस के रूप में होते हैं। यही है, धातु के लंबे समय तक गर्म होने और ठोस अवस्था से तरल में इसके स्थानांतरण के साथ, बंधन नहीं टूटते हैं और क्रिस्टलीय संरचना संरक्षित होती है। हालांकि, जब तरल को वाष्प अवस्था में स्थानांतरित करने की बात आती है, तो क्रिस्टल नष्ट हो जाता है और धात्विक बंधन सहसंयोजक में परिवर्तित हो जाता है।

सामग्री वर्गीकरण

वर्तमान में, सभी आधुनिक सामग्रियों को तदनुसार वर्गीकृत करने के लिए स्वीकार किया जाता है।

प्रौद्योगिकी में सबसे महत्वपूर्ण के अनुसार वर्गीकरण हैं कार्यात्मक और संरचनात्मकसामग्री के संकेत।

सामग्री के वर्गीकरण के लिए मुख्य मानदंड संरचनात्मक विशेषताओं द्वाराएकत्रीकरण की स्थिति है, जिसके आधार पर उन्हें निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया जाता है: ठोस पदार्थ, तरल पदार्थ, गैस, प्लाज्मा।

ठोस पदार्थ, बदले में, क्रिस्टलीय और गैर-क्रिस्टलीय में विभाजित होते हैं।

क्रिस्टलीय पदार्थों को कणों के बीच बंधन के प्रकार के अनुसार विभाजित किया जा सकता है: परमाणु (सहसंयोजक), आयनिक, धातु, आणविक (चित्र। 2.1।)।

क्रिस्टल में परमाणुओं (अणुओं) के बीच बंधन के प्रकार

एक परमाणु में एक धनात्मक आवेशित नाभिक होता है और इसके चारों ओर घूमने वाले इलेक्ट्रॉन (ऋणात्मक रूप से आवेशित) होते हैं। स्थिर अवस्था में परमाणु विद्युत रूप से उदासीन होता है। बाहरी (वैलेंस) इलेक्ट्रॉनों के बीच भेद, जिसका नाभिक के साथ संबंध नगण्य और आंतरिक है - नाभिक के साथ मजबूती से जुड़ा हुआ है।

क्रिस्टल जालक का निर्माण निम्न प्रकार से होता है। तरल से क्रिस्टलीय अवस्था में संक्रमण के दौरान, परमाणुओं के बीच की दूरी कम हो जाती है, और उनके बीच परस्पर क्रिया बल बढ़ जाता है।

परमाणुओं के बीच संबंध इलेक्ट्रोस्टैटिक बलों द्वारा किया जाता है, अर्थात। स्वभाव से, कनेक्शन एक है - इसकी एक विद्युत प्रकृति है, लेकिन अलग-अलग क्रिस्टल में खुद को अलग तरह से प्रकट करता है। निम्नलिखित प्रकार के बंधन हैं: आयनिक, सहसंयोजक, ध्रुवीय, धात्विक।

सहसंयोजक प्रकार का बंधन

बंधित परमाणुओं के कोशों में उत्पन्न होने वाले सामान्य इलेक्ट्रॉन जोड़े के कारण एक सहसंयोजक बंधन बनता है।

वह हो सकती है एक ही तत्व के परमाणुओं द्वारा बनता है और फिर यह गैर-ध्रुवीय होता है;उदाहरण के लिए, ऐसा सहसंयोजक बंधन एकल-तत्व गैसों H 2, O 2, N 2, Cl 2, आदि के अणुओं में मौजूद होता है।

सहसंयोजक बंधन हो सकता है रासायनिक प्रकृति में समान विभिन्न तत्वों के परमाणुओं द्वारा निर्मित, और फिर यह ध्रुवीय है;उदाहरण के लिए, ऐसा सहसंयोजक बंधन एच 2 ओ, एनएफ 3, सीओ 2 अणुओं में मौजूद है।

एक विद्युत ऋणात्मक चरित्र वाले तत्वों के परमाणुओं के बीच एक सहसंयोजक बंधन बनता है।

इस प्रकार के बंधन के साथ, पड़ोसी परमाणुओं के मुक्त वैलेंस इलेक्ट्रॉनों का समाजीकरण किया जाता है। 8 इलेक्ट्रॉनों से युक्त एक स्थिर वैलेंस शेल प्राप्त करने के प्रयास में, परमाणु अणुओं में संयोजित होते हैं, एक या अधिक इलेक्ट्रॉनों के जोड़े बनाते हैं, जो कनेक्टिंग परमाणुओं के लिए सामान्य हो जाते हैं, अर्थात। एक साथ दो परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले का हिस्सा हैं।

सहसंयोजक बंधन वाली सामग्री बहुत भंगुर होती है, लेकिन उच्च कठोरता (हीरा) होती है। ये, एक नियम के रूप में, डाइलेक्ट्रिक्स या अर्धचालक (जर्मेनियम, सिलिकॉन) हैं। विद्युत आवेश आपस में जुड़े हुए हैं, और कोई मुक्त इलेक्ट्रॉन नहीं हैं।

साधारण गैसों के अणुओं में परमाणु एक सहसंयोजक बंधन (H 2, Cl 2, आदि) से जुड़े होते हैं।

एक धातु और कार्बन के बीच सहसंयोजक बंधन के उदाहरण के साथ मनुष्य को ज्ञात एकमात्र पदार्थ साइनोकोबालामिन है, जिसे विटामिन बी 12 के रूप में जाना जाता है।

आयनिक क्रिस्टल (NaCl)

आयोनिक बंधएक रासायनिक बंधन है शिक्षितखर्च पर धनायनों के बीच स्थिरवैद्युत आकर्षणऔर आयनों.

ऐसे क्रिस्टलों का निर्माण एक प्रकार के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के Na से Cl में दूसरे प्रकार के परमाणुओं के संक्रमण से होता है। एक परमाणु जो एक इलेक्ट्रॉन खो देता है वह एक सकारात्मक चार्ज आयन बन जाता है, जबकि एक परमाणु जो एक इलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है वह एक नकारात्मक आयन बन जाता है। विभिन्न संकेतों के आयनों का दृष्टिकोण तब तक होता है जब तक कि नाभिक और इलेक्ट्रॉन कोशों के प्रतिकारक बल आकर्षण बलों को संतुलित नहीं कर लेते। अधिकांश खनिज डाइलेक्ट्रिक्स और कुछ कार्बनिक पदार्थों में एक आयनिक बंधन होता है।(NaCl, CsCl, CaF2.)

आयनिक रूप से बंधित ठोस ज्यादातर मामलों में यांत्रिक रूप से मजबूत, तापमान प्रतिरोधी, लेकिन अक्सर भंगुर होते हैं। इस प्रकार के कनेक्शन वाली सामग्री का उपयोग संरचनात्मक सामग्री के रूप में नहीं किया जाता है।

धातु कनेक्शन प्रकार

धातुओं में, अलग-अलग परमाणुओं के बीच का बंधन सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए नाभिक और सामूहिक इलेक्ट्रॉनों की बातचीत के कारण बनता है, जो अंतर-परमाणु रिक्त स्थान में स्वतंत्र रूप से चलते हैं। ये इलेक्ट्रॉन सकारात्मक आयनों को एक साथ रखते हुए सीमेंट की भूमिका निभाते हैं; अन्यथा, आयनों के बीच प्रतिकारक बलों की कार्रवाई के तहत जाली विघटित हो जाएगी। इसी समय, इलेक्ट्रॉन भी क्रिस्टल जाली के भीतर आयनों द्वारा धारण किए जाते हैं और इसे छोड़ नहीं सकते। ऐसे बंधन को धात्विक बंधन कहा जाता है।

मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति धातु की उच्च विद्युत और तापीय चालकता की ओर ले जाती है, और यह धातुओं की चमक का कारण भी है। धातुओं के लचीलेपन को परमाणुओं की अलग-अलग परतों की गति और फिसलने से समझाया जाता है।

व्यावहारिक रूप से किसी भी सामग्री में एक नहीं, बल्कि कई प्रकार के बंधन होते हैं। सामग्री के गुण सामग्री के पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं के प्रमुख प्रकार के रासायनिक बंधनों द्वारा निर्धारित किए जाते हैं।

परमाणु-क्रिस्टलीय सामग्री से, जिसकी संरचना का प्रभुत्व है सहसंयोजी आबंध, तत्वों की आवधिक प्रणाली के समूह IV के तत्वों के आधार पर कार्बन और अर्धचालक पदार्थों के बहुरूपी संशोधन प्रौद्योगिकी में सबसे अधिक महत्व रखते हैं। पूर्व के विशिष्ट प्रतिनिधि हीरा और ग्रेफाइट हैं - पृथ्वी की पपड़ी में एक स्तरित संरचना के साथ कार्बन का सबसे आम और स्थिर संशोधन। सेमीकंडक्टर क्रिस्टलीय जर्मेनियम और सिलिकॉन सेमीकंडक्टर इलेक्ट्रॉनिक्स की मुख्य सामग्री हैं।

सहसंयोजक बंधन वाले कुछ यौगिक बहुत रुचि रखते हैं, जैसे कि Fe 3 C, SiO, AlN - ये यौगिक तकनीकी मिश्र धातुओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

एक विशाल संग्रह में आयन-क्रिस्टलजिन सामग्रियों में आयनिक बंधों के साथ एक क्रिस्टल संरचना होती है, उनमें धातु ऑक्साइड (ऑक्सीजन के साथ धातुओं के यौगिक) शामिल हैं, जो सबसे महत्वपूर्ण अयस्कों के घटक हैं, धातुओं के गलाने में तकनीकी योजक, साथ ही धातुओं और गैर-धातुओं (बोरॉन) के रासायनिक यौगिक हैं। , कार्बन, नाइट्रोजन), जो मिश्र धातु घटकों के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

धातु प्रकार का बंधन आवर्त सारणी के 80 से अधिक तत्वों की विशेषता है।

सेवा क्रिस्टलीय ठोससंरचना के साथ सामग्री को भी जिम्मेदार ठहराया जा सकता है आणविक क्रिस्टल, जो कई बहुलक पदार्थों की विशेषता है जिनके अणुओं में बड़ी संख्या में दोहराई जाने वाली इकाइयाँ होती हैं। ये बायोपॉलिमर हैं - उच्च-आणविक प्राकृतिक यौगिक और उनके डेरिवेटिव (लकड़ी सहित); सरल कार्बनिक यौगिकों से प्राप्त सिंथेटिक पॉलिमर जिनके अणुओं में अकार्बनिक मुख्य श्रृंखलाएं होती हैं और उनमें कार्बनिक पक्ष समूह नहीं होते हैं। अकार्बनिक पॉलिमर में सिलिकेट और बाइंडर शामिल हैं। प्राकृतिक सिलिकेट सबसे महत्वपूर्ण चट्टान बनाने वाले खनिजों का एक वर्ग है जो पृथ्वी की पपड़ी के द्रव्यमान का लगभग 80% हिस्सा बनाते हैं। अकार्बनिक बाइंडरों में सीमेंट, जिप्सम, चूना आदि शामिल हैं। अक्रिय गैसों के आणविक क्रिस्टल - आवधिक प्रणाली के समूह VIII के तत्व - तरल अवस्था में जाने के बिना कम तापमान पर वाष्पित हो जाते हैं। वे क्रायोइलेक्ट्रॉनिक्स में आवेदन पाते हैं, जो क्रायोजेनिक तापमान पर ठोस पदार्थों में होने वाली घटनाओं के आधार पर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के निर्माण में लगा हुआ है।

चावल। 1.2. क्रिस्टलीय (ए) और अनाकार (बी) पदार्थ में परमाणुओं की व्यवस्था

सामग्री की दूसरी श्रेणी हैं गैर-क्रिस्टलीय ठोस सामग्री. उन्हें अर्ध-अव्यवस्थित अवस्था में क्रम और संरचना स्थिरता के आधार पर अनाकार, कांचयुक्त और गैर-कांचयुक्त में विभाजित किया गया है।

अनाकार सामग्री के विशिष्ट प्रतिनिधि अनाकार अर्धचालक, अनाकार धातु और मिश्र धातु हैं।

समूह के लिए कांच कासामग्री में शामिल हैं: कई कार्बनिक पॉलिमर (105 डिग्री सेल्सियस से नीचे के तापमान पर पॉलीमेथाइल एक्रिलेट, पॉलीविनाइल क्लोराइड - 82 डिग्री सेल्सियस से नीचे और अन्य); कई अकार्बनिक पदार्थ - सिलिकॉन, बोरॉन, एल्यूमीनियम, फास्फोरस, आदि के आक्साइड पर आधारित अकार्बनिक कांच; पत्थर की ढलाई के लिए कई सामग्री - एक कांच की संरचना के साथ बेसाल्ट और डायबेस, धातुकर्म स्लैग, एक द्वीप और श्रृंखला संरचना (डोलोमाइट, मार्ल, संगमरमर, आदि) के साथ प्राकृतिक कार्बोनेट।

एक गैर-ग्लासी, अर्ध-विकृत अवस्था में, जेली (बहुलक समाधान के जमने या ठोस पॉलिमर की सूजन के दौरान गठित संरचित बहुलक-विलायक प्रणाली), अत्यधिक लोचदार अवस्था में कई सिंथेटिक पॉलिमर, घिसने वाले और घिसने वाले होते हैं। बायोपॉलिमर पर आधारित सामग्री, जिसमें कपड़ा और चमड़े की सामग्री, और जैविक बाइंडर - बिटुमेन, टार, पिच, आदि शामिल हैं।

समारोह द्वारातकनीकी सामग्री को निम्नलिखित समूहों में विभाजित किया गया है।

निर्माण सामग्री - यांत्रिक तनाव के अधीन उत्पादों के निर्माण के लिए ठोस सामग्री। उनके पास यांत्रिक गुणों का एक सेट होना चाहिए जो काम के माहौल, तापमान और अन्य कारकों के संपर्क में आने पर उत्पादों के आवश्यक प्रदर्शन और सेवा जीवन प्रदान करते हैं।

चावल। 1.1. संरचनात्मक विशेषता द्वारा ठोस क्रिस्टलीय पदार्थों का वर्गीकरण

उसी समय, उन पर तकनीकी आवश्यकताएं लगाई जाती हैं, जो सामग्री की लागत और उपलब्धता से संबंधित भागों और संरचनाओं के निर्माण में कम से कम श्रमसाध्यता और आर्थिक लोगों को निर्धारित करती हैं, जो बड़े पैमाने पर उत्पादन में बहुत महत्वपूर्ण है। संरचनात्मक सामग्री में धातु, सिलिकेट और चीनी मिट्टी की चीज़ें, पॉलिमर, रबर, लकड़ी और कई मिश्रित सामग्री शामिल हैं।

विद्युत सामग्रीविशेष विद्युत और चुंबकीय गुणों द्वारा विशेषता और बिजली के उत्पादन, संचरण, रूपांतरण और खपत के लिए उपयोग किए जाने वाले उत्पादों के निर्माण के लिए अभिप्रेत है। इनमें ठोस तरल और गैसीय चरणों में चुंबकीय सामग्री, कंडक्टर, अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स शामिल हैं।

जनजातीय सामग्रीइन इकाइयों के निर्दिष्ट प्रदर्शन और संसाधन को सुनिश्चित करने के लिए घर्षण और पहनने के मापदंडों को नियंत्रित करने के लिए घर्षण इकाइयों में उपयोग के लिए अभिप्रेत है। ऐसी सामग्री के मुख्य प्रकार स्नेहन, घर्षण और घर्षण हैं। पूर्व में ठोस (ग्रेफाइट, तालक, मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड, आदि), तरल (चिकनाई तेल) और गैसीय चरणों (वायु, हाइड्रोकार्बन वाष्प और अन्य गैसों) में स्नेहक शामिल हैं। एंटीफ्रिक्शन सामग्री की समग्रता में अलौह धातु मिश्र धातु (बैबिट्स) शामिल हैं। , कांस्य, आदि), ग्रे कास्ट आयरन, प्लास्टिक (टेक्स्टोलाइट, फ्लोरोप्लास्टिक्स पर आधारित सामग्री, आदि), सेरमेट मिश्रित सामग्री (कांस्य ग्रेफाइट, आयरन ग्रेफाइट, आदि), कुछ प्रकार की लकड़ी और लकड़ी के टुकड़े टुकड़े वाले प्लास्टिक, रबर, कई कंपोजिट घर्षण सामग्री में घर्षण के उच्च गुणांक और उच्च पहनने के प्रतिरोध होते हैं इनमें कुछ प्रकार के प्लास्टिक, कच्चा लोहा, cermets और अन्य मिश्रित सामग्री शामिल हैं।

उपकरण सामग्रीउच्च कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और ताकत से प्रतिष्ठित हैं, वे काटने, मापने, धातु के काम और अन्य उपकरणों के निर्माण के लिए अभिप्रेत हैं। इसमें टूल स्टील और हार्ड मिश्र धातु, हीरा और कुछ प्रकार के सिरेमिक सामग्री, और कई मिश्रित सामग्री जैसी सामग्री शामिल है।

काम करने वाले निकाय - गैसीय और तरल पदार्थ, जिनकी मदद से ऊर्जा को यांत्रिक कार्य, ठंड, गर्मी में परिवर्तित किया जाता है। काम कर रहे तरल पदार्थ भाप इंजन और टर्बाइन में जल वाष्प हैं; रेफ्रिजरेटर में अमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड, फ्रीऑन और अन्य रेफ्रिजरेंट; हाइड्रोलिक तेल; वायवीय मोटर्स में हवा; गैस टर्बाइनों, आंतरिक दहन इंजनों में जैविक ईंधन के दहन के गैसीय उत्पाद।

ईंधन - ज्वलनशील पदार्थ, जिनमें से मुख्य भाग कार्बन है, उन्हें जलाकर तापीय ऊर्जा प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है। मूल रूप से, ईंधन को प्राकृतिक (तेल, कोयला, प्राकृतिक गैस, तेल शेल, पीट, लकड़ी) और कृत्रिम (कोक, मोटर ईंधन, जनरेटर गैस, आदि) में विभाजित किया गया है; मशीनों के प्रकार के अनुसार जिसमें इसे जलाया जाता है - रॉकेट, मोटर, परमाणु, टरबाइन आदि के लिए।