USE კოდიფიკატორის თემები: კოვალენტური ქიმიური ბმა, მისი სახეობები და ფორმირების მექანიზმები. კოვალენტური ბმის მახასიათებლები (პოლარულობა და ბმის ენერგია). იონური ბმა. ლითონის კავშირი. წყალბადის ბმა

ინტრამოლეკულური ქიმიური ბმები

ჯერ განვიხილოთ ბმები, რომლებიც წარმოიქმნება მოლეკულებში ნაწილაკებს შორის. ასეთ კავშირებს ე.წ ინტრამოლეკულური.

ქიმიური ბმა ქიმიური ელემენტების ატომებს შორის აქვს ელექტროსტატიკური ბუნება და იქმნება იმის გამო გარე (ვალენტური) ელექტრონების ურთიერთქმედებამეტ-ნაკლებად ხარისხით იკავებენ დადებითად დამუხტულ ბირთვებსშეკრული ატომები.

მთავარი კონცეფცია აქ არის ელექტროენერგიულობა. სწორედ ის განსაზღვრავს ატომებს შორის ქიმიური კავშირის ტიპს და ამ ბმის თვისებებს.

არის ატომის მიზიდვის (შეკავების) უნარი გარე(ვალენტობა) ელექტრონები. ელექტრონეგატიურობა განისაზღვრება გარე ელექტრონების ბირთვისადმი მიზიდულობის ხარისხით და ძირითადად დამოკიდებულია ატომის რადიუსზე და ბირთვის მუხტზე.

ელექტრონეგატიურობის ცალსახად დადგენა რთულია. ლ. პაულინგმა შეადგინა ფარდობითი ელექტრონეგატიურობის ცხრილი (დაფუძნებული დიატომური მოლეკულების ბმის ენერგიაზე). ყველაზე ელექტროუარყოფითი ელემენტია ფტორიმნიშვნელობით 4 .

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ სხვადასხვა წყაროში შეგიძლიათ იპოვოთ ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობების სხვადასხვა მასშტაბები და ცხრილები. ეს არ უნდა შეშინდეს, რადგან ქიმიური კავშირის ფორმირება როლს თამაშობს ატომები და ეს დაახლოებით ერთნაირია ნებისმიერ სისტემაში.

თუ ქიმიურ ბმაში A:B ერთ-ერთი ატომი უფრო ძლიერად იზიდავს ელექტრონებს, მაშინ ელექტრონული წყვილი გადაინაცვლებს მისკენ. Უფრო ელექტრონეგატიურობის განსხვავებაატომები, მით მეტია ელექტრონული წყვილი გადაადგილებული.

თუ ურთიერთმოქმედი ატომების ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები ტოლია ან დაახლოებით ტოლია: EO(A)≈EO(V), მაშინ საზიარო ელექტრონული წყვილი არ არის გადაადგილებული არცერთ ატომზე: ა: ბ. ასეთ კავშირს ე.წ კოვალენტური არაპოლარული.

თუ ურთიერთმოქმედი ატომების ელექტრონეგატიურობა განსხვავდება, მაგრამ არა ბევრი (ელექტროუარყოფითობის განსხვავება დაახლოებით 0,4-დან 2-მდეა: 0,4<ΔЭО<2 ), შემდეგ ელექტრონული წყვილი გადაინაცვლებს ერთ-ერთ ატომზე. ასეთ კავშირს ე.წ კოვალენტური პოლარული .

თუ ურთიერთმოქმედი ატომების ელექტრონეგატიურობა მნიშვნელოვნად განსხვავდება (ელექტროუარყოფითობის განსხვავება 2-ზე მეტია: ΔEO>2), შემდეგ ერთ-ერთი ელექტრონი თითქმის მთლიანად გადადის სხვა ატომში, წარმოქმნით იონები. ასეთ კავშირს ე.წ იონური.

ქიმიური ბმების ძირითადი ტიპებია − კოვალენტური, იონურიდა მეტალიკიკავშირები. განვიხილოთ ისინი უფრო დეტალურად.

კოვალენტური ქიმიური ბმა

კოვალენტური ბმა – ეს არის ქიმიური ბმა მიერ ჩამოყალიბებული საერთო ელექტრონული წყვილის A:B ფორმირება . ამ შემთხვევაში, ორი ატომი გადახურვაატომური ორბიტალები. კოვალენტური ბმა იქმნება ატომების ურთიერთქმედებით ელექტრონეგატიურობაში მცირე სხვაობით (როგორც წესი, ორ არამეტალს შორის) ან ერთი ელემენტის ატომები.

კოვალენტური ბმების ძირითადი თვისებები

• ორიენტაცია,
• გაჯერება,
• პოლარობა,
• პოლარიზებადობა.

ეს კავშირის თვისებები გავლენას ახდენს ნივთიერებების ქიმიურ და ფიზიკურ თვისებებზე.

კომუნიკაციის მიმართულება ახასიათებს ნივთიერებების ქიმიურ სტრუქტურას და ფორმას. ორ კავშირს შორის კუთხეებს ბმის კუთხეები ეწოდება. მაგალითად, წყლის მოლეკულაში H-O-H ბმის კუთხე არის 104,45 o, ამიტომ წყლის მოლეკულა პოლარულია, ხოლო მეთანის მოლეკულაში H-C-H ბმის კუთხე არის 108 o 28 ′.

გაჯერება არის ატომების უნარი შექმნან შეზღუდული რაოდენობის კოვალენტური ქიმიური ბმები. ბმების რაოდენობას, რომელიც ატომს შეუძლია შექმნას, ეწოდება.

პოლარობაბმები წარმოიქმნება ელექტრონების სიმკვრივის არათანაბარი განაწილების გამო სხვადასხვა ელექტრონეგატიურობის მქონე ორ ატომს შორის. კოვალენტური ბმები იყოფა პოლარული და არაპოლარული.

პოლარიზება კავშირები არის ბმის ელექტრონების უნარი გადაადგილდეს გარე ელექტრული ველით(კერძოდ, სხვა ნაწილაკების ელექტრული ველი). პოლარიზება დამოკიდებულია ელექტრონის მობილურობაზე. რაც უფრო შორს არის ელექტრონი ბირთვიდან, მით უფრო მოძრავია ის და, შესაბამისად, მოლეკულაც უფრო პოლარიზდება.

კოვალენტური არაპოლარული ქიმიური ბმა

არსებობს კოვალენტური კავშირის 2 ტიპი - პოლარულიდა არაპოლარული .

მაგალითი . განვიხილოთ წყალბადის მოლეკულის H 2 სტრუქტურა. წყალბადის თითოეული ატომი ატარებს 1 დაუწყვილებელ ელექტრონს მის გარე ენერგეტიკულ დონეზე. ატომის გამოსაჩენად ვიყენებთ ლუისის სტრუქტურას - ეს არის ატომის გარე ენერგიის დონის სტრუქტურის დიაგრამა, როდესაც ელექტრონები აღინიშნება წერტილებით. ლუის წერტილის სტრუქტურის მოდელები კარგი დახმარებაა მეორე პერიოდის ელემენტებთან მუშაობისას.

ჰ. + . H=H:H

ამრიგად, წყალბადის მოლეკულას აქვს ერთი საერთო ელექტრონული წყვილი და ერთი H–H ქიმიური ბმა. ეს ელექტრონული წყვილი არ არის გადაადგილებული წყალბადის არცერთ ატომზე, რადგან წყალბადის ატომების ელექტრონეგატიურობა იგივეა. ასეთ კავშირს ე.წ კოვალენტური არაპოლარული .

კოვალენტური არაპოლარული (სიმეტრიული) ბმა - ეს არის კოვალენტური ბმა, რომელიც წარმოიქმნება ატომების მიერ თანაბარი ელექტრონეგატიურობით (როგორც წესი, იგივე არამეტალები) და, შესაბამისად, ატომების ბირთვებს შორის ელექტრონის სიმკვრივის ერთგვაროვანი განაწილებით.

არაპოლარული ბმის დიპოლური მომენტი არის 0.

მაგალითები: H2 (H-H), O2 (O=O), S8.

კოვალენტური პოლარული ქიმიური ბმა

კოვალენტური პოლარული ბმა არის კოვალენტური ბმა, რომელიც ხდება შორის ატომები სხვადასხვა ელექტროუარყოფითობით (ჩვეულებრივ, სხვადასხვა არალითონები) და ხასიათდება გადაადგილებასაერთო ელექტრონული წყვილი უფრო ელექტროუარყოფით ატომთან (პოლარიზაცია).

ელექტრონის სიმკვრივე გადადის უფრო ელექტროუარყოფით ატომზე - შესაბამისად, მასზე წარმოიქმნება ნაწილობრივი უარყოფითი მუხტი (δ-), ხოლო ნაწილობრივი დადებითი მუხტი წარმოიქმნება ნაკლებად ელექტროუარყოფით ატომზე (δ+, დელტა +).

რაც უფრო დიდია განსხვავება ატომების ელექტრონეგატიურობაში, მით უფრო მაღალია პოლარობაკავშირები და კიდევ უფრო მეტი დიპოლური მომენტი . მეზობელ მოლეკულებსა და ნიშნის საპირისპირო მუხტს შორის მოქმედებს დამატებითი მიმზიდველი ძალები, რაც იზრდება ძალაკავშირები.

ბმის პოლარობა გავლენას ახდენს ნაერთების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე. რეაქციის მექანიზმები და მეზობელი ბმების რეაქტიულობაც კი დამოკიდებულია ბმის პოლარობაზე. ბონდის პოლარობა ხშირად განსაზღვრავს მოლეკულის პოლარობადა ამით პირდაპირ გავლენას ახდენს ისეთ ფიზიკურ თვისებებზე, როგორიცაა დუღილის წერტილი და დნობის წერტილი, ხსნადობა პოლარულ გამხსნელებში.

მაგალითები: HCl, CO2, NH3.

კოვალენტური ბმის წარმოქმნის მექანიზმები

კოვალენტური ქიმიური ბმა შეიძლება მოხდეს 2 მექანიზმით:

1. გაცვლის მექანიზმი კოვალენტური ქიმიური ბმის წარმოქმნა ხდება მაშინ, როდესაც თითოეული ნაწილაკი უზრუნველყოფს ერთ დაუწყვილებელ ელექტრონს საერთო ელექტრონული წყვილის ფორმირებისთვის:

მაგრამ . + . B= A:B

2. კოვალენტური ბმის წარმოქმნა არის ისეთი მექანიზმი, რომლის დროსაც ერთ-ერთი ნაწილაკი უზრუნველყოფს გაუზიარებელ ელექტრონულ წყვილს, ხოლო მეორე ნაწილაკი უზრუნველყოფს ვაკანტურ ორბიტალს ამ ელექტრონული წყვილისთვის:

მაგრამ: + B= A:B

ამ შემთხვევაში, ერთ-ერთი ატომი უზრუნველყოფს გაუზიარებელ ელექტრონულ წყვილს ( დონორი), ხოლო მეორე ატომი უზრუნველყოფს ვაკანტურ ორბიტალს ამ წყვილისთვის ( მიმღები). ბმის წარმოქმნის შედეგად ორივე ელექტრონის ენერგია მცირდება, ე.ი. ეს სასარგებლოა ატომებისთვის.

კოვალენტური ბმა, რომელიც წარმოიქმნება დონორ-აქცეპტორი მექანიზმით, არ არის განსხვავებულიგაცვლის მექანიზმით წარმოქმნილი სხვა კოვალენტური ბმების თვისებებით. კოვალენტური ბმის ფორმირება დონორ-მიმღები მექანიზმით დამახასიათებელია ატომებისთვის ან ელექტრონების დიდი რაოდენობით გარე ენერგეტიკულ დონეზე (ელექტრონის დონორები), ან პირიქით, ელექტრონების ძალიან მცირე რაოდენობით (ელექტრონის მიმღები). ატომების ვალენტურობის შესაძლებლობები უფრო დეტალურად განიხილება შესაბამისში.

კოვალენტური ბმა იქმნება დონორ-აქცეპტორი მექანიზმით:

- მოლეკულაში ნახშირბადის მონოქსიდი CO(მოლეკულაში ბმა სამმაგია, 2 ბმა წარმოიქმნება გაცვლის მექანიზმით, ერთი დონორ-მიმღები მექანიზმით): C≡O;

-ში ამონიუმის იონი NH 4+, იონებში ორგანული ამინებიმაგალითად, მეთილამონიუმის იონში CH 3 -NH 2 +;

-ში რთული ნაერთები, ქიმიური კავშირი ცენტრალურ ატომსა და ლიგანდების ჯგუფებს შორის, მაგალითად, ნატრიუმის ტეტრაჰიდროქსოალუმინატში Na ბმა ალუმინის და ჰიდროქსიდის იონებს შორის;

-ში აზოტის მჟავა და მისი მარილები- ნიტრატები: HNO 3, NaNO 3, ზოგიერთ სხვა აზოტის ნაერთებში;

- მოლეკულაში ოზონიო 3 .

კოვალენტური ბმის ძირითადი მახასიათებლები

კოვალენტური ბმა, როგორც წესი, წარმოიქმნება არამეტალების ატომებს შორის. კოვალენტური ბმის ძირითადი მახასიათებლებია სიგრძე, ენერგია, სიმრავლე და მიმართულება.

ქიმიური ბმის სიმრავლე

ქიმიური ბმის სიმრავლე - ეს ნაერთში ორ ატომს შორის გაზიარებული ელექტრონული წყვილების რაოდენობა. ბმის სიმრავლე საკმაოდ მარტივად შეიძლება განისაზღვროს იმ ატომების მნიშვნელობიდან, რომლებიც ქმნიან მოლეკულას.

მაგალითად , წყალბადის მოლეკულაში H 2 ბმის სიმრავლე არის 1, რადგან თითოეულ წყალბადს აქვს მხოლოდ 1 დაუწყვილებელი ელექტრონი გარე ენერგეტიკულ დონეზე, ამიტომ იქმნება ერთი საერთო ელექტრონული წყვილი.

ჟანგბადის მოლეკულაში O 2 ბმის სიმრავლე არის 2, რადგან თითოეულ ატომს აქვს 2 დაუწყვილებელი ელექტრონი მის გარე ენერგეტიკულ დონეზე: O=O.

აზოტის N 2 მოლეკულაში ბმის სიმრავლე არის 3, რადგან თითოეულ ატომს შორის არის 3 დაუწყვილებელი ელექტრონი გარე ენერგეტიკულ დონეზე და ატომები ქმნიან 3 საერთო ელექტრონულ წყვილს N≡N.

კოვალენტური კავშირის სიგრძე

ქიმიური კავშირის სიგრძე არის მანძილი ატომების ბირთვების ცენტრებს შორის, რომლებიც ქმნიან კავშირს. იგი განისაზღვრება ექსპერიმენტული ფიზიკური მეთოდებით. ბმის სიგრძე შეიძლება შეფასდეს დაახლოებით, დანამატების წესის მიხედვით, რომლის მიხედვითაც ბმის სიგრძე AB მოლეკულაში დაახლოებით უდრის A 2 და B 2 მოლეკულებში ბმის სიგრძის ჯამის ნახევარს:

ქიმიური ბმის სიგრძე შეიძლება დაახლოებით შეფასდეს ატომების რადიუსების გასწვრივ, კავშირის ფორმირება, ან კომუნიკაციის სიმრავლითთუ ატომების რადიუსი არ არის ძალიან განსხვავებული.

ბმის წარმომქმნელი ატომების რადიუსის გაზრდით, ბმის სიგრძე გაიზრდება.

მაგალითად

ატომებს შორის ობლიგაციების სიმრავლის გაზრდით (რომელთა ატომური რადიუსი არ განსხვავდება, ან ოდნავ განსხვავდება), ბმის სიგრძე შემცირდება.

მაგალითად . სერიებში: C–C, C=C, C≡C, ბმის სიგრძე მცირდება.

ბონდის ენერგია

ქიმიური ბმის სიძლიერის საზომია კავშირის ენერგია. ბონდის ენერგია განისაზღვრება ენერგიით, რომელიც საჭიროა კავშირის გასაწყვეტად და ამ ბმის ფორმირების ატომების ამოსაღებად ერთმანეთისგან უსასრულო მანძილზე.

კოვალენტური ბმა არის ძალიან გამძლე.მისი ენერგია მერყეობს რამდენიმე ათიდან რამდენიმე ასეულ კჯ/მოლამდე. რაც უფრო დიდია კავშირის ენერგია, მით მეტია კავშირის სიმტკიცე და პირიქით.

ქიმიური ბმის სიძლიერე დამოკიდებულია ბმის სიგრძეზე, ბმის პოლარობაზე და ბმის სიმრავლეზე. რაც უფრო გრძელია ქიმიური ბმა, მით უფრო ადვილია მისი გაწყვეტა და რაც უფრო დაბალია კავშირის ენერგია, მით უფრო დაბალია მისი სიძლიერე. რაც უფრო მოკლეა ქიმიური კავშირი, მით უფრო ძლიერია იგი და მით მეტია კავშირის ენერგია.

მაგალითად, ნაერთების სერიაში HF, HCl, HBr მარცხნიდან მარჯვნივ ქიმიური ბმის სიძლიერე მცირდება, იმიტომ ბმის სიგრძე იზრდება.

იონური ქიმიური ბმა

იონური ბმა არის ქიმიური ბმა, რომელიც დაფუძნებულია იონების ელექტროსტატიკური მიზიდულობა.

იონებიწარმოიქმნება ატომების მიერ ელექტრონების მიღების ან გაცემის პროცესში. მაგალითად, ყველა ლითონის ატომები სუსტად იკავებენ გარე ენერგიის დონის ელექტრონებს. აქედან გამომდინარე, ლითონის ატომები ხასიათდება აღდგენითი თვისებებიელექტრონების დონაციის უნარი.

მაგალითი. ნატრიუმის ატომი შეიცავს 1 ელექტრონს მე-3 ენერგეტიკულ დონეზე. ნატრიუმის ატომი, რომელიც მას ადვილად გასცემს, აყალიბებს ბევრად უფრო სტაბილურ Na + იონს, კეთილშობილი ნეონის გაზის Ne-ს ელექტრონული კონფიგურაციით. ნატრიუმის იონი შეიცავს 11 პროტონს და მხოლოდ 10 ელექტრონს, ამიტომ იონის მთლიანი მუხტი არის -10+11 = +1:

+11ნა) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 ნა +) 2 ) 8

მაგალითი. ქლორის ატომს აქვს 7 ელექტრონი მის გარე ენერგეტიკულ დონეზე. სტაბილური ინერტული არგონის ატომის Ar კონფიგურაციის მისაღებად, ქლორს სჭირდება 1 ელექტრონის მიმაგრება. ელექტრონის მიმაგრების შემდეგ წარმოიქმნება სტაბილური ქლორის იონი, რომელიც შედგება ელექტრონებისაგან. იონის მთლიანი მუხტი არის -1:

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

Შენიშვნა:

• იონების თვისებები განსხვავდება ატომების თვისებებისგან!
• სტაბილური იონები შეიძლება ჩამოყალიბდეს არა მხოლოდ ატომები, მაგრამ ასევე ატომების ჯგუფები. მაგალითად: ამონიუმის იონი NH 4 +, სულფატის იონი SO 4 2- და ა.შ. ასეთი იონების მიერ წარმოქმნილი ქიმიური ბმები ასევე განიხილება იონურად;
• იონური ბმები, როგორც წესი, იქმნება მათ შორის ლითონებიდა არამეტალები(არამეტალების ჯგუფები);

მიღებული იონები იზიდავს ელექტრული მიზიდულობის გამო: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

მოდით ვიზუალურად განვაზოგადოთ განსხვავება კოვალენტურ და იონურ ბმას შორის:

ლითონის კავშირი არის ურთიერთობა, რომელიც შედარებით ყალიბდება თავისუფალი ელექტრონებიშორის ლითონის იონებიბროლის გისოსის ფორმირება.

გარე ენერგეტიკულ დონეზე მეტალების ატომებს ჩვეულებრივ აქვთ ერთიდან სამ ელექტრონი. ლითონის ატომების რადიუსი, როგორც წესი, დიდია - ამიტომ, ლითონის ატომები, არალითონებისგან განსხვავებით, საკმაოდ ადვილად აბარებენ გარე ელექტრონებს, ე.ი. არის ძლიერი შემცირების აგენტები.

ელექტრონების შემოწირულობით ხდება ლითონის ატომები დადებითად დამუხტული იონები . მოწყვეტილი ელექტრონები შედარებით თავისუფალია მოძრაობენდადებითად დამუხტულ მეტალის იონებს შორის. ამ ნაწილაკებს შორის არის კავშირი, იმიტომ საერთო ელექტრონები იკავებენ ლითონის კატიონებს შრეებში , რითაც ქმნის საკმარისად ძლიერ ლითონის ბროლის გისოსი . ამ შემთხვევაში ელექტრონები განუწყვეტლივ მოძრაობენ შემთხვევით, ე.ი. მუდმივად ჩნდება ახალი ნეიტრალური ატომები და ახალი კატიონები.

ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება

ცალკე, გასათვალისწინებელია ურთიერთქმედება, რომელიც ხდება ნივთიერების ცალკეულ მოლეკულებს შორის - ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედებები . ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება არის ნეიტრალურ ატომებს შორის ურთიერთქმედების ტიპი, რომელშიც ახალი კოვალენტური ბმები არ ჩნდება. მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედების ძალები აღმოაჩინა ვან დერ ვაალსმა 1869 წელს და დაარქვა მისი სახელი. ვან დარ ვაალის ძალები. ვან დერ ვაალის ძალები იყოფა ორიენტაცია, ინდუქცია და დისპერსიას . ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ენერგია გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ქიმიური ბმის ენერგია.

მიზიდულობის ორიენტაციის ძალები წარმოიქმნება პოლარულ მოლეკულებს შორის (დიპოლ-დიპოლური ურთიერთქმედება). ეს ძალები წარმოიქმნება პოლარულ მოლეკულებს შორის. ინდუქციური ურთიერთქმედება არის ურთიერთქმედება პოლარულ მოლეკულასა და არაპოლარულს შორის. არაპოლარული მოლეკულა პოლარიზებულია პოლარული მოლეკულის მოქმედების გამო, რაც წარმოქმნის დამატებით ელექტროსტატიკურ მიზიდულობას.

მოლეკულური ურთიერთქმედების განსაკუთრებული ტიპია წყალბადის ბმები. - ეს არის ინტერმოლეკულური (ან ინტრამოლეკულური) ქიმიური ბმები, რომლებიც წარმოიქმნება მოლეკულებს შორის, რომლებშიც არის ძლიერ პოლარული კოვალენტური ბმები - H-F, H-O ან H-N. თუ მოლეკულაში არის ასეთი ბმები, მაშინ მოლეკულებს შორის იქნება დამატებითი მიზიდულობის ძალები .

განათლების მექანიზმი წყალბადის ბმა არის ნაწილობრივ ელექტროსტატიკური და ნაწილობრივ დონორ-მიმღები. ამ შემთხვევაში, ძლიერ ელექტროუარყოფითი ელემენტის (F, O, N) ატომი მოქმედებს როგორც ელექტრონული წყვილის დონორი, ხოლო ამ ატომებთან დაკავშირებული წყალბადის ატომები მოქმედებს როგორც მიმღები. ახასიათებს წყალბადის ბმები ორიენტაცია სივრცეში და გაჯერება .

წყალბადის ბმა შეიძლება აღინიშნოს წერტილებით: H ··· O. რაც უფრო დიდია წყალბადთან დაკავშირებული ატომის ელექტრონეგატიურობა და რაც უფრო მცირეა მისი ზომა, მით უფრო ძლიერია წყალბადის ბმა. უპირველეს ყოვლისა დამახასიათებელია ნაერთებისთვის ფტორი წყალბადით , ისევე როგორც ჟანგბადი წყალბადით , ნაკლები აზოტი წყალბადით .

წყალბადის ბმები წარმოიქმნება შემდეგ ნივთიერებებს შორის:

— წყალბადის ფტორი HF(გაზი, წყალბადის ფტორის ხსნარი წყალში - ჰიდროფთორმჟავა), წყალი H 2 O (ორთქლი, ყინული, თხევადი წყალი):

— ამიაკის და ორგანული ამინების ხსნარი- ამიაკისა და წყლის მოლეკულებს შორის;

— ორგანული ნაერთები, რომლებშიც O-H ან N-H ბმებია: სპირტები, კარბოქსილის მჟავები, ამინები, ამინომჟავები, ფენოლები, ანილინი და მისი წარმოებულები, ცილები, ნახშირწყლების ხსნარები - მონოსაქარიდები და დისაქარიდები.

წყალბადის ბმა გავლენას ახდენს ნივთიერებების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე. ამრიგად, მოლეკულებს შორის დამატებითი მიზიდულობა ართულებს ნივთიერებების ადუღებას. წყალბადის ბმის მქონე ნივთიერებები ავლენენ დუღილის არანორმალურ ზრდას.

მაგალითად როგორც წესი, მოლეკულური წონის მატებასთან ერთად შეინიშნება ნივთიერებების დუღილის მატება. თუმცა რიგ ნივთიერებებში H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Teჩვენ არ ვაკვირდებით წრფივ ცვლილებას დუღილის წერტილებში.

კერძოდ, ზე წყლის დუღილის წერტილი არანორმალურად მაღალია - არანაკლებ -61 o C, როგორც სწორი ხაზი გვაჩვენებს, მაგრამ ბევრად მეტი, +100 o C. ეს ანომალია აიხსნება წყალბადის ბმების არსებობით წყლის მოლეკულებს შორის. ამიტომ ნორმალურ პირობებში (0-20 o C) წყალი არის თხევადიფაზური მდგომარეობის მიხედვით.

არ არსებობს ქიმიური კავშირის ერთიანი თეორია; ქიმიური კავშირი პირობითად იყოფა კოვალენტად (ბმაის უნივერსალური ტიპი), იონური (კოვალენტური ბმის განსაკუთრებული შემთხვევა), მეტალიკი და წყალბადი.

კოვალენტური ბმა

კოვალენტური ბმის ფორმირება შესაძლებელია სამი მექანიზმით: გაცვლის, დონორ-აქცეპტორისა და დატივის (ლუისი).

Მიხედვით გაცვლის მექანიზმიკოვალენტური ბმის ფორმირება ხდება საერთო ელექტრონული წყვილების სოციალიზაციის გამო. ამ შემთხვევაში, თითოეული ატომი მიდრეკილია შეიძინოს ინერტული აირის გარსი, ე.ი. მიიღეთ დასრულებული გარე ენერგიის დონე. გაცვლის ტიპის ქიმიური ბმის ფორმირება გამოსახულია ლუისის ფორმულების გამოყენებით, რომლებშიც ატომის თითოეული ვალენტური ელექტრონი წარმოდგენილია წერტილებით (ნახ. 1).

ბრინჯი. 1 HCl-ის მოლეკულაში კოვალენტური ბმის წარმოქმნა გაცვლის მექანიზმით

ატომის სტრუქტურისა და კვანტური მექანიკის თეორიის შემუშავებით, კოვალენტური ბმის წარმოქმნა წარმოდგენილია ელექტრონული ორბიტალების გადახურვის სახით (ნახ. 2).

ბრინჯი. 2. კოვალენტური ბმის წარმოქმნა ელექტრონის ღრუბლების გადახურვის გამო

რაც უფრო დიდია ატომური ორბიტალების გადახურვა, მით უფრო ძლიერია ბმა, მით უფრო მოკლეა ბმის სიგრძე და უფრო დიდია მისი ენერგია. კოვალენტური ბმა შეიძლება წარმოიქმნას სხვადასხვა ორბიტალების გადახურვით. გვერდითი წილების მიერ s-s, s-p ორბიტალების, ასევე d-d, p-p, d-p ორბიტალების გადაფარვის შედეგად წარმოიქმნება ბმა. 2 ატომის ბირთვების დამაკავშირებელი ხაზის პერპენდიკულურად იქმნება ბმა. ერთ – და ერთ – ბმას შეუძლია შექმნას მრავალჯერადი (ორმაგი) კოვალენტური ბმა, რომელიც ახასიათებს ალკენების, ალკადიენების და ა.შ კლასის ორგანულ ნივთიერებებს. ალკინების კლასის ნივთიერებები (აცეტილენები).

კოვალენტური ბმის ფორმირება დონორ-აქცეპტორი მექანიზმიგანვიხილოთ ამონიუმის კატიონის მაგალითი:

NH 3 + H + = NH 4 +

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

აზოტის ატომს აქვს თავისუფალი მარტოხელა წყვილი ელექტრონები (ელექტრონები, რომლებიც არ მონაწილეობენ მოლეკულაში ქიმიური ბმების წარმოქმნაში), ხოლო წყალბადის კატიონს აქვს თავისუფალი ორბიტალი, ამიტომ ისინი არიან ელექტრონის დონორი და მიმღები, შესაბამისად.

განვიხილოთ კოვალენტური ბმის წარმოქმნის დატიური მექანიზმი ქლორის მოლეკულის მაგალითის გამოყენებით.

17 Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

ქლორის ატომს აქვს როგორც თავისუფალი მარტოხელა წყვილი ელექტრონები, ასევე ვაკანტური ორბიტალები, შესაბამისად, მას შეუძლია გამოავლინოს როგორც დონორის, ასევე მიმღების თვისებები. ამიტომ, როდესაც ქლორის მოლეკულა იქმნება, ერთი ქლორის ატომი მოქმედებს როგორც დონორი, ხოლო მეორე - როგორც მიმღები.

მთავარი კოვალენტური კავშირის მახასიათებლებიარის: გაჯერება (გაჯერებული ბმები წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ატომი აკავშირებს თავის თავს იმდენ ელექტრონს, რამდენსაც მისი ვალენტური შესაძლებლობები იძლევა; უჯერი ბმები წარმოიქმნება, როდესაც მიმაგრებული ელექტრონების რაოდენობა ნაკლებია ატომის ვალენტურ შესაძლებლობებზე); მიმართულება (ეს მნიშვნელობა ასოცირდება მოლეკულის გეომეტრიასთან და "ვალენტურობის კუთხის" კონცეფციასთან - ობლიგაციებს შორის კუთხე).

იონური ბმა

არ არსებობს ნაერთები სუფთა იონური ბმით, თუმცა ეს გაგებულია, როგორც ატომების ისეთი ქიმიურად შეკრული მდგომარეობა, რომელშიც იქმნება ატომის სტაბილური ელექტრონული გარემო ელექტრონის მთლიანი სიმკვრივის სრული გადასვლით უფრო ელექტროუარყოფითი ელემენტის ატომზე. . იონური კავშირი შესაძლებელია მხოლოდ ელექტროუარყოფითი და ელექტროდადებითი ელემენტების ატომებს შორის, რომლებიც იმყოფებიან საპირისპიროდ დამუხტული იონების - კათიონებისა და ანიონების მდგომარეობაში.

განმარტება

იონიელექტრულად დამუხტულ ნაწილაკებს უწოდებენ, რომლებიც წარმოიქმნება ატომზე ელექტრონის გამოყოფით ან მიმაგრებით.

ელექტრონის გადაცემისას, ლითონებისა და არამეტალების ატომები მიდრეკილნი არიან შექმნან ელექტრონული გარსის სტაბილური კონფიგურაცია მათი ბირთვის გარშემო. არალითონის ატომი ქმნის შემდგომი ინერტული აირის გარსს მისი ბირთვის გარშემო, ხოლო ლითონის ატომი ქმნის წინა ინერტული აირის გარსს (ნახ. 3).

ბრინჯი. 3. იონური ბმის ფორმირება ნატრიუმის ქლორიდის მოლეკულის მაგალითის გამოყენებით

მოლეკულები, რომლებშიც იონური ბმა არსებობს მისი სუფთა სახით, გვხვდება ნივთიერების ორთქლის მდგომარეობაში. იონური ბმა ძალიან ძლიერია, ამასთან დაკავშირებით, ამ ბმის მქონე ნივთიერებებს აქვს მაღალი დნობის წერტილი. კოვალენტური ბმებისგან განსხვავებით, იონურ ბმას არ ახასიათებს მიმართულება და გაჯერება, ვინაიდან იონების მიერ შექმნილი ელექტრული ველი თანაბრად მოქმედებს ყველა იონზე სფერული სიმეტრიის გამო.

ლითონის ბმული

მეტალის ბმა რეალიზდება მხოლოდ ლითონებში - ეს არის ურთიერთქმედება, რომელიც ატარებს ლითონის ატომებს ერთ ბადეში. ბმის ფორმირებაში მონაწილეობენ მხოლოდ ლითონის ატომების ვალენტური ელექტრონები, რომლებიც მიეკუთვნება მის მთელ მოცულობას. მეტალებში ელექტრონები მუდმივად იშლება ატომებისგან, რომლებიც მოძრაობენ ლითონის მთელ მასაზე. ლითონის ატომები, ელექტრონების გარეშე, გადაიქცევა დადებითად დამუხტულ იონებად, რომლებიც მიდრეკილნი არიან მათკენ მოძრავი ელექტრონების მიყვანაში. ეს უწყვეტი პროცესი მეტალის შიგნით წარმოქმნის ეგრეთ წოდებულ „ელექტრონულ გაზს“, რომელიც მყარად აკავშირებს ლითონის ყველა ატომს (ნახ. 4).

მეტალის ბმა ძლიერია, ამიტომ ლითონებს ახასიათებთ დნობის მაღალი წერტილი, ხოლო „ელექტრონული აირის“ არსებობა ლითონებს ელასტიურობასა და ელასტიურობას ანიჭებს.

წყალბადის ბმა

წყალბადის ბმა არის სპეციფიკური ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება, რადგან მისი წარმოქმნა და სიძლიერე დამოკიდებულია ნივთიერების ქიმიურ ბუნებაზე. იგი წარმოიქმნება მოლეკულებს შორის, რომლებშიც წყალბადის ატომი უკავშირდება მაღალი ელექტრონეგატიურობის ატომს (O, N, S). წყალბადის ბმის წარმოქმნა დამოკიდებულია ორ მიზეზზე, პირველ რიგში, ელექტრონეგატიურ ატომთან დაკავშირებულ წყალბადის ატომს არ აქვს ელექტრონები და ადვილად შეიძლება შევიდეს სხვა ატომების ელექტრონულ ღრუბლებში და მეორეც, აქვს s-ორბიტალის ვალენტობა, წყალბადი. ატომს შეუძლია მიიღოს ელექტრონეგატიური ატომის მარტოხელა წყვილი ელექტრონები და შექმნას კავშირი დონორ-მიმღები მექანიზმით.

ქიმიური ბმის ცნებას არცთუ მცირე მნიშვნელობა აქვს ქიმიის, როგორც მეცნიერების, სხვადასხვა დარგში. ეს გამოწვეულია იმით, რომ მისი დახმარებით ცალკეულ ატომებს შეუძლიათ გაერთიანდნენ მოლეკულებად, წარმოქმნან ყველა სახის ნივთიერება, რაც, თავის მხრივ, ქიმიური კვლევის საგანია.

ატომებისა და მოლეკულების მრავალფეროვნება დაკავშირებულია მათ შორის სხვადასხვა სახის ბმების გაჩენასთან. მოლეკულების სხვადასხვა კლასს ახასიათებს ელექტრონების განაწილების საკუთარი თავისებურებები და, შესაბამისად, ბმების საკუთარი ტიპი.

Ძირითადი ცნებები

ქიმიური ბმაეწოდება ურთიერთქმედებების ერთობლიობას, რომელიც იწვევს ატომების შეერთებას უფრო რთული სტრუქტურის სტაბილური ნაწილაკების (მოლეკულები, იონები, რადიკალები), აგრეთვე აგრეგატების (კრისტალები, სათვალეები და ა.შ.) წარმოქმნით. ამ ურთიერთქმედებების ბუნება ბუნებით ელექტრულია და ისინი წარმოიქმნება ვალენტური ელექტრონების განაწილების დროს ატომებთან მიახლოებაზე.

ვალენტობა მიღებულიადაასახელეთ ატომის უნარი შექმნას გარკვეული რაოდენობის ბმები სხვა ატომებთან. იონურ ნაერთებში მოცემული ან მიმაგრებული ელექტრონების რაოდენობა აღებულია ვალენტობის მნიშვნელობად. კოვალენტურ ნაერთებში ის უდრის საერთო ელექტრონული წყვილების რაოდენობას.

ქვეშ ჟანგვის ხარისხი გაგებულია, როგორც პირობითიმუხტი, რომელიც შეიძლება იყოს ატომზე, თუ ყველა პოლარული კოვალენტური ბმა იონური იყო.

კავშირის სიმრავლე ეწოდებაგანხილულ ატომებს შორის გაზიარებული ელექტრონული წყვილების რაოდენობა.

ქიმიის სხვადასხვა ფილიალში განხილული ობლიგაციები შეიძლება დაიყოს ორ სახის ქიმიურ ბმებად: ისინი, რომლებიც იწვევს ახალი ნივთიერებების წარმოქმნას (ინტრამოლეკულური) , დაისინი, რომლებიც წარმოიქმნება მოლეკულებს შორის (ინტერმოლეკულური).

კომუნიკაციის ძირითადი მახასიათებლები

ბონდის ენერგიითარის ენერგია, რომელიც საჭიროა მოლეკულაში არსებული ყველა ბმის გასაწყვეტად. ეს არის ასევე ბმის ფორმირების დროს გამოთავისუფლებული ენერგია.

კომუნიკაციის ხანგრძლივობამოლეკულაში ატომების მეზობელ ბირთვებს შორის ისეთ მანძილს უწოდებენ, რომელზედაც დაბალანსებულია მიზიდულობისა და მოგერიების ძალები.

ატომების ქიმიური ბმის ეს ორი მახასიათებელი მისი სიძლიერის საზომია: რაც უფრო მოკლეა სიგრძე და რაც მეტია ენერგია, მით უფრო ძლიერია კავშირი.

ვალენტობის კუთხეჩვეულებრივ, ატომების ბირთვებში ბმის მიმართულებით გამავალ წარმოდგენილ ხაზებს შორის კუთხის დარქმევა.

ურთიერთობის აღწერის მეთოდები

ქიმიური ბმის ახსნის ორი ყველაზე გავრცელებული მიდგომა, ნასესხები კვანტური მექანიკიდან:

მოლეკულური ორბიტალების მეთოდი.ის მოლეკულას განიხილავს, როგორც ელექტრონებისა და ატომების ბირთვების ერთობლიობას, თითოეული ცალკეული ელექტრონი მოძრაობს ყველა სხვა ელექტრონებისა და ბირთვების მოქმედების ველში. მოლეკულას აქვს ორბიტალური სტრუქტურა და მისი ყველა ელექტრონი განაწილებულია ამ ორბიტების გასწვრივ. ასევე, ამ მეთოდს უწოდებენ MO LCAO, რაც ნიშნავს "მოლეკულურ ორბიტალურ - ხაზოვან კომბინაციას".

ვალენტური ბმების მეთოდი.წარმოადგენს მოლეკულას, როგორც ორი ცენტრალური მოლეკულური ორბიტალის სისტემას. უფრო მეტიც, თითოეული მათგანი შეესაბამება ერთ კავშირს მოლეკულაში ორ მიმდებარე ატომს შორის. მეთოდი ეფუძნება შემდეგ დებულებებს:

1. ქიმიური ბმის ფორმირებას ახორციელებს წყვილი ელექტრონები საპირისპირო სპინებით, რომლებიც განლაგებულია ორ განხილულ ატომს შორის. წარმოქმნილი ელექტრონული წყვილი ორ ატომს თანაბრად ეკუთვნის.
2. ამა თუ იმ ატომის მიერ წარმოქმნილი ბმების რაოდენობა უდრის მიწაში და აღგზნებულ მდგომარეობაში არსებული დაუწყვილებელი ელექტრონების რაოდენობას.
3. თუ ელექტრონული წყვილი არ მონაწილეობს ბმის ფორმირებაში, მაშინ მათ მარტოხელა წყვილებს უწოდებენ.

ელექტრონეგატიურობა

ნივთიერებებში ქიმიური ბმის ტიპი შეიძლება განისაზღვროს მისი შემადგენელი ატომების ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობებში განსხვავების საფუძველზე. ქვეშ ელექტრონეგატიურობაგააცნობიეროს ატომების უნარი მიიზიდოს საერთო ელექტრონული წყვილი (ელექტრონული ღრუბელი), რაც იწვევს ბმის პოლარიზაციას.

ქიმიური ელემენტების ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობების დასადგენად სხვადასხვა გზა არსებობს. თუმცა, ყველაზე მეტად გამოიყენება თერმოდინამიკურ მონაცემებზე დაფუძნებული სკალა, რომელიც ჯერ კიდევ 1932 წელს იყო შემოთავაზებული ლ. პაულინგის მიერ.

რაც უფრო დიდია განსხვავება ატომების ელექტრონეგატიურობაში, მით უფრო გამოხატულია მისი იონიურობა. პირიქით, თანაბარი ან ახლო ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობები მიუთითებს ბმის კოვალენტურ ბუნებაზე. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, შესაძლებელია განისაზღვროს რომელი ქიმიური ბმა შეიმჩნევა კონკრეტულ მოლეკულაში მათემატიკურად. ამისათვის თქვენ უნდა გამოთვალოთ ΔX - ატომების ელექტრონეგატიურობის განსხვავება ფორმულის მიხედვით: ΔX=|X 1 -X 2 |.

• Თუ ΔX>1.7,მაშინ ბმა იონურია.
• Თუ 0.5≤ΔХ≤1.7,კოვალენტური ბმა პოლარულია.
• Თუ ΔX=0ან მასთან ახლოს, მაშინ ბმა არის კოვალენტური არაპოლარული.

იონური ბმა

იონური ბმა არის ისეთი ბმა, რომელიც ჩნდება იონებს შორის ან ერთი ატომის მიერ საერთო ელექტრონული წყვილის სრული გაყვანის გამო. ნივთიერებებში, ამ ტიპის ქიმიური კავშირი ხორციელდება ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ძალებით.

იონები არის დამუხტული ნაწილაკები, რომლებიც წარმოიქმნება ატომებისგან ელექტრონების დამატების ან გათავისუფლების შედეგად. როდესაც ატომი იღებს ელექტრონებს, ის იძენს უარყოფით მუხტს და ხდება ანიონი. თუ ატომი აძლევს ვალენტურ ელექტრონებს, ის იქცევა დადებითად დამუხტულ ნაწილაკად, რომელსაც კატიონი ეწოდება.

დამახასიათებელია ტიპიური ლითონების ატომების ტიპიური არალითონების ატომებთან ურთიერთქმედებით წარმოქმნილი ნაერთებისთვის. ამ პროცესის მთავარია ატომების სწრაფვა შეიძინონ სტაბილური ელექტრონული კონფიგურაციები. და ამისთვის ტიპიურ ლითონებსა და არამეტალებს მხოლოდ 1-2 ელექტრონის მიცემა ან მიღება სჭირდებათ, რასაც ისინი მარტივად აკეთებენ.

მოლეკულაში იონური ქიმიური ბმის წარმოქმნის მექანიზმი ტრადიციულად განიხილება ნატრიუმის და ქლორის ურთიერთქმედების მაგალითის გამოყენებით. ტუტე ლითონის ატომები ადვილად ჩუქნიან ელექტრონს, რომელიც მოზიდულია ჰალოგენის ატომით. შედეგად წარმოიქმნება Na + კატიონი და Cl - ანიონი, რომლებიც ერთმანეთთან შენარჩუნებულია ელექტროსტატიკური მიზიდულობით.

იდეალური იონური ბმა არ არსებობს. ისეთ ნაერთებშიც კი, რომლებსაც ხშირად იონურს უწოდებენ, ელექტრონების საბოლოო გადატანა ატომიდან ატომში არ ხდება. ჩამოყალიბებული ელექტრონული წყვილი კვლავ რჩება საერთო გამოყენებაში. ამიტომ ისინი საუბრობენ კოვალენტური ბმის იონურობის ხარისხზე.

იონურ კავშირს ახასიათებს ერთმანეთთან დაკავშირებული ორი ძირითადი თვისება:

• არამიმართულება, ანუ იონის გარშემო ელექტრულ ველს აქვს სფეროს ფორმა;
• უჯერობა, ანუ საპირისპიროდ დამუხტული იონების რაოდენობა, რომლებიც შეიძლება განთავსდეს ნებისმიერი იონის გარშემო, განისაზღვრება მათი ზომით.

კოვალენტური ქიმიური ბმა

ბმას, რომელიც წარმოიქმნება არალითონის ატომების ელექტრონული ღრუბლების გადახურვისას, ანუ განხორციელებული საერთო ელექტრონული წყვილის მიერ, ეწოდება კოვალენტური ბმა. ელექტრონების საერთო წყვილის რაოდენობა განსაზღვრავს ბმის სიმრავლეს. ასე რომ, წყალბადის ატომები დაკავშირებულია ერთი H··H ბმით, ხოლო ჟანგბადის ატომები ქმნიან ორმაგ ბმას O::O.

მისი ფორმირების ორი მექანიზმი არსებობს:

• გაცვლა - თითოეული ატომი წარმოადგენს ერთი ელექტრონის საერთო წყვილის ფორმირებისთვის: A + B = A: B, ხოლო კავშირი მოიცავს გარე ატომურ ორბიტალებს, რომლებზეც მდებარეობს ერთი ელექტრონი.
• დონორი-მიმღები - ბმის შესაქმნელად, ერთ-ერთი ატომი (დონორი) უზრუნველყოფს ელექტრონის წყვილს, ხოლო მეორე (მიმღები) უზრუნველყოფს თავისუფალ ორბიტალს მისი განთავსებისთვის: A +: B = A: B.

ასევე განსხვავებულია ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის გზები კოვალენტური ქიმიური ბმის წარმოქმნის დროს.

1. პირდაპირი. ღრუბლის გადახურვის რეგიონი დევს სწორ წარმოსახვით ხაზზე, რომელიც აკავშირებს განხილული ატომების ბირთვებს. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება σ-ბმები. ქიმიური ბმის ტიპი, რომელიც წარმოიქმნება ამ შემთხვევაში, დამოკიდებულია ელექტრონული ღრუბლების ტიპზე, რომლებიც განიცდიან გადახურვას: s-s, s-p, p-p, s-d ან p-d σ-ბმები. ნაწილაკში (მოლეკულა ან იონი), მხოლოდ ერთი σ-ბმა შეიძლება მოხდეს ორ მეზობელ ატომს შორის.
2. გვერდითი. იგი ხორციელდება ატომების ბირთვების დამაკავშირებელი ხაზის ორივე მხარეს. ასე ყალიბდება π-ბმა და შესაძლებელია მისი ჯიშებიც: p-p, p-d, d-d. σ-ბმის გარდა, π-ბმა არასოდეს წარმოიქმნება; ის შეიძლება იყოს მრავალჯერადი (ორმაგი და სამმაგი) ბმის შემცველ მოლეკულებში.

კოვალენტური ბმის თვისებები

სწორედ ისინი განსაზღვრავენ ნაერთების ქიმიურ და ფიზიკურ მახასიათებლებს. ნივთიერებებში ნებისმიერი ქიმიური ბმის ძირითადი თვისებებია მისი მიმართულება, პოლარობა და პოლარიზება, აგრეთვე გაჯერება.

ორიენტაციაკავშირები განპირობებულია ნივთიერებების მოლეკულური სტრუქტურის მახასიათებლებით და მათი მოლეკულების გეომეტრიული ფორმის გამო. მისი არსი მდგომარეობს იმაში, რომ ელექტრონული ღრუბლების საუკეთესო გადახურვა შესაძლებელია სივრცეში გარკვეული ორიენტირებით. σ- და π- ბმების ფორმირების ვარიანტები უკვე განხილულია ზემოთ.

ქვეშ გაჯერებაგააცნობიეროს ატომების უნარი, შექმნან გარკვეული რაოდენობის ქიმიური ბმები მოლეკულაში. თითოეული ატომისთვის კოვალენტური ბმების რაოდენობა შემოიფარგლება გარე ორბიტალების რაოდენობით.

პოლარობაკავშირი დამოკიდებულია ატომების ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობებში განსხვავებაზე. ის განსაზღვრავს ელექტრონების განაწილების ერთგვაროვნებას ატომების ბირთვებს შორის. კოვალენტური ბმა ამ საფუძველზე შეიძლება იყოს პოლარული ან არაპოლარული.

• თუ საერთო ელექტრონული წყვილი თანაბრად ეკუთვნის თითოეულ ატომს და განლაგებულია მათი ბირთვებიდან იმავე მანძილზე, მაშინ კოვალენტური ბმა არაპოლარულია.
• თუ ელექტრონების საერთო წყვილი გადაადგილდება ერთ-ერთი ატომის ბირთვში, მაშინ წარმოიქმნება კოვალენტური პოლარული ქიმიური ბმა.

პოლარიზებაგამოიხატება ბმული ელექტრონების გადაადგილებით გარე ელექტრული ველის მოქმედებით, რომელიც შეიძლება მიეკუთვნებოდეს სხვა ნაწილაკს, იმავე მოლეკულაში მეზობელ ობლიგაციებს ან მომდინარეობდეს ელექტრომაგნიტური ველების გარე წყაროებიდან. ამრიგად, კოვალენტურ კავშირს მათი გავლენის ქვეშ შეუძლია შეცვალოს მისი პოლარობა.

ორბიტალების ჰიბრიდიზაცია გაგებულია, როგორც მათი ფორმების ცვლილება ქიმიური ბმის განხორციელებისას. ეს აუცილებელია ყველაზე ეფექტური გადახურვის მისაღწევად. არსებობს ჰიბრიდიზაციის შემდეგი ტიპები:

• sp3. ერთი s- და სამი p-ორბიტალი ქმნიან იმავე ფორმის ოთხ „ჰიბრიდულ“ ორბიტალს. გარეგნულად, ის წააგავს ტეტრაედრონს, რომლის ღერძებს შორის კუთხეა 109 °.
• sp2. ერთი s- და ორი p-ორბიტალი ქმნიან ბრტყელ სამკუთხედს, რომლის ღერძებს შორის კუთხეა 120°.
• sp. ერთი s- და ერთი p-ორბიტალი ქმნიან ორ „ჰიბრიდულ“ ორბიტალს მათ ღერძებს შორის კუთხით 180°.

ლითონის ატომების სტრუქტურის მახასიათებელია საკმაოდ დიდი რადიუსი და მცირე რაოდენობის ელექტრონების არსებობა გარე ორბიტალებში. შედეგად, ასეთ ქიმიურ ელემენტებში ბირთვსა და ვალენტურ ელექტრონებს შორის კავშირი შედარებით სუსტია და ადვილად იშლება.

ლითონისბმა არის ასეთი ურთიერთქმედება ლითონის ატომ-იონებს შორის, რომელიც ხორციელდება დელოკალიზებული ელექტრონების დახმარებით.

ლითონის ნაწილაკებში ვალენტურ ელექტრონებს შეუძლიათ ადვილად დატოვონ გარე ორბიტალები, ასევე დაიკავონ მათზე ვაკანტური ადგილები. ამრიგად, სხვადასხვა დროს ერთი და იგივე ნაწილაკი შეიძლება იყოს ატომი და იონი. მათგან მოწყვეტილი ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ კრისტალური მედის მთელ მოცულობაში და ახორციელებენ ქიმიურ კავშირს.

ამ ტიპის ბმას აქვს მსგავსება იონურ და კოვალენტურ ბმებთან. ისევე როგორც იონისთვის, იონები აუცილებელია მეტალის ბმის არსებობისთვის. მაგრამ თუ პირველ შემთხვევაში ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების განსახორციელებლად საჭიროა კათიონები და ანიონები, მაშინ მეორეში უარყოფითად დამუხტული ნაწილაკების როლს ელექტრონები ასრულებენ. თუ მეტალურ კავშირს შევადარებთ კოვალენტურ კავშირს, მაშინ ორივეს წარმოქმნას საერთო ელექტრონები სჭირდება. თუმცა, პოლარული ქიმიური ბმისგან განსხვავებით, ისინი არ არიან ლოკალიზებული ორ ატომს შორის, არამედ მიეკუთვნებიან კრისტალური მედის ყველა ლითონის ნაწილაკს.

მეტალის ბმა პასუხისმგებელია თითქმის ყველა ლითონის განსაკუთრებულ თვისებებზე:

• პლასტიურობა, წარმოდგენილია ატომების ფენების გადაადგილების შესაძლებლობის გამო, კრისტალურ ბადეში, რომელსაც ფლობს ელექტრონული აირი;
• მეტალის სიკაშკაშე, რომელიც შეინიშნება ელექტრონებიდან სინათლის სხივების არეკვლის გამო (ფხვნილის მდგომარეობაში არ არის კრისტალური ბადე და, შესაბამისად, ელექტრონები მოძრაობენ მის გასწვრივ);
• ელექტრული გამტარობა, რომელსაც ახორციელებს დამუხტული ნაწილაკების ნაკადი და ამ შემთხვევაში, მცირე ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ დიდ მეტალის იონებს შორის;
• თბოგამტარობა შეინიშნება ელექტრონების სითბოს გადაცემის უნარის გამო.

ამ ტიპის ქიმიურ კავშირს ზოგჯერ მოიხსენიებენ, როგორც შუალედს კოვალენტურ და ინტერმოლეკულურ ურთიერთქმედებებს შორის. თუ წყალბადის ატომს აქვს კავშირი ერთ-ერთ ძლიერ ელექტროუარყოფით ელემენტთან (როგორიცაა ფოსფორი, ჟანგბადი, ქლორი, აზოტი), მაშინ მას შეუძლია შექმნას დამატებითი ბმა, რომელსაც ეწოდება წყალბადი.

ის გაცილებით სუსტია, ვიდრე ზემოთ განხილული ყველა ტიპის ბმა (ენერგია არ არის 40 კჯ/მოლზე მეტი), მაგრამ მისი უგულებელყოფა არ შეიძლება. სწორედ ამიტომ წყალბადის ქიმიური ბმა დიაგრამაში წერტილოვან ხაზს ჰგავს.

წყალბადის ბმის წარმოქმნა შესაძლებელია დონორ-მიმღები ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების გამო ერთდროულად. ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობებში დიდი განსხვავება იწვევს ჭარბი ელექტრონის სიმკვრივის გამოჩენას ატომებზე O, N, F და სხვებზე, აგრეთვე მის ნაკლებობას წყალბადის ატომზე. იმ შემთხვევაში, თუ ასეთ ატომებს შორის არ არსებობს ქიმიური კავშირი, მიზიდულობის ძალები აქტიურდება, თუ ისინი საკმარისად ახლოს არიან. ამ შემთხვევაში, პროტონი არის ელექტრონული წყვილის მიმღები, ხოლო მეორე ატომი არის დონორი.

წყალბადის ბმა შეიძლება მოხდეს როგორც მეზობელ მოლეკულებს შორის, მაგალითად, წყალს, კარბოქსილის მჟავებს, სპირტებს, ამიაკს და მოლეკულაში, მაგალითად, სალიცილის მჟავას შორის.

წყლის მოლეკულებს შორის წყალბადის ბმის არსებობა ხსნის მის უნიკალურ ფიზიკურ თვისებებს:

• მისი სითბური სიმძლავრის, დიელექტრიკული მუდმივის, დუღილის და დნობის წერტილების მნიშვნელობები, გამოთვლების შესაბამისად, გაცილებით დაბალი უნდა იყოს, ვიდრე რეალური, რაც აიხსნება მოლეკულების შეერთებით და ენერგიის დახარჯვის აუცილებლობით ინტერმოლეკულური წყალბადის დასაშლელად. ობლიგაციები.
• სხვა ნივთიერებებისგან განსხვავებით, ტემპერატურის კლებასთან ერთად იზრდება წყლის მოცულობა. ეს გამოწვეულია იმით, რომ მოლეკულები ყინულის კრისტალურ სტრუქტურაში გარკვეულ პოზიციას იკავებენ და წყალბადის ბმის სიგრძით შორდებიან ერთმანეთს.

ეს ბმა განსაკუთრებულ როლს ასრულებს ცოცხალი ორგანიზმებისთვის, რადგან მისი არსებობა ცილის მოლეკულებში განსაზღვრავს მათ განსაკუთრებულ სტრუქტურას და, შესაბამისად, მათ თვისებებს. გარდა ამისა, ნუკლეინის მჟავები, რომლებიც ქმნიან დნმ-ის ორმაგ სპირალს, ასევე დაკავშირებულია ზუსტად წყალბადის ბმებით.

ბმები კრისტალებში

მყარი სხეულების აბსოლუტურ უმრავლესობას აქვს კრისტალური გისოსი - ნაწილაკების განსაკუთრებული ურთიერთგანლაგება, რომლებიც ქმნიან მათ. ამ შემთხვევაში შეინიშნება სამგანზომილებიანი პერიოდულობა და ატომები, მოლეკულები ან იონები განლაგებულია კვანძებში, რომლებიც დაკავშირებულია წარმოსახვითი ხაზებით. ამ ნაწილაკების ბუნებიდან და მათ შორის კავშირებიდან გამომდინარე, ყველა კრისტალური სტრუქტურა იყოფა ატომურ, მოლეკულურ, იონურ და მეტალურებად.

იონური კრისტალური მედის კვანძებში არის კათიონები და ანიონები. უფრო მეტიც, თითოეულ მათგანს გარს აკრავს იონების მკაცრად განსაზღვრული რაოდენობა მხოლოდ საპირისპირო მუხტით. ტიპიური მაგალითია ნატრიუმის ქლორიდი (NaCl). მათ აქვთ მაღალი დნობის წერტილი და სიმტკიცე, რადგან მათ დიდი ენერგია სჭირდებათ დაშლა.

მოლეკულური კრისტალური მედის კვანძებში არის ნივთიერებების მოლეკულები, რომლებიც წარმოიქმნება კოვალენტური კავშირით (მაგალითად, I 2). ისინი ერთმანეთთან დაკავშირებულია სუსტი ვან დერ ვაალსის ურთიერთქმედებით და, შესაბამისად, ასეთი სტრუქტურის განადგურება ადვილია. ასეთ ნაერთებს აქვთ დაბალი დუღილის და დნობის წერტილი.

ატომური კრისტალური ბადე იქმნება ქიმიური ელემენტების ატომებით მაღალი ვალენტური მნიშვნელობებით. ისინი დაკავშირებულია ძლიერი კოვალენტური ბმებით, რაც ნიშნავს, რომ ნივთიერებებს აქვთ მაღალი დუღილის და დნობის წერტილები და მაღალი სიმტკიცე. ამის მაგალითია ბრილიანტი.

ამრიგად, ქიმიურ ნივთიერებებში არსებულ ყველა სახის ობლიგაციებს აქვთ საკუთარი მახასიათებლები, რაც ხსნის მოლეკულებსა და ნივთიერებებში ნაწილაკების ურთიერთქმედების სირთულეებს. ნაერთების თვისებები მათზეა დამოკიდებული. ისინი განსაზღვრავენ გარემოში მიმდინარე ყველა პროცესს.

ატომებს შორის ნებისმიერი ურთიერთქმედება შესაძლებელია მხოლოდ ქიმიური ბმის არსებობის შემთხვევაში. ასეთი კავშირი არის სტაბილური პოლიატომური სისტემის - მოლეკულური იონის, მოლეკულის, ბროლის გისოსის წარმოქმნის მიზეზი. ძლიერ ქიმიურ ბმას დიდი ენერგია სჭირდება გაწყვეტისთვის, რის გამოც ის არის ბმის სიმტკიცის გაზომვის საბაზისო მნიშვნელობა.

ქიმიური ბმის წარმოქმნის პირობები

ქიმიური ბმის წარმოქმნას ყოველთვის თან ახლავს ენერგიის გამოყოფა. ეს პროცესი ხდება ურთიერთმოქმედი ნაწილაკების სისტემის - მოლეკულების, იონების, ატომების პოტენციური ენერგიის შემცირების გამო. ურთიერთმოქმედი ელემენტების წარმოქმნილი სისტემის პოტენციური ენერგია ყოველთვის ნაკლებია, ვიდრე შეუზღუდავი გამავალი ნაწილაკების ენერგია. ამრიგად, სისტემაში ქიმიური ბმის წარმოქმნის საფუძველია მისი ელემენტების პოტენციური ენერგიის შემცირება.

ქიმიური ურთიერთქმედების ბუნება

ქიმიური ბმა არის ელექტრომაგნიტური ველების ურთიერთქმედების შედეგი, რომლებიც წარმოიქმნება იმ ნივთიერებების ატომების ელექტრონებისა და ბირთვების გარშემო, რომლებიც მონაწილეობენ ახალი მოლეკულის ან კრისტალის ფორმირებაში. ატომის სტრუქტურის თეორიის აღმოჩენის შემდეგ, ამ ურთიერთქმედების ბუნება შესწავლისთვის უფრო ხელმისაწვდომი გახდა.

პირველად, ქიმიური ბმის ელექტრული ბუნების იდეა წარმოიშვა ინგლისელი ფიზიკოსის გ. დევისგან, რომელმაც თქვა, რომ მოლეკულები წარმოიქმნება საპირისპიროდ დამუხტული ნაწილაკების ელექტრული მიზიდულობის გამო. ამ იდეამ დააინტერესა შვედი ქიმიკოსი და ნატურალისტი ი.ია. ბერცელიუსმა, რომელმაც შეიმუშავა ქიმიური ბმის წარმოქმნის ელექტროქიმიური თეორია.

პირველი თეორია, რომელიც ხსნიდა ნივთიერებების ქიმიური ურთიერთქმედების პროცესებს, არასრულყოფილი იყო და დროთა განმავლობაში იგი უნდა მიტოვებულიყო.

ბუტლეროვის თეორია

ნივთიერებების ქიმიური კავშირის ბუნების ახსნის უფრო წარმატებული მცდელობა გააკეთა რუსმა მეცნიერმა A.M. Butlerov-მა. ამ მეცნიერმა თავისი თეორია შემდეგი ვარაუდებით დააფუძნა:

• დაკავშირებულ მდგომარეობაში მყოფი ატომები ერთმანეთთან დაკავშირებულია გარკვეული თანმიმდევრობით. ამ რიგის ცვლილება იწვევს ახალი ნივთიერების წარმოქმნას.
• ატომები ერთმანეთს უკავშირდებიან ვალენტობის კანონების მიხედვით.
• ნივთიერების თვისებები დამოკიდებულია ნივთიერების მოლეკულაში ატომების შეერთების თანმიმდევრობაზე. განსხვავებული განლაგება იწვევს ნივთიერების ქიმიური თვისებების ცვლილებას.
• ერთმანეთთან შეკრული ატომები ყველაზე ძლიერ გავლენას ახდენენ ერთმანეთზე.

ბუტლეროვის თეორია ხსნიდა ქიმიური ნივთიერებების თვისებებს არა მხოლოდ მათი შემადგენლობით, არამედ ატომების განლაგებითაც. ასეთი შინაგანი ბრძანება ა.მ. ბუტლეროვმა უწოდა "ქიმიური სტრუქტურა".

რუსი მეცნიერის თეორიამ შესაძლებელი გახადა ნივთიერების კლასიფიკაციაში ნივთების მოწესრიგება და მოლეკულების სტრუქტურის დადგენა მათი ქიმიური თვისებებით. თეორიამ ასევე გასცა პასუხი კითხვაზე: რატომ აქვთ ერთი და იგივე რაოდენობის ატომების შემცველ მოლეკულებს განსხვავებული ქიმიური თვისებები.

ქიმიური ბმის თეორიების შექმნის წინაპირობები

ქიმიური სტრუქტურის თავის თეორიაში ბუტლეროვი არ შეეხო კითხვას, რა არის ქიმიური ბმა. ამისთვის, მაშინ ძალიან ცოტა მონაცემები იყო მატერიის შიდა სტრუქტურის შესახებ. მხოლოდ ატომის პლანეტარული მოდელის აღმოჩენის შემდეგ, ამერიკელმა მეცნიერმა ლუისმა დაიწყო ჰიპოთეზის შემუშავება, რომ ქიმიური ბმა წარმოიქმნება ელექტრონული წყვილის წარმოქმნით, რომელიც ერთდროულად ორ ატომს ეკუთვნის. შემდგომში ეს იდეა გახდა საფუძველი კოვალენტური ბმების თეორიის განვითარებისათვის.

კოვალენტური ქიმიური ბმა

სტაბილური ქიმიური ნაერთი შეიძლება წარმოიქმნას ორი მეზობელი ატომის ელექტრონული ღრუბლების გადაფარვით. ასეთი ურთიერთგადაკვეთის შედეგია ბირთვულ სივრცეში ელექტრონის სიმკვრივის ზრდა. ატომების ბირთვები, მოგეხსენებათ, დადებითად არის დამუხტული და ამიტომ ისინი ცდილობენ რაც შეიძლება ახლოს მიიზიდონ უარყოფითად დამუხტულ ელექტრონულ ღრუბელთან. ეს მიზიდულობა ბევრად უფრო ძლიერია, ვიდრე მოწინააღმდეგე ძალები ორ დადებითად დამუხტულ ბირთვს შორის, ამიტომ ეს ბმა სტაბილურია.

პირველი ქიმიური ბმის გამოთვლები შეასრულეს ქიმიკოსებმა ჰეიტლერმა და ლონდონმა. მათ განიხილეს კავშირი წყალბადის ორ ატომს შორის. მისი უმარტივესი ვიზუალური წარმოდგენა შეიძლება ასე გამოიყურებოდეს:

როგორც ჩანს, ელექტრონების წყვილს კვანტური ადგილი უჭირავს წყალბადის ორივე ატომში. ელექტრონების ამ ორცენტრიან განლაგებას „კოვალენტური ქიმიური ბმა“ ეწოდება. კოვალენტური ბმა დამახასიათებელია მარტივი ნივთიერებების მოლეკულებისთვის და მათი არალითონების ნაერთებისთვის. კოვალენტური ბმის შედეგად წარმოქმნილი ნივთიერებები ჩვეულებრივ არ ატარებენ ელექტროენერგიას ან არიან ნახევარგამტარები.

იონური ბმა

იონური ტიპის ქიმიური ბმა წარმოიქმნება, როდესაც ორი საპირისპიროდ დამუხტული იონი ელექტრულად იზიდავს. იონები შეიძლება იყოს მარტივი, რომელიც შედგება ნივთიერების ერთი ატომისგან. ამ ტიპის ნაერთებში მარტივი იონები ყველაზე ხშირად დადებითად დამუხტული 1.2 ჯგუფის ლითონების ატომებია, რომლებმაც დაკარგეს ელექტრონი. უარყოფითი იონების წარმოქმნა თანდაყოლილია ტიპიური არამეტალების ატომებში და მათი მჟავების ფუძეებში. მაშასადამე, ტიპურ იონურ ნაერთებს შორის ბევრია ტუტე ლითონის ჰალოიდი, როგორიცაა CsF, NaCl და სხვა.

კოვალენტური ბმასგან განსხვავებით, იონს არ აქვს გაჯერება: საპირისპიროდ დამუხტული იონების განსხვავებული რაოდენობა შეიძლება შეუერთდეს იონს ან იონების ჯგუფს. მიმაგრებული ნაწილაკების რაოდენობა შემოიფარგლება მხოლოდ ურთიერთქმედების იონების წრფივი განზომილებებით, აგრეთვე იმ პირობით, რომლითაც საპირისპიროდ დამუხტული იონების მიზიდულობის ძალები უნდა იყოს მეტი, ვიდრე იონური ტიპის კავშირში მონაწილე იდენტური დამუხტული ნაწილაკების მომგერიებელი ძალები.

წყალბადის ბმა

ქიმიური სტრუქტურის თეორიის შექმნამდეც კი, ექსპერიმენტულად შენიშნა, რომ წყალბადის ნაერთებს სხვადასხვა არალითონებთან შედარებით უჩვეულო თვისებები აქვთ. მაგალითად, წყალბადის ფტორიდის და წყლის დუღილის წერტილები გაცილებით მაღალია, ვიდრე მოსალოდნელია.

წყალბადის ნაერთების ეს და სხვა მახასიათებლები შეიძლება აიხსნას H + ატომის უნარით შექმნას სხვა ქიმიური ბმა. ამ ტიპის კავშირი ეწოდება "წყალბადის ბმას". წყალბადის კავშირის მიზეზები ელექტროსტატიკური ძალების თვისებებშია. მაგალითად, წყალბადის ფტორიდის მოლეკულაში ზოგადი ელექტრონული ღრუბელი ისეა გადაადგილებული ფტორისკენ, რომ ამ ნივთიერების ატომის გარშემო არსებული სივრცე უარყოფითი ელექტრული ველით არის გაჯერებული. წყალბადის ატომის ირგვლივ, რომელსაც მოკლებულია მისი ერთადერთი ელექტრონი, ველი გაცილებით სუსტია და აქვს დადებითი მუხტი. შედეგად, არსებობს დამატებითი კავშირი ელექტრონული ღრუბლების H + და უარყოფით F - ველებს შორის.

ლითონების ქიმიური კავშირი

ყველა ლითონის ატომები განლაგებულია სივრცეში გარკვეული გზით. ლითონის ატომების განლაგებას ბროლის ბადე ეწოდება. ამ შემთხვევაში, სხვადასხვა ატომის ელექტრონები სუსტად ურთიერთქმედებენ ერთმანეთთან და ქმნიან საერთო ელექტრონულ ღრუბელს. ამ ტიპის ურთიერთქმედებას ატომებსა და ელექტრონებს შორის ეწოდება "ლითონის ბმა".

სწორედ მეტალებში ელექტრონების თავისუფალ მოძრაობას შეუძლია ახსნას მეტალის ნივთიერებების ფიზიკური თვისებები: ელექტრული გამტარობა, თბოგამტარობა, სიმტკიცე, დნობა და სხვა.

3.3.1 კოვალენტური ბმა - ეს არის ორცენტრიანი ორელექტრონული ბმა, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრონული ღრუბლების გადაფარვის გამო, რომლებიც ატარებენ დაუწყვილებელ ელექტრონებს ანტიპარალელური სპინებით. როგორც წესი, იგი წარმოიქმნება ერთი ქიმიური ელემენტის ატომებს შორის.

რაოდენობრივად ახასიათებს ვალენტობა. ელემენტის ვალენტობა - ეს არის მისი უნარი შექმნას გარკვეული რაოდენობის ქიმიური ბმები ატომური ვალენტობის ზონაში მდებარე თავისუფალი ელექტრონების გამო.

კოვალენტური ბმა იქმნება მხოლოდ ატომებს შორის მდებარე ელექტრონების წყვილით. მას გაყოფილი წყვილი ეწოდება. ელექტრონების დარჩენილ წყვილებს მარტოხელა წყვილებს უწოდებენ. ისინი ავსებენ ჭურვებს და არ მონაწილეობენ შეკვრაში.ატომებს შორის კომუნიკაცია შეიძლება განხორციელდეს არა მხოლოდ ერთი, არამედ ორი ან თუნდაც სამი საერთო წყვილით. ასეთ კავშირებს ე.წ ორმაგი და ტ Swarm - მრავალი ბმა.

3.3.1.1 კოვალენტური არაპოლარული ბმა. ბმა, რომელიც ხორციელდება ელექტრონული წყვილების წარმოქმნით, რომლებიც თანაბრად ეკუთვნის ორივე ატომს, ეწოდება კოვალენტური არაპოლარული. ის წარმოიქმნება პრაქტიკულად თანაბარი ელექტრონეგატიურობის ატომებს შორის (0.4 > ΔEO > 0) და, შესაბამისად, ელექტრონის სიმკვრივის ერთგვაროვანი განაწილება ჰომობირთვულ მოლეკულებში ატომების ბირთვებს შორის. მაგალითად, H 2 , O 2 , N 2 , Cl 2 და ა.შ. ასეთი ბმების დიპოლური მომენტი არის ნული. CH ბმა გაჯერებულ ნახშირწყალბადებში (მაგალითად, CH 4-ში) ითვლება პრაქტიკულად არაპოლარული, რადგან ΔEO = 2.5 (C) - 2.1 (H) = 0.4.

3.3.1.2 კოვალენტური პოლარული ბმა.თუ მოლეკულა წარმოიქმნება ორი განსხვავებული ატომისგან, მაშინ ელექტრონული ღრუბლების (ორბიტალების) გადახურვის ზონა გადაინაცვლებს ერთ-ერთი ატომისკენ და ასეთ ბმას ე.წ. პოლარული . ასეთი კავშირით, ერთ-ერთი ატომის ბირთვთან ელექტრონების პოვნის ალბათობა უფრო მაღალია. მაგალითად, HCl, H 2 S, PH 3.

პოლარული (ასიმეტრიული) კოვალენტური ბმა - კავშირი ატომებს შორის სხვადასხვა ელექტრონეგატიურობით (2 > ΔEO > 0.4) და საერთო ელექტრონული წყვილის ასიმეტრიული განაწილებით. როგორც წესი, წარმოიქმნება ორ არამეტალს შორის.

ასეთი ბმის ელექტრონის სიმკვრივე გადაადგილებულია უფრო ელექტროუარყოფითი ატომისკენ, რაც იწვევს მასზე ნაწილობრივი უარყოფითი მუხტის გამოჩენას  (დელტა მინუს), ხოლო ნაკლებად ელექტროუარყოფით ატომზე - ნაწილობრივი დადებითი მუხტი  ( დელტა პლუსი)

C  - Cl

ელექტრონის გადაადგილების მიმართულება ასევე მითითებულია ისრით:

CCl, CO, CN, OH, CMg.

რაც უფრო დიდია სხვაობა შეკრული ატომების ელექტრონეგატიურობაში, მით უფრო მაღალია ბმის პოლარობა და უფრო დიდია მისი დიპოლური მომენტი. მიზიდულობის დამატებითი ძალები მოქმედებს საპირისპირო ნიშნის ნაწილობრივ მუხტებს შორის. ამიტომ, რაც უფრო პოლარულია კავშირი, მით უფრო ძლიერია იგი.

გარდა პოლარიზებადობა კოვალენტური ბმა აქვს ქონება გაჯერება - ატომის უნარი შექმნას იმდენი კოვალენტური ბმა, რამდენიც მას აქვს ენერგიულად ხელმისაწვდომი ატომური ორბიტალი. კოვალენტური ბმის მესამე თვისებაა მისი ორიენტაცია.

3.3.2 იონური ბმა. მისი ფორმირების მამოძრავებელი ძალა არის ატომების იგივე მისწრაფება ოქტეტის გარსისკენ. მაგრამ რიგ შემთხვევებში, ასეთი "ოქტეტის" გარსი შეიძლება წარმოიშვას მხოლოდ მაშინ, როდესაც ელექტრონები გადაეცემა ერთი ატომიდან მეორეზე. ამიტომ, როგორც წესი, იონური ბმა იქმნება ლითონსა და არალითონს შორის.

მაგალითისთვის განვიხილოთ რეაქცია ნატრიუმის (3s 1) და ფტორის (2s 2 3s 5) ატომებს შორის. ელექტრონეგატიურობის განსხვავება NaF ნაერთში

EO = 4.0 - 0.93 = 3.07

ნატრიუმი, რომელმაც თავისი 3s 1 ელექტრონი ფტორს შესწირა, ხდება Na + იონი და რჩება შევსებული 2s 2 2p 6 გარსით, რომელიც შეესაბამება ნეონის ატომის ელექტრონულ კონფიგურაციას. ზუსტად იგივე ელექტრონულ კონფიგურაციას იძენს ფტორი, რომელსაც მიღებული აქვს ნატრიუმის მიერ შემოწირული ერთი ელექტრონი. შედეგად, ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ძალები წარმოიქმნება საპირისპიროდ დამუხტულ იონებს შორის.

იონური ბმა - პოლარული კოვალენტური ბმის უკიდურესი შემთხვევა, რომელიც დაფუძნებულია იონების ელექტროსტატიკურ მიზიდულობაზე. ასეთი ბმა წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც არის დიდი სხვაობა შეკრული ატომების ელექტროუარყოფითობაში (EO > 2), როდესაც ნაკლებად ელექტროუარყოფითი ატომი თითქმის მთლიანად თმობს თავის ვალენტურ ელექტრონებს და იქცევა კატიონად, ხოლო სხვა, უფრო ელექტროუარყოფითი ატომი მიმაგრებულია. ეს ელექტრონები და ხდება ანიონი. საპირისპირო ნიშნის იონების ურთიერთქმედება არ არის დამოკიდებული მიმართულებაზე და კულონის ძალებს არ გააჩნიათ გაჯერების თვისება. Ამის გამო იონური ბმა არ აქვს სივრცე ფოკუსირება და გაჯერება , ვინაიდან თითოეული იონი დაკავშირებულია კონტრიონების გარკვეულ რაოდენობასთან (იონის საკოორდინაციო ნომერი). მაშასადამე, იონურად შეკრულ ნაერთებს არ აქვთ მოლეკულური სტრუქტურა და არის მყარი ნივთიერებები, რომლებიც ქმნიან იონურ კრისტალურ გისოსებს, მაღალი დნობისა და დუღილის წერტილებით, ისინი ძალიან პოლარული, ხშირად მარილის მსგავსი და ელექტრული გამტარები არიან წყალხსნარებში. მაგალითად, MgS, NaCl, A 2 O 3. წმინდა იონური ბმებით ნაერთები პრაქტიკულად არ არსებობს, რადგან ყოველთვის არის გარკვეული კოვალენტობა იმის გამო, რომ ერთი ელექტრონის მეორე ატომზე სრული გადასვლა არ შეინიშნება; ყველაზე "იონურ" ნივთიერებებში ბმის იონურობის წილი არ აღემატება 90%-ს. მაგალითად, NaF-ში ბონდის პოლარიზაცია არის დაახლოებით 80%.

ორგანულ ნაერთებში იონური ბმები საკმაოდ იშვიათია, რადგან. ნახშირბადის ატომი არც კარგავს და არც იძენს ელექტრონებს იონების შესაქმნელად.

ვალენტობა იონური ბმების მქონე ნაერთების ელემენტები ძალიან ხშირად ახასიათებს ჟანგვის მდგომარეობა , რაც, თავის მხრივ, შეესაბამება მოცემულ ნაერთში ელემენტის იონის მუხტს.

ჟანგვის მდგომარეობა არის პირობითი მუხტი, რომელსაც ატომი იძენს ელექტრონის სიმკვრივის გადანაწილების შედეგად. რაოდენობრივად მას ახასიათებს ნაკლებად ელექტროუარყოფითი ელემენტიდან უფრო ელექტრონეგატიურზე გადაადგილებული ელექტრონების რაოდენობა. დადებითად დამუხტული იონი წარმოიქმნება ელემენტისგან, რომელმაც დატოვა ელექტრონები, ხოლო უარყოფითი იონი წარმოიქმნება ელემენტისგან, რომელმაც მიიღო ეს ელექტრონები.

ელემენტი შიგნით უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობა (მაქსიმალურად დადებითი), უკვე დათმო ყველა თავისი ვალენტური ელექტრონი ABD-ში. და რადგან მათი რიცხვი განისაზღვრება იმ ჯგუფის რაოდენობით, რომელშიც ელემენტი მდებარეობს, მაშინ უმაღლესი ჟანგვის მდგომარეობა ელემენტების უმეტესობისთვის და ტოლი იქნება ჯგუფის ნომერი . რაც შეეხება ყველაზე დაბალი ჟანგვის მდგომარეობა (მაქსიმალურად უარყოფითი), შემდეგ ის ჩნდება რვა ელექტრონული გარსის ფორმირებისას, ანუ იმ შემთხვევაში, როდესაც AVZ მთლიანად ივსება. ამისთვის არალითონები იგი გამოითვლება ფორმულის მიხედვით ჯგუფის ნომერი - 8 . ამისთვის ლითონები უდრის ნული რადგან მათ არ შეუძლიათ ელექტრონების მიღება.

მაგალითად, გოგირდის AVZ-ს აქვს ფორმა: 3s 2 3p 4. თუ ატომი დათმობს ყველა ელექტრონს (ექვსს), მაშინ ის მიიღებს უმაღლეს ჟანგვის მდგომარეობას +6 ჯგუფის ნომრის ტოლი VI თუ სტაბილური გარსის დასასრულებლად საჭიროა ორი საჭირო, ის მიიღებს ყველაზე დაბალ ჟანგვის მდგომარეობას –2 ტოლია ჯგუფის ნომერი - 8 \u003d 6 - 8 \u003d -2.

3.3.3 ლითონის ბონდი.მეტალების უმეტესობას აქვს მთელი რიგი თვისებები, რომლებიც ზოგადი ხასიათისაა და განსხვავდება სხვა ნივთიერებების თვისებებისგან. ასეთი თვისებებია შედარებით მაღალი დნობის წერტილები, სინათლის ასახვის უნარი, მაღალი თერმული და ელექტრული გამტარობა. ეს თავისებურებები აიხსნება ლითონებში განსაკუთრებული ტიპის ურთიერთქმედების არსებობით – მეტალის კავშირი.

პერიოდულ სისტემაში პოზიციის შესაბამისად, ლითონის ატომებს აქვთ მცირე რაოდენობის ვალენტური ელექტრონები, რომლებიც საკმაოდ სუსტად არიან მიბმული მათ ბირთვებთან და ადვილად შეიძლება განადგურდნენ მათგან. შედეგად, დადებითად დამუხტული იონები ჩნდება ლითონის კრისტალურ ქსელში, ლოკალიზებულია კრისტალური მედის გარკვეულ პოზიციებზე და დიდი რაოდენობით დელოკალიზებული (თავისუფალი) ელექტრონები, რომლებიც შედარებით თავისუფლად მოძრაობენ დადებითი ცენტრების ველში და ახორციელებენ კავშირს. ყველა ლითონის ატომს შორის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის გამო.

ეს არის მნიშვნელოვანი განსხვავება მეტალის ობლიგაციებსა და კოვალენტურ ბმებს შორის, რომლებსაც აქვთ მკაცრი ორიენტაცია სივრცეში. მეტალებში შემაკავშირებელი ძალები არ არის ლოკალიზებული და მიმართული, ხოლო თავისუფალი ელექტრონები, რომლებიც ქმნიან "ელექტრონულ გაზს" იწვევენ მაღალ თერმული და ელექტროგამტარობას. აქედან გამომდინარე, ამ შემთხვევაში შეუძლებელია ობლიგაციების მიმართულებაზე საუბარი, ვინაიდან ვალენტური ელექტრონები კრისტალზე თითქმის ერთნაირადაა განაწილებული. ეს არის ზუსტად ის, რაც ხსნის, მაგალითად, ლითონების პლასტიურობას, ანუ იონების და ატომების გადაადგილების შესაძლებლობას ნებისმიერი მიმართულებით.

3.3.4 დონორ-აქცეპტორის ბმული. გარდა კოვალენტური ბმის წარმოქმნის მექანიზმისა, რომლის მიხედვითაც ორი ელექტრონის ურთიერთქმედების შედეგად წარმოიქმნება საერთო ელექტრონული წყვილი, ასევე არსებობს სპეციალური დონორ-აქცეპტორი მექანიზმი . ის მდგომარეობს იმაში, რომ კოვალენტური ბმა იქმნება უკვე არსებული (მარტოხელა) ელექტრონული წყვილის გადასვლის შედეგად. დონორი (ელექტრონების მიმწოდებელი) დონორის ზოგადი გამოყენებისათვის და მიმღები (თავისუფალი ატომური ორბიტალის მიმწოდებელი).

ჩამოყალიბების შემდეგ იგი არაფრით განსხვავდება კოვალენტურისგან. დონორ-მიმღების მექანიზმი კარგად არის ილუსტრირებული ამონიუმის იონის წარმოქმნის სქემით (სურათი 9) (ვარსკვლავები მიუთითებს აზოტის ატომის გარე დონის ელექტრონებს):

სურათი 9 - ამონიუმის იონის წარმოქმნის სქემა

აზოტის ატომის AVZ ელექტრონული ფორმულა არის 2s 2 2p 3, ანუ მას აქვს სამი დაუწყვილებელი ელექტრონი, რომლებიც შედიან კოვალენტურ კავშირში წყალბადის სამ ატომთან (1s 1), რომელთაგან თითოეულს აქვს ერთი ვალენტური ელექტრონი. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ამიაკის მოლეკულა NH 3, რომელშიც შენარჩუნებულია აზოტის გაუზიარებელი ელექტრონული წყვილი. თუ წყალბადის პროტონი (1s 0), რომელსაც არ აქვს ელექტრონები, უახლოვდება ამ მოლეკულას, მაშინ აზოტი გადასცემს თავის წყვილ ელექტრონებს (დონორს) ამ წყალბადის ატომურ ორბიტალში (მიმღები), რის შედეგადაც წარმოიქმნება ამონიუმის იონი. მასში წყალბადის თითოეული ატომი აზოტის ატომს უკავშირდება საერთო ელექტრონული წყვილით, რომელთაგან ერთი რეალიზებულია დონორ-მიმღები მექანიზმით. მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ სხვადასხვა მექანიზმით წარმოქმნილ H-N ობლიგაციებს არ აქვთ რაიმე განსხვავება თვისებებში. ეს ფენომენი განპირობებულია იმით, რომ ბმის ფორმირების მომენტში აზოტის ატომის 2s– და 2p– ელექტრონების ორბიტალები იცვლიან ფორმას. შედეგად წარმოიქმნება ოთხი სრულიად იდენტური ორბიტალი.

დონორები, როგორც წესი, არიან ატომები ელექტრონების დიდი რაოდენობით, მაგრამ მცირე რაოდენობით დაუწყვილებელი ელექტრონებით. II პერიოდის ელემენტებისთვის, აზოტის ატომის გარდა, ასეთი შესაძლებლობა აქვს ჟანგბადს (ორი მარტოხელა წყვილი) და ფტორს (სამი მარტოხელა წყვილი). მაგალითად, წყალბადის იონი H + წყალხსნარებში არასოდეს არის თავისუფალ მდგომარეობაში, რადგან ჰიდრონიუმის იონი H 3 O + ყოველთვის წარმოიქმნება წყლის მოლეკულებისგან H 2 O და იონ H +. ჰიდრონიუმის იონი იმყოფება ყველა წყალხსნარში. , თუმცა სიმარტივისთვის მართლწერა დაცულია სიმბოლო H + .

3.3.5 წყალბადის ბმა. წყალბადის ატომი, რომელიც დაკავშირებულია ძლიერ ელექტროუარყოფით ელემენტთან (აზოტი, ჟანგბადი, ფტორი და ა. მაშასადამე, მას შეუძლია ურთიერთქმედება სხვა ელექტრონეგატიური ატომის (რომელიც იძენს ეფექტურ უარყოფით მუხტს) იმავე (ინტრამოლეკულური ბმა) ან სხვა მოლეკულის (ინტერმოლეკულური ბმა) ელექტრონების მარტოხელა წყვილთან. შედეგად, არსებობს წყალბადის ბმა , რომელიც გრაფიკულად მითითებულია წერტილებით:

ეს ბმა გაცილებით სუსტია, ვიდრე სხვა ქიმიური ბმები (მისი წარმოქმნის ენერგია არის 10 – 40 კჯ/მოლ) და ძირითადად აქვს ნაწილობრივ ელექტროსტატიკური, ნაწილობრივ დონორ-მიმღები ხასიათი.

წყალბადის ბმა უაღრესად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ბიოლოგიურ მაკრომოლეკულებში, ისეთ არაორგანულ ნაერთებში, როგორიცაა H 2 O, H 2 F 2, NH 3. მაგალითად, O-H ობლიგაციებს H 2 O-ში შესამჩნევი პოლარული ხასიათი აქვთ უარყოფითი მუხტის ჭარბი – ჟანგბადის ატომზე. პირიქით, წყალბადის ატომი იძენს მცირე დადებით მუხტს  + და შეუძლია ურთიერთქმედება მეზობელი წყლის მოლეკულის ჟანგბადის ატომის ელექტრონების მარტო წყვილებთან.

წყლის მოლეკულებს შორის ურთიერთქმედება საკმაოდ ძლიერია, ისეთი, რომ წყლის ორთქლშიც კი არის შემადგენლობის დიმერები და ტრიმერები (H 2 O) 2, (H 2 O) 3 და ა.შ. ეს ტიპი შეიძლება მოხდეს:

რადგან ჟანგბადის ატომს აქვს ორი მარტოხელა წყვილი ელექტრონი.

წყალბადის ბმების არსებობა ხსნის წყლის, სპირტების, კარბოქსილის მჟავების მაღალ დუღილს. წყალბადის ბმების გამო, წყალი ხასიათდება ასეთი მაღალი დნობისა და დუღილის წერტილებით H 2 E-სთან შედარებით (E = S, Se, Te). წყალბადის ბმები რომ არ არსებობდეს, მაშინ წყალი დნება -100°C-ზე და ადუღდება -80°C-ზე. ასოციაციის ტიპიური შემთხვევები შეინიშნება ალკოჰოლებისა და ორგანული მჟავებისთვის.

წყალბადის ბმები შეიძლება მოხდეს როგორც სხვადასხვა მოლეკულებს შორის, ასევე მოლეკულის შიგნით, თუ ეს მოლეკულა შეიცავს დონორის და მიმღების უნარების მქონე ჯგუფებს. მაგალითად, ეს არის ინტრამოლეკულური წყალბადის ბმები, რომლებიც თამაშობენ მთავარ როლს პეპტიდური ჯაჭვების ფორმირებაში, რომლებიც განსაზღვრავენ ცილების სტრუქტურას. H- ბმები გავლენას ახდენენ ნივთიერების ფიზიკურ და ქიმიურ თვისებებზე.

წყალბადის ბმები არ ქმნიან სხვა ელემენტების ატომებს , ვინაიდან პოლარული ბმების (О-Н, N-H და სხვ.) დიპოლების საპირისპირო ბოლოების ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ძალები საკმაოდ სუსტია და მოქმედებს მხოლოდ მცირე დისტანციებზე. წყალბადი, რომელსაც აქვს უმცირესი ატომური რადიუსი, საშუალებას აძლევს ასეთ დიპოლებს მიუახლოვდნენ ერთმანეთს ისე, რომ მიმზიდველი ძალები შესამჩნევი გახდეს. არცერთ სხვა ელემენტს დიდი ატომური რადიუსით არ შეუძლია შექმნას ასეთი ბმები.

3.3.6 ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძალები (ვან დერ ვაალის ძალები). 1873 წელს ჰოლანდიელმა მეცნიერმა ი. ვან დერ ვაალსმა თქვა, რომ არსებობს ძალები, რომლებიც იწვევენ მიზიდულობას მოლეკულებს შორის. ამ ძალებს მოგვიანებით უწოდეს ვან დერ ვაალის ძალები. – ინტერმოლეკულური კავშირის ყველაზე მრავალმხრივი ფორმა. ვან დერ ვაალსის ბმის ენერგია წყალბადის ბმაზე ნაკლებია და არის 2–20 კჯ/∙მოლი.

ძალის წარმოქმნის გზიდან გამომდინარე, ისინი იყოფა:

1) ორიენტაციური (დიპოლ-დიპოლური ან იონ-დიპოლური) - წარმოიქმნება პოლარულ მოლეკულებს შორის ან იონებსა და პოლარულ მოლეკულებს შორის. როდესაც პოლარული მოლეკულები ერთმანეთს უახლოვდებიან, ისინი ისეა ორიენტირებული, რომ ერთი დიპოლის დადებითი მხარე მეორე დიპოლის უარყოფით მხარეს არის ორიენტირებული (სურათი 10).

სურათი 10 - ორიენტაციის ურთიერთქმედება

2) ინდუქცია (დიპოლური - ინდუცირებული დიპოლი ან იონი - ინდუცირებული დიპოლი) - წარმოიქმნება პოლარულ მოლეკულებს ან იონებსა და არაპოლარულ მოლეკულებს შორის, მაგრამ შეუძლია პოლარიზაცია. დიპოლებს შეუძლიათ იმოქმედონ არაპოლარულ მოლეკულებზე, აქცევენ მათ მითითებულ (გამოწვეულ) დიპოლებად. (სურათი 11).

სურათი 11 - ინდუქციური ურთიერთქმედება

3) დისპერსიული (ინდუცირებული დიპოლი - ინდუცირებული დიპოლი) - წარმოიქმნება არაპოლარულ მოლეკულებს შორის, რომლებსაც შეუძლიათ პოლარიზაცია. კეთილშობილი გაზის ნებისმიერ მოლეკულაში ან ატომში წარმოიქმნება ელექტრული სიმკვრივის რყევები, რის შედეგადაც ჩნდება მყისიერი დიპოლები, რომლებიც თავის მხრივ იწვევს მყისიერ დიპოლებს მეზობელ მოლეკულებში. მყისიერი დიპოლების მოძრაობა ხდება კოორდინირებული, მათი გამოჩენა და დაშლა ხდება სინქრონულად. მყისიერი დიპოლების ურთიერთქმედების შედეგად, სისტემის ენერგია მცირდება (სურათი 12).

სურათი 12 - დისპერსიული ურთიერთქმედება