ბმის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებლებია: სიგრძე, პოლარობა, დიპოლური მომენტი, გაჯერება, მიმართულება, სიმტკიცე და ბმების სიმრავლე.

კომუნიკაციის ხანგრძლივობაარის მანძილი მოლეკულაში ატომების ბირთვებს შორის. ბმის სიგრძე განისაზღვრება ბირთვების ზომით და ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის ხარისხით.

ბმის სიგრძე HF-ში არის 0,92∙10 -10, HCl-ში - 1,28∙10 -10 მ. რაც უფრო ძლიერია ქიმიური ბმა მით უფრო მოკლეა მისი სიგრძე.

ბმის კუთხე (ვალენტობის კუთხე)ქიმიურად შეკრული ატომების ბირთვებში გამავალ წარმოსახვით ხაზებს შორის კუთხეს უწოდებენ. ∟HOH=104 0.5; ∟H 2 S \u003d 92.2 0; ∟H 2 S e \u003d 91 0.0.

ქიმიური ბმის ყველაზე მნიშვნელოვანი მახასიათებელია ენერგია, განსაზღვრავს მას ძალა.

რაოდენობრივად ბმის სიძლიერე ხასიათდება მის გაწყვეტაზე დახარჯული ენერგიით და იზომება კჯ ნივთიერების 1 მოლზე.

ამრიგად, კავშირის სიმტკიცე რაოდენობრივად ახასიათებს სუბლიმაციის ენერგიას E subl. ნივთიერებები და მოლეკულის დისოციაციის ენერგია ატომებად E diss. . სუბლიმაციის ენერგია გაგებულია, როგორც ენერგიის დახარჯვა ნივთიერების მყარიდან აირის მდგომარეობაში გადასვლისთვის. დიატომური მოლეკულებისთვის, შეკავშირების ენერგია უდრის მოლეკულის ორ ატომად დისოციაციის ენერგიას.

მაგალითად, E diss. (და შესაბამისად E St.) H 2 მოლეკულაში არის 435 კჯ/მოლი. მოლეკულაში F 2 \u003d 159 კჯ / მოლი, მოლეკულაში N 2 \u003d 940 კჯ / მოლი.

AB ტიპის არა დიატომური, არამედ პოლიატომური მოლეკულებისთვის n არის საშუალო შეკავშირების ენერგია.

AB n \u003d A + nB გამო.

მაგალითად, ენერგიის შთანთქმა პროცესში

უდრის 924 კჯ/მოლი.

ბონდის ენერგია

E OH = = = = 462 კჯ/მოლი.

დასკვნა მოლეკულების აგებულებისა და ნივთიერების აგებულების შესახებ კეთდება სხვადასხვა მეთოდით მიღებული შედეგების მიხედვით. ამ შემთხვევაში მიღებული ინფორმაცია გამოიყენება არა მხოლოდ ბმების სიგრძისა და ენერგიების, ბმის კუთხეების, არამედ ნივთიერების სხვა თვისებების შესახებ, როგორიცაა, მაგალითად, მაგნიტური, ოპტიკური, ელექტრო, თერმული და სხვა.

ნივთიერების სტრუქტურის შესახებ ექსპერიმენტულად მიღებული მონაცემების ერთობლიობა ავსებს და აზოგადებს კვანტურ-ქიმიური გამოთვლის მეთოდების შედეგებს, რომლებიც იყენებენ ქიმიური კავშირის კვანტურ-მექანიკური თეორიის კონცეფციას. ითვლება, რომ ქიმიური ბმა ძირითადად ვალენტური ელექტრონებით ხორციელდება. s- და p-ელემენტებისთვის, ვალენტური ელექტრონები არის გარე შრის ორბიტალები, ხოლო d-ელემენტებისთვის - გარე შრის s-ორბიტალი და წინა ფენის d-ორბიტალი.

ქიმიური ბმის ბუნება.

ქიმიური ბმა იქმნება მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ატომების ერთმანეთთან მიახლოებისას სისტემის მთლიანი ენერგია (E kin. + E pot.) მცირდება.

განვიხილოთ ქიმიური ბმის ბუნება მოლეკულური წყალბადის იონის H 2 + მაგალითის გამოყენებით. (იგი მიიღება H 2 წყალბადის მოლეკულების ელექტრონებით დასხივებით; აირის გამონადენში). ასეთი მარტივი მოლეკულური სისტემისთვის შრედინგერის განტოლება ყველაზე ზუსტად ამოხსნილია.

წყალბადის იონში H 2 + ერთი ელექტრონი მოძრაობს ორი ბირთვის - პროტონის ველში. ბირთვებს შორის მანძილი 0,106 ნმ, შებოჭვის ენერგია (H ატომებად და H + იონებად დაყოფა) 255,7 კჯ/მოლ. ანუ ნაწილაკი ძლიერია.

მოლეკულურ იონში H 2 + მოქმედებს ორი ტიპის ელექტროსტატიკური ძალები - ელექტრონის მიზიდულობის ძალები ორივე ბირთვზე და აცილების ძალები ბირთვებს შორის. მოგერიების ძალა ვლინდება დადებითად დამუხტულ ბირთვებს შორის H A + და H A +, რომელიც შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც შემდეგი ნახ. 3. საგრებელი ძალა მიდრეკილია ბირთვების ერთმანეთისგან განცალკევებისკენ.

ბრინჯი. 3. მოგერიების ძალა (a) და მიზიდულობის (b) ორ ბირთვს შორის, წარმოიქმნება როდესაც ისინი უახლოვდებიან ერთმანეთს ატომების ზომის რიგის მანძილზე.

მიზიდულობის ძალები მოქმედებს უარყოფითად დამუხტულ ელექტრონს e - და დადებითად დამუხტულ ბირთვებს H + და H + შორის. მოლეკულა იქმნება, თუ მიზიდულობისა და მოგერიების ძალების შედეგი ნულია, ანუ ბირთვების ურთიერთ მოგერიება უნდა იყოს კომპენსირებული ელექტრონის ბირთვების მიზიდვით. ასეთი კომპენსაცია დამოკიდებულია ელექტრონის e - ბირთვებთან შედარებით მდებარეობაზე (ნახ. 3 ბ და გ). აქ ვგულისხმობთ არა ელექტრონის მდებარეობას სივრცეში (რომლის დადგენა შეუძლებელია), არამედ სივრცეში ელექტრონის პოვნის ალბათობას. ელექტრონის სიმკვრივის მდებარეობა სივრცეში, რომელიც შეესაბამება ნახ. 3.ბ) ხელს უწყობს ბირთვების კონვერგენციას და შესაბამისი ნახ. 3.გ) - ბირთვების მოგერიება, ვინაიდან ამ შემთხვევაში მიზიდულობის ძალები მიმართულია ერთი მიმართულებით და ბირთვების მოგერიება არ კომპენსირდება. ამრიგად, არსებობს შემაკავშირებელი რეგიონი, როდესაც ელექტრონის სიმკვრივე ნაწილდება ბირთვებს შორის და შესუსტება ან შემაკავშირებელ რეგიონი, როდესაც ელექტრონის სიმკვრივე ნაწილდება ბირთვების უკან.

თუ ელექტრონი შედის შემაკავშირებელ რეგიონში, მაშინ წარმოიქმნება ქიმიური ბმა. თუ ელექტრონი შედის შესუსტების რეგიონში, მაშინ ქიმიური ბმა არ წარმოიქმნება.

შემაკავშირებელ რეგიონში ელექტრონის სიმკვრივის განაწილების ბუნებიდან გამომდინარე, არსებობს ქიმიური კავშირის სამი ძირითადი ტიპი: კოვალენტური, იონური და მეტალიკი. ეს ობლიგაციები არ გვხვდება მათი სუფთა სახით და, როგორც წესი, ამ ტიპის ობლიგაციების ერთობლიობა წარმოდგენილია ნაერთებში.

ბმულების ტიპები.

ქიმიაში განასხვავებენ ბმების შემდეგ ტიპებს: კოვალენტური, იონური, მეტალის, წყალბადის ბმები, ვან დერ ვაალსის ბმები, დონორ-მიმღები ბმები და დატიური ბმები.

კოვალენტური ბმა

როდესაც კოვალენტური ბმა იქმნება, ატომები ერთმანეთს უზიარებენ ელექტრონებს. კოვალენტური ბმის მაგალითია ქიმიური ბმა Cl 2 მოლეკულაში. ლუისმა (1916) პირველად გამოთქვა ვარაუდი, რომ ასეთ კავშირში ქლორის ორი ატომიდან თითოეული იზიარებს თავის ერთ გარე ელექტრონს მეორე ქლორის ატომს. ატომური ორბიტალების გადახურვისთვის, ორი ატომი მაქსიმალურად უნდა მიუახლოვდეს ერთმანეთს. ელექტრონების საერთო წყვილი ქმნის კოვალენტურ კავშირს. ეს ელექტრონები იკავებენ ერთსა და იმავე ორბიტალს და მათი სპინები მიმართულია საპირისპირო მიმართულებით.

ამრიგად, კოვალენტური ბმა ხორციელდება სხვადასხვა ატომების ელექტრონების სოციალიზაციის გზით, ელექტრონების საპირისპირო სპინების დაწყვილების შედეგად.

კოვალენტური ბმა არის ბმის ფართოდ გავრცელებული ტიპი. კოვალენტური ბმა შეიძლება მოხდეს არა მხოლოდ მოლეკულებში, არამედ კრისტალებშიც. ის გვხვდება იდენტურ ატომებს შორის (H 2, Cl 2, ალმასის მოლეკულებში) და სხვადასხვა ატომებს შორის (H 2 O, NH 3 ...)

კოვალენტური ბმის წარმოქმნის მექანიზმი

მოდით განვიხილოთ მექანიზმი H 2 მოლეკულის წარმოქმნის მაგალითის გამოყენებით.

H + H \u003d H 2, ∆H \u003d -436 კჯ / მოლი

თავისუფალი წყალბადის ატომის ბირთვს აკრავს 1s ელექტრონის მიერ წარმოქმნილი სფერულად სიმეტრიული ელექტრონული ღრუბელი. როდესაც ატომები უახლოვდებიან ერთმანეთს გარკვეულ მანძილზე, მათი ელექტრონული ღრუბლები (ორბიტალები) ნაწილობრივ იფარება (ნახ. 4).

ბრინჯი. 4. წყალბადის მოლეკულაში ბმის წარმოქმნის მექანიზმი.

თუ შეხებამდე მოახლოებული წყალბადის ატომების ბირთვებს შორის მანძილი არის 0,106 ნმ, მაშინ ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის შემდეგ ეს მანძილი 0,074 ნმ-ია.

შედეგად, ბირთვების ცენტრებს შორის ჩნდება მოლეკულური ორელექტრონული ღრუბელი, რომელსაც აქვს მაქსიმალური ელექტრონის სიმკვრივე ბირთვებს შორის არსებულ სივრცეში. ბირთვებს შორის უარყოფითი მუხტის სიმკვრივის ზრდა ხელს უწყობს ბირთვებს შორის მიზიდულობის ძალების ძლიერ ზრდას, რაც იწვევს ენერგიის განთავისუფლებას. რაც უფრო ძლიერია ქიმიური ბმა, მით მეტია ელექტრონის ორბიტალების გადახურვა. წყალბადის ორ ატომს შორის ქიმიური კავშირის წარმოქმნის შედეგად, თითოეული მათგანი აღწევს კეთილშობილი გაზის ატომის ელექტრონულ კონფიგურაციას - ჰელიუმი.

არსებობს ორი მეთოდი, რომელიც ხსნის კვანტური მექანიკური თვალსაზრისით ელექტრონული ღრუბლების გადახურვის რეგიონის წარმოქმნას და კოვალენტური ბმის წარმოქმნას, შესაბამისად. ერთ მათგანს BC (ვალენტური ბმების) მეთოდს უწოდებენ, მეორეს MO (მოლეკულური ორბიტალები).

ვალენტური ბმების მეთოდში განიხილება შერჩეული წყვილი ატომების ატომური ორბიტალების გადაფარვა. MO მეთოდით მოლეკულა განიხილება მთლიანობაში და ელექტრონის სიმკვრივის განაწილება (ერთი ელექტრონიდან) ვრცელდება მთელ მოლეკულაზე. MO 2H-ის პოზიციიდან H 2-ში დაკავშირებულია ბირთვების მიზიდულობის გამო ამ ბირთვებს შორის მდებარე ელექტრონულ ღრუბელთან.

კოვალენტური ბმის გამოსახვა

ბმულები გამოსახულია სხვადასხვა გზით:

ერთი). ელექტრონების გამოყენება წერტილებად

ამ შემთხვევაში წყალბადის მოლეკულის წარმოქმნა ნაჩვენებია დიაგრამაზე

H∙ + H∙ → H: H

2). კვადრატული უჯრედების (ორბიტალების) გამოყენება, როგორიცაა ორი ელექტრონის საპირისპირო სპინების მქონე ერთ მოლეკულურ კვანტურ უჯრედში მოთავსება

ეს სქემა აჩვენებს, რომ მოლეკულური ენერგიის დონე უფრო დაბალია, ვიდრე საწყისი ატომური დონეები, რაც ნიშნავს, რომ ნივთიერების მოლეკულური მდგომარეობა უფრო სტაბილურია, ვიდრე ატომური მდგომარეობა.

3). კოვალენტური ბმა წარმოდგენილია ზოლით

მაგალითად, N - N. ეს თვისება განასახიერებს ელექტრონების წყვილს.

თუ ატომებს შორის წარმოიქმნა ერთი კოვალენტური ბმა (ერთი საერთო ელექტრონული წყვილი), მაშინ მას ე.წ მარტოხელა, თუ მეტი, მაშინ მრავალჯერადი ორმაგი(ორი საერთო ელექტრონული წყვილი), სამმაგი(სამი საერთო ელექტრონული წყვილი). ერთი ბმა წარმოდგენილია ერთი ხაზით, ორმაგი ბმა ორით და სამმაგი ბმა სამით.

ატომებს შორის ტირე გვიჩვენებს, რომ მათ აქვთ ელექტრონების განზოგადებული წყვილი.

კოვალენტური ბმების კლასიფიკაცია

გადაფარვის ელექტრონული ღრუბლების მიმართულებიდან გამომდინარე, გამოიყოფა σ-, π-, δ-ბმები. σ-ბმა წარმოიქმნება მაშინ, როდესაც ელექტრონული ღრუბლები ერთმანეთს აკავშირებს ატომების ბირთვების დამაკავშირებელ ღერძზე.

σ-ბმის მაგალითები:

ბრინჯი. 5. σ-ბმის წარმოქმნა s-, p-, d- ელექტრონებს შორის.

წყალბადის მოლეკულაში შეინიშნება σ-ბმის წარმოქმნის მაგალითი s-s ღრუბლების გადახურვისას.

π-ბმა ხორციელდება ღერძის ორივე მხარეს ელექტრონული ღრუბლების გადახურვით, რომლებიც აკავშირებს ატომების ბირთვებს.

ბრინჯი. 6. p-ბმაის წარმოქმნა p-, d- ელექტრონებს შორის.

δ-ბმა წარმოიქმნება, როდესაც პარალელურ სიბრტყეში მდებარე ორი d-ელექტრონული ღრუბელი ერთმანეთს ემთხვევა. δ ბმა ნაკლებად ძლიერია, ვიდრე π ბმა, ხოლო π ბმა ნაკლებად ძლიერია, ვიდრე σ ბმა.

კოვალენტური ბმის თვისებები

ა). პოლარობა.

არსებობს ორი სახის კოვალენტური ბმა: არაპოლარული და პოლარული.

არაპოლარული კოვალენტური ბმის შემთხვევაში, ელექტრონული ღრუბელი, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრონების საერთო წყვილით, სივრცეში ნაწილდება სიმეტრიულად ატომების ბირთვებთან მიმართებაში. მაგალითია დიატომიური მოლეკულები, რომლებიც შედგება ერთი ელემენტის ატომებისგან: H 2 , Cl 2 , O 2 , N 2 , F 2 . მათი ელექტრონული წყვილი თანაბრად ეკუთვნის ორივე ატომს.

პოლარული ბმის შემთხვევაში, ბმის შემქმნელი ელექტრონული ღრუბელი გადაადგილდება უფრო მაღალი ფარდობითი ელექტრონეგატიურობის მქონე ატომისკენ.

მაგალითებია მოლეკულები: HCl, H 2 O, H 2 S, N 2 S, NH 3 და ა.შ. განვიხილოთ HCl მოლეკულის წარმოქმნა, რომელიც შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგი სქემით.

ელექტრონული წყვილი გადაინაცვლებს ქლორის ატომში, რადგან ქლორის ატომის ფარდობითი ელექტრონეგატიურობა (2.83) მეტია, ვიდრე წყალბადის ატომისა (2.1).

ბ). გაჯერება.

ატომების უნარს მონაწილეობა მიიღონ შეზღუდული რაოდენობის კოვალენტური ბმის წარმოქმნაში, ეწოდება კოვალენტური ბმის გაჯერება. კოვალენტური ბმების გაჯერება განპირობებულია იმით, რომ ქიმიურ ურთიერთქმედებაში მონაწილეობენ მხოლოდ გარე ენერგიის დონის ელექტრონები, ანუ ელექტრონების შეზღუდული რაოდენობა.

in) . ორიენტაციადა კოვალენტური ბმის ჰიბრიდიზაცია.

კოვალენტური ბმა ხასიათდება სივრცეში ორიენტირებით. ეს აიხსნება იმით, რომ ელექტრონულ ღრუბლებს აქვთ გარკვეული ფორმა და მათი მაქსიმალური გადახურვა შესაძლებელია გარკვეული სივრცითი ორიენტირებით.

კოვალენტური ბმის მიმართულება განსაზღვრავს მოლეკულების გეომეტრიულ სტრუქტურას.

მაგალითად, წყლისთვის, მას აქვს სამკუთხა ფორმა.

ბრინჯი. 7. წყლის მოლეკულის სივრცითი აგებულება.

ექსპერიმენტულად დადგინდა, რომ წყლის მოლეკულაში H 2 O მანძილი წყალბადისა და ჟანგბადის ბირთვებს შორის არის 0,096 ნმ (96 pm). ბირთვებში გამავალ ხაზებს შორის კუთხე არის 104,5 0 . ამრიგად, წყლის მოლეკულას აქვს კუთხოვანი ფორმა და მისი სტრუქტურა შეიძლება გამოიხატოს წარმოდგენილი ფიგურის სახით.

ჰიბრიდიზაცია

როგორც ექსპერიმენტული და თეორიული კვლევები (სლეიტერი, პაულინგი) აჩვენებს, გარკვეული ნაერთების წარმოქმნის დროს, როგორიცაა BeCl 2 , BeF 2 , BeBr 2, ატომის ვალენტური ელექტრონების მდგომარეობა მოლეკულაში აღწერილია არა სუფთა s-, p-, d-ტალღური ფუნქციები, მაგრამ მათი წრფივი კომბინაციებით. ასეთ შერეულ სტრუქტურებს ჰიბრიდულ ორბიტალებს უწოდებენ, შერევის პროცესს კი ჰიბრიდიზაციას.

როგორც კვანტურ-ქიმიური გამოთვლები აჩვენებს, ატომის s- და p-ორბიტალების შერევა ხელსაყრელი პროცესია მოლეკულის ფორმირებისთვის. ამ შემთხვევაში, უფრო მეტი ენერგია გამოიყოფა, ვიდრე სუფთა s- და p-ორბიტალებთან დაკავშირებული ბმების წარმოქმნით. ამრიგად, ატომის ელექტრონული ორბიტალების ჰიბრიდიზაცია იწვევს სისტემის ენერგიის დიდ შემცირებას და, შესაბამისად, მოლეკულის სტაბილურობის ზრდას. ჰიბრიდირებული ორბიტალი უფრო წაგრძელებულია ბირთვის ერთ მხარეს, ვიდრე მეორეზე. მაშასადამე, ჰიბრიდული ღრუბლის გადახურვის რეგიონში ელექტრონის სიმკვრივე უფრო დიდი იქნება, ვიდრე ელექტრონის სიმკვრივე s- და p-ორბიტალების ცალ-ცალკე გადახურვის რეგიონში, რის შედეგადაც ჰიბრიდული ორბიტალის ელექტრონების მიერ წარმოქმნილი ბმა არის. ხასიათდება უფრო დიდი სიძლიერით.

არსებობს რამდენიმე სახის ჰიბრიდული მდგომარეობა. s- და p-ორბიტალების ჰიბრიდიზაციისას (ე.წ. sp ჰიბრიდიზაცია), წარმოიქმნება ორი ჰიბრიდული ორბიტალი, რომლებიც მდებარეობს ერთმანეთთან შედარებით 180 0 კუთხით. ამ შემთხვევაში იქმნება ხაზოვანი სტრუქტურა. ეს კონფიგურაცია (სტრუქტურა) ცნობილია უმეტესად ტუტე დედამიწის ლითონების ჰალოიდების (მაგალითად, BeX 2 სადაც X=Cl, F, Br), ე.ი. შეერთების კუთხე არის 180 0 С.

ბრინჯი. 8. sp ჰიბრიდიზაცია

ჰიბრიდიზაციის კიდევ ერთი ტიპი, სახელწოდებით sp 2 ჰიბრიდიზაცია (წარმოიქმნება ერთი s და ორი p ორბიტალიდან), იწვევს სამი ჰიბრიდული ორბიტალის წარმოქმნას, რომლებიც განლაგებულია ერთმანეთის მიმართ 120 0 კუთხით. ამ შემთხვევაში სივრცეში იქმნება მოლეკულის ტრიგონალური სტრუქტურა (ან რეგულარული სამკუთხედი). ასეთი სტრუქტურები ცნობილია ნაერთებით BX 3 (X=Cl, F, Br).

ბრინჯი. 9. sp 2 ჰიბრიდიზაცია.

არანაკლებ გავრცელებულია sp 3 ჰიბრიდიზაცია, რომელიც წარმოიქმნება ერთი s და სამი p ორბიტალებისგან. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება ოთხი ჰიბრიდული ორბიტალი, რომლებიც სივრცეში ორიენტირებულია სიმეტრიულად ტეტრაედრის ოთხ წვეროზე, ანუ ისინი განლაგებულია 109 0 28" კუთხით. ამ სივრცულ პოზიციას ტეტრაედრული ეწოდება. ასეთი სტრუქტურა ცნობილია იმით. მოლეკულები NH 3, H 2 O და ზოგადად II პერიოდის ელემენტებისთვის. სქემატურად მისი ხედი სივრცეში ნაჩვენებია შემდეგ სურათზე.

ბრინჯი. 10. ბმების სივრცითი განლაგება ამიაკის მოლეკულაში,

დაპროექტებული თვითმფრინავზე.

ტეტრაედრული ბმების წარმოქმნა sp 3 ჰიბრიდიზაციის გამო შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად (ნახ. 11):

ბრინჯი. 11. ტეტრაედრული ბმების წარმოქმნა sp 3 ჰიბრიდიზაციის დროს.

ტეტრაედრული ბმების წარმოქმნა sp 3 ჰიბრიდიზაციის დროს ნაჩვენებია ნახ. 12.

სურ.12. ტეტრაედრული ბმების წარმოქმნა sp 3-ის დროს - ჰიბრიდიზაცია CCl 4 მოლეკულებში

ჰიბრიდიზაცია ეხება არა მხოლოდ s- და p-ორბიტალებს. III და შემდგომი პერიოდის სტერეოქიმიური ელემენტების ასახსნელად საჭირო ხდება ჰიბრიდული ორბიტალების აგება ერთდროულად s-, p-, d-ორბიტალების ჩათვლით.

კოვალენტური ბმის მქონე ნივთიერებები მოიცავს:

1. ორგანული ნაერთები;

2. მყარი და თხევადი ნივთიერებები, რომლებშიც წარმოიქმნება ბმები ჰალოგენის ატომების წყვილებს შორის, აგრეთვე წყალბადის, აზოტის და ჟანგბადის ატომებს შორის, მაგალითად, H 2;

3. VI ჯგუფის ელემენტები (მაგალითად, თელურიუმის სპირალური ჯაჭვები), V ჯგუფის ელემენტები (მაგალითად, დარიშხანი), IV ჯგუფის ელემენტები (ბრილიანტი, სილიციუმი, გერმანიუმი);

4. ნაერთები, რომლებიც ემორჩილებიან 8-N წესს (როგორიცაა InSb, CdS, GaAs, CdTe), როცა მათ შემქმნელი ელემენტები განლაგებულია მენდელეევის პერიოდულ სისტემაში II-VI, III-V ჯგუფებში.

კოვალენტური ბმის მქონე მყარ სხეულებში ერთი და იმავე ნივთიერებისთვის შეიძლება წარმოიქმნას სხვადასხვა კრისტალური სტრუქტურა, რომლის შეკვრის ენერგია პრაქტიკულად იგივეა. მაგალითად, ZnS სტრუქტურა შეიძლება იყოს კუბური (თუთიის ნაზავი) ან ექვსკუთხა (ვურციტი). თუთიის ბლენდსა და ვურციტში უახლოესი მეზობლების განლაგება ერთნაირია და ამ ორი სტრუქტურის ენერგიებში მხოლოდ და მცირე განსხვავება განისაზღვრება ატომების განლაგებით, რომლებიც მიჰყვებიან უახლოესებს. ზოგიერთი ნივთიერების ამ უნარს ეწოდება ალოტროპია ან პოლიმორფიზმი. ალოტროპიის კიდევ ერთი მაგალითია სილიციუმის კარბიდი, რომელსაც აქვს სხვადასხვა სტრუქტურის მრავალი პოლიტიტი წმინდა კუბურიდან ექვსკუთხედამდე. ZnS, SiC-ის ეს მრავალი კრისტალური მოდიფიკაცია არსებობს ოთახის ტემპერატურაზე.

იონური ბმა

იონური ბმა არის მიზიდულობის ელექტროსტატიკური ძალა საპირისპირო მუხტის მქონე იონებს შორის (ანუ + და -).

იონური კავშირის იდეა ჩამოყალიბდა ვ. კოსელის იდეების საფუძველზე. მან შესთავაზა (1916), რომ როდესაც ორი ატომ ურთიერთქმედებს, ერთი მათგანი ნებდება და მეორე იღებს ელექტრონებს. ამრიგად, იონური ბმა იქმნება ერთი ან მეტი ელექტრონის ერთი ატომიდან მეორეში გადატანის შედეგად. მაგალითად, ნატრიუმის ქლორიდში იონური ბმა წარმოიქმნება ელექტრონის ნატრიუმის ატომიდან ქლორის ატომში გადატანის შედეგად. ამ გადაცემის შედეგად წარმოიქმნება ნატრიუმის იონი მუხტით +1 და ქლორის იონი მუხტით -1. ისინი ერთმანეთს იზიდავენ ელექტროსტატიკური ძალებით, ქმნიან სტაბილურ მოლეკულას. კოსელის მიერ შემოთავაზებული ელექტრონების გადაცემის მოდელი შესაძლებელს ხდის ახსნას ისეთი ნაერთების წარმოქმნა, როგორიცაა ლითიუმის ფტორიდი, კალციუმის ოქსიდი და ლითიუმის ოქსიდი.

ყველაზე ტიპიური იონური ნაერთები შედგება ლითონის კათიონებისგან, რომლებიც მიეკუთვნებიან პერიოდული სისტემის I და II ჯგუფებს და არამეტალური ელემენტების ანიონებს, რომლებიც მიეკუთვნებიან VI და VII ჯგუფებს.

იონური ნაერთის წარმოქმნის სიმარტივე დამოკიდებულია მისი შემადგენელი კათიონებისა და ანიონების წარმოქმნის სიმარტივეზე. წარმოქმნის სიმარტივე უფრო მაღალია, რაც უფრო დაბალია იონიზაციის ენერგია ატომი, რომელიც აძლევს ელექტრონებს (ელექტრონის დონორი), ხოლო ატომს, რომელიც იღებს ელექტრონებს (ელექტრონის მიმღები) აქვს უფრო დიდი მიდრეკილება ელექტრონის მიმართ. ელექტრონის აფინურობაარის ატომის ელექტრონის მიღების უნარის საზომი. რაოდენობრივად ის განისაზღვრება, როგორც ენერგიის ცვლილება, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც ერთი მოლი ერთჯერადი დამუხტული ანიონები წარმოიქმნება ერთი მოლი ატომისგან. ეს არის ეგრეთ წოდებული "პირველი ელექტრონის აფინურობის" კონცეფცია. მეორე ელექტრონის აფინურობა არის ენერგიის ცვლილება, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც ორმაგად დამუხტული ანიონების ერთი მოლი წარმოიქმნება ერთჯერადი დამუხტული ანიონებისგან. ეს ცნებები, ანუ იონიზაციის ენერგია და ელექტრონის მიდრეკილება, ეხება აირისებრ ნივთიერებებს და არის ატომებისა და იონების მახასიათებლები აირის მდგომარეობაში. მაგრამ უნდა გვახსოვდეს, რომ იონური ნაერთების უმეტესობა ყველაზე სტაბილურია მყარ მდგომარეობაში. ეს გარემოება აიხსნება მათ მყარ მდგომარეობაში ბროლის ბადის არსებობით. ჩნდება კითხვა. ბოლოს და ბოლოს, რატომ არის იონური ნაერთები უფრო სტაბილური ბროლის გისოსების სახით და არა აირისებრ მდგომარეობაში? ამ კითხვაზე პასუხი არის კრისტალური გისოსის ენერგიის გამოთვლა, ელექტროსტატიკური მოდელის საფუძველზე. გარდა ამისა, ეს გაანგარიშება ასევე არის იონური ბმის თეორიის გამოცდა.

ბროლის გისოსის ენერგიის გამოსათვლელად საჭიროა განისაზღვროს სამუშაო, რომელიც უნდა დაიხარჯოს კრისტალური გისოსის განადგურებაზე აირისებრი იონების წარმოქმნით. გაანგარიშებისთვის გამოიყენება მიზიდულობისა და მოგერიების ძალების კონცეფცია. ერთჯერადი დამუხტული იონების ურთიერთქმედების პოტენციური ენერგიის გამოხატულება მიიღება მიზიდულობის ენერგიისა და მოგერიების ენერგიის შეჯამებით.

E \u003d E inc + E out (1).

როგორც E prit, საპირისპირო ნიშნების იონების კულონის მიზიდულობის ენერგია აღებულია, მაგალითად, Na + და Cl - NaCl ნაერთისთვის.

E int \u003d -e 2 / 4pe 0 r (2),

რადგან შევსებულ ელექტრონულ გარსში ელექტრონული მუხტის განაწილება სფერულად სიმეტრიულია. მოგერიების გამო, რომელიც ხდება პაულის პრინციპის გამო, როდესაც ანიონის და კატიონის შევსებული გარსები ერთმანეთს ემთხვევა, მანძილი, რომლითაც იონებს შეუძლიათ მიახლოება, შეზღუდულია. ამაღელვებელი ენერგია სწრაფად იცვლება ბირთვთაშორის მანძილზე და შეიძლება დაიწეროს შემდეგი ორი მიახლოებითი გამოსახულებით:

E otm \u003d A / r n (n≈12) (3)

E otm \u003d B ∙ exp (-r / ρ) (4),

სადაც A და B მუდმივებია, r არის მანძილი იონებს შორის, ρ არის პარამეტრი (მახასიათებელი სიგრძე).

უნდა აღინიშნოს, რომ არცერთი ეს გამონათქვამი არ შეესაბამება რთულ კვანტურ მექანიკურ პროცესს, რომელიც იწვევს მოგერიებას.

მიუხედავად ამ ფორმულების მიახლოებისა, ისინი საშუალებას გაძლევთ ზუსტად გამოთვალოთ და, შესაბამისად, აღწეროთ ქიმიური კავშირი ისეთი იონური ნაერთების მოლეკულებში, როგორიცაა NaCl, KCl, CaO.

ვინაიდან იონის ელექტრულ ველს აქვს სფერული სიმეტრია (სურ. 13), იონურ კავშირს, კოვალენტური ბმისგან განსხვავებით, არ გააჩნია მიმართულება. ორი საპირისპიროდ დამუხტული იონის ურთიერთქმედება კომპენსირდება მომგვრელი ძალებით მხოლოდ იონების ბირთვების ცენტრების დამაკავშირებელი მიმართულებით; სხვა მიმართულებით, იონების ელექტრული ველები არ არის კომპენსირებული. აქედან გამომდინარე, მათ შეუძლიათ ურთიერთქმედება სხვა იონებთან. ამრიგად, იონურ კავშირს არ აქვს გაჯერება.

ბრინჯი. 13. ელექტროსტატიკური ველის სფერული სიმეტრია

საპირისპიროდ დამუხტული მუხტები.

იონური ბმის არამიმართულობისა და არაგაჯერების გამო, ენერგიულად ყველაზე ხელსაყრელია, როდესაც თითოეულ იონს აკრავს საპირისპირო ნიშნის იონების მაქსიმალური რაოდენობა. ამის გამო, იონური ნაერთის არსებობის ყველაზე სასურველი ფორმა არის კრისტალი. მაგალითად, NaCl კრისტალში, თითოეულ კატიონს აქვს ექვსი ანიონი, როგორც უახლოესი მეზობლები.

მხოლოდ მაღალ ტემპერატურაზე აირისებრ მდგომარეობაში იონური ნაერთები არსებობს არაასოცირებული მოლეკულების სახით.

იონურ ნაერთებში კოორდინაციის რიცხვი არ არის დამოკიდებული ატომების ელექტრონული სტრუქტურის სპეციფიკაზე, როგორც კოვალენტურ ნაერთებში, მაგრამ განისაზღვრება იონების ზომების თანაფარდობით. იონური რადიუსების თანაფარდობით 0,41 - 0,73 დიაპაზონში შეინიშნება იონების რვაკუთხედი კოორდინაცია, 0,73-1,37 თანაფარდობით - კუბური კოორდინაცია და ა.შ.

ამრიგად, ნორმალურ პირობებში იონური ნაერთები კრისტალური ნივთიერებებია. ორი იონური მოლეკულების კონცეფცია, მაგალითად, NaCL, CsCl არ გამოიყენება მათთვის. თითოეული კრისტალი შედგება დიდი რაოდენობით იონებისგან.

იონური ბმა შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც შემზღუდველი პოლარული ბმა, რომლისთვისაც ატომის ეფექტური მუხტი ახლოსაა ერთიანობასთან. წმინდა კოვალენტური არაპოლარული ბმისთვის, ატომების ეფექტური მუხტი ნულის ტოლია. რეალურ ნივთიერებებში იშვიათია წმინდა იონური და წმინდა კოვალენტური ბმები. ნაერთების უმეტესობას აქვს კავშირის შუალედური ბუნება არაპოლარულ კოვალენტურ და პოლარულ იონურს შორის. ანუ ამ ნაერთებში კოვალენტურ კავშირს ნაწილობრივ იონური ხასიათი აქვს. იონური და კოვალენტური ბმების ბუნება რეალურ ნივთიერებებში ნაჩვენებია სურათზე 14.

ბრინჯი. 14. ბმის იონური და კოვალენტური ბუნება.

ბმის იონური ბუნების პროპორციას იონურობის ხარისხი ეწოდება. მას ახასიათებს მოლეკულაში ატომების ეფექტური მუხტები. იონურობის ხარისხი იზრდება მისი შემადგენელი ატომების ელექტრონეგატიურობის სხვაობის მატებასთან ერთად.

ლითონის კავშირი

ლითონის ატომებში, გარე ვალენტური ელექტრონები ინახება ბევრად უფრო სუსტად, ვიდრე არალითონის ატომებში. ეს იწვევს ელექტრონების ცალკეულ ატომებთან კავშირის დაკარგვას საკმარისად ხანგრძლივი დროის განმავლობაში და მათ სოციალიზაციას. იქმნება გარე ელექტრონების სოციალიზებული ანსამბლი. ასეთი ელექტრონული სისტემის არსებობა იწვევს ძალების გაჩენას, რომლებიც ინარჩუნებენ დადებით მეტალის იონებს მჭიდრო მდგომარეობაში, მიუხედავად მათი მსგავსი მუხტისა. ასეთ კავშირს მეტალის ბმა ეწოდება. ასეთი ბმა დამახასიათებელია მხოლოდ ლითონისთვის და არსებობს მატერიის მყარ და თხევად მდგომარეობაში. მეტალის ბმა არის ქიმიური ბმის ტიპი. იგი ეფუძნება გარე ელექტრონების სოციალიზაციას, რომლებიც კარგავენ კავშირს ატომთან და ამიტომ უწოდებენ თავისუფალ ელექტრონებს (სურ. 15).

ბრინჯი. 15. ლითონის შეერთება.

შემდეგი ფაქტები ადასტურებს მეტალის ბმის არსებობას. ყველა ლითონს აქვს მაღალი თბოგამტარობა და მაღალი ელექტრული გამტარობა, რაც უზრუნველყოფილია თავისუფალი ელექტრონების არსებობით. გარდა ამისა, იგივე გარემოება განსაზღვრავს ლითონების კარგ არეკვლას სინათლის გამოსხივების მიმართ, მათ ბრწყინვალებას და გამჭვირვალობას, მაღალ პლასტიურობას და ელექტრული წინააღმდეგობის დადებით ტემპერატურულ კოეფიციენტს.

ლითონების კრისტალური ბადის სტაბილურობა არ შეიძლება აიხსნას ისეთი ტიპის ბმებით, როგორიცაა იონური და კოვალენტური. იონური კავშირი ლითონის ატომებს შორის, რომლებიც მდებარეობს კრისტალური მედის კვანძებში, შეუძლებელია, რადგან მათ აქვთ იგივე მუხტი. კოვალენტური ბმა ლითონის ატომებს შორის ასევე ნაკლებად სავარაუდოა, რადგან თითოეულ ატომს აქვს 8-დან 12-მდე უახლოესი მეზობელი და ამდენი საერთო ელექტრონული წყვილის მქონე კოვალენტური ბმის წარმოქმნა უცნობია.

ლითონის სტრუქტურებს ახასიათებთ ის ფაქტი, რომ მათ აქვთ ატომების საკმაოდ იშვიათი განლაგება (ბირთვთაშორისი დისტანციები დიდია) და დიდი რაოდენობით უახლოესი მეზობლები თითოეული ატომისთვის კრისტალურ ბადეში. ცხრილში 1 ჩამოთვლილია სამი ტიპიური ლითონის კონსტრუქცია.

ცხრილი 1

სამი ყველაზე გავრცელებული ლითონის სტრუქტურების მახასიათებლები

ჩვენ ვხედავთ, რომ თითოეული ატომი მონაწილეობს დიდი რაოდენობით ბმების წარმოქმნაში (მაგალითად, 8 ატომთან). ასეთი დიდი რაოდენობის ბმები (8 ან 12 ატომით) არ შეიძლება ერთდროულად ლოკალიზდეს სივრცეში. კომუნიკაცია უნდა განხორციელდეს თითოეული ატომის გარე ელექტრონების რხევითი მოძრაობის რეზონანსის გამო, რის შედეგადაც ხდება ბროლის ყველა გარე ელექტრონის კოლექტივიზაცია ელექტრონული გაზის წარმოქმნით. ბევრ მეტალში საკმარისია აიღოთ თითო ელექტრონი თითოეული ატომიდან მეტალის ბმის შესაქმნელად. ეს არის ზუსტად ის, რაც შეინიშნება ლითიუმზე, რომელსაც აქვს მხოლოდ ერთი ელექტრონი გარე გარსში. ლითიუმის კრისტალი არის Li + იონების ბადე (ბურთები რადიუსით 0,068 ნმ), რომელიც გარშემორტყმულია ელექტრონული გაზით.

ბრინჯი. 16. სხვადასხვა სახის კრისტალური შეფუთვა: ა-ექვსკუთხა მჭიდრო შეფუთვა; ბ - სახეზე ორიენტირებული კუბური შეფუთვა; B-კუბური შეფუთვა.

არსებობს მსგავსება მეტალის და კოვალენტურ ბმებს შორის. ეს მდგომარეობს იმაში, რომ ორივე ტიპის ბმა დაფუძნებულია ვალენტური ელექტრონების სოციალიზაციაზე. თუმცა, კოვალენტური ბმა აკავშირებს მხოლოდ ორ მეზობელ ატომს და საერთო ელექტრონები ახლოს არიან დაკავშირებულ ატომებთან. მეტალის კავშირში რამდენიმე ატომი მონაწილეობს ვალენტური ელექტრონების სოციალიზაციაში.

ამრიგად, მეტალის ბმის კონცეფცია განუყოფლად არის დაკავშირებული ლითონების იდეასთან, როგორც დადებითად დამუხტული იონური ბირთვების ერთობლიობა, დიდი უფსკრულით იონებს შორის, რომლებიც სავსეა ელექტრონული გაზით, ხოლო მაკროსკოპულ დონეზე სისტემა რჩება ელექტრულად ნეიტრალური.

გარდა ზემოთ განხილული ქიმიური ბმების ტიპებისა, არსებობს სხვა სახის ბმები, რომლებიც ინტერმოლეკულურია: წყალბადის ბმა, ვან დერ ვაალსის ურთიერთქმედება, დონორ-მიმღები ურთიერთქმედება.

მოლეკულების დონორ-მიმღები ურთიერთქმედება

ერთი ატომის ორელექტრონული ღრუბლის და მეორის თავისუფალი ორბიტალის გამო კოვალენტური ბმის წარმოქმნის მექანიზმს დონორ-მიმღები ეწოდება. ატომს ან ნაწილაკს, რომელიც უზრუნველყოფს ორელექტრონულ ღრუბელს კომუნიკაციისთვის, ეწოდება დონორი. თავისუფალი ორბიტალის მქონე ატომს ან ნაწილაკს, რომელიც იღებს ამ ელექტრონულ წყვილს, ეწოდება მიმღები.

ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ძირითადი ტიპები. წყალბადის ბმა

ვალენტობით გაჯერებულ მოლეკულებს შორის, ნაწილაკების ზომას აღემატება დისტანციებზე, შეიძლება გამოჩნდეს მოლეკულური მიზიდულობის ელექტროსტატიკური ძალები. მათ ვან დერ ვაალის ძალებს უწოდებენ. ვან დერ ვაალსის ურთიერთქმედება ყოველთვის არსებობს მჭიდროდ განლაგებულ ატომებს შორის, მაგრამ მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მხოლოდ უფრო ძლიერი შემაკავშირებელი მექანიზმების არარსებობის შემთხვევაში. ეს სუსტი ურთიერთქმედება დამახასიათებელ ენერგიასთან 0,2 ევ/ატომი ხდება ნეიტრალურ ატომებსა და მოლეკულებს შორის. ურთიერთქმედების სახელწოდება ასოცირდება ვან დერ ვაალსის სახელთან, რადგან სწორედ მან გამოთქვა პირველი ვარაუდი, რომ მდგომარეობის განტოლება, გაზის მოლეკულებს შორის სუსტი ურთიერთქმედების გათვალისწინებით, აღწერს რეალური აირების თვისებებს ბევრად უკეთ, ვიდრე განტოლება. იდეალური გაზის მდგომარეობა. თუმცა, ამ მიმზიდველი ძალის ბუნება მხოლოდ 1930 წელს ლონდონმა ახსნა. ამჟამად ვან დერ ვაალის მიზიდულობას მიეკუთვნება შემდეგი სამი სახის ურთიერთქმედება: ორიენტაციის, ინდუქციური, დისპერსიული (ლონდონის ეფექტი). ვან დერ ვაალის მიზიდულობის ენერგია განისაზღვრება ორიენტაციის, ინდუქციის და დისპერსიული ურთიერთქმედებების ჯამით.

E int = E op + E ind + E disp (5).

ორიენტაციის ურთიერთქმედება (ან დიპოლ-დიპოლური ურთიერთქმედება) ვლინდება პოლარულ მოლეკულებს შორის, რომლებიც მიახლოებისას ერთმანეთისკენ მიმართავენ საპირისპირო პოლუსებით ისე, რომ მოლეკულების სისტემის პოტენციური ენერგია მინიმალური ხდება. რაც უფრო მნიშვნელოვანია ორიენტაციის ურთიერთქმედების ენერგია, მით უფრო დიდია μ მოლეკულების დიპოლური მომენტი და მით უფრო მცირეა l მანძილი მათ შორის:

E op \u003d - (μ 1 μ 2) 2 / (8π 2 ∙ε 0 ∙l 6) (6),

სადაც ε 0 არის ელექტრული მუდმივი.

ინდუქციური ურთიერთქმედება დაკავშირებულია მიმდებარე დიპოლებით მოლეკულების პოლარიზაციის პროცესებთან. რაც უფრო მნიშვნელოვანია, მით უფრო მაღალია არაპოლარული მოლეკულის α პოლარიზებადობა და მით უფრო დიდია პოლარული მოლეკულის μ დიპოლური მომენტი.

E ind \u003d - (αμ 2) / (8π 2 ∙ε 0 ∙l 6) (7).

არაპოლარული მოლეკულის α პოლარიზებადობას ეწოდება დეფორმაციის პოლარიზებადობა, რადგან ის დაკავშირებულია ნაწილაკების დეფორმაციასთან, ხოლო μ ახასიათებს ელექტრონული ღრუბლის და ბირთვების გადაადგილებას წინა პოზიციებთან შედარებით.

დისპერსიული ურთიერთქმედება (ლონდონის ეფექტი) ხდება ნებისმიერ მოლეკულაში, მიუხედავად მათი სტრუქტურისა და პოლარობისა. ელექტრონული ღრუბლისა და ბირთვების მუხტების სიმძიმის ცენტრების მყისიერი შეუსაბამობის გამო წარმოიქმნება მყისიერი დიპოლი, რომელიც იწვევს მყისიერ დიპოლებს სხვა ნაწილაკებში. მყისიერი დიპოლების მოძრაობა ხდება კოორდინირებული. შედეგად, მეზობელი ნაწილაკები განიცდიან ურთიერთმიზიდულობას. დისპერსიული ურთიერთქმედების ენერგია დამოკიდებულია იონიზაციის ენერგიაზე E I და α მოლეკულების პოლარიზებადობაზე.

E disp \u003d - (E I 1 ∙ E I 2) ∙ α 1 α 2 / (E I 1 + E I 2) l 6 (8).

წყალბადის ბმას აქვს შუალედური ხასიათი ვალენტურობასა და მოლეკულურ ურთიერთქმედებებს შორის. წყალბადის ბმის ენერგია დაბალია, 8-80 კჯ/მოლი, მაგრამ უფრო მაღალია ვიდრე ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედების ენერგია. წყალბადის ბმა დამახასიათებელია ისეთი სითხეებისთვის, როგორიცაა წყალი, ალკოჰოლი, მჟავები და განპირობებულია დადებითად პოლარიზებული წყალბადის ატომით. მცირე ზომა და შიდა ელექტრონების არარსებობა საშუალებას აძლევს წყალბადის ატომს, რომელიც იმყოფება ნებისმიერ ნაერთში სითხეში, შევიდეს დამატებით ურთიერთქმედებაში სხვა ან იგივე მოლეკულის უარყოფითად პოლარიზებულ ატომთან, რომელიც კოვალენტურად არ არის დაკავშირებული მასთან.

A δ- - H δ+ .... A δ- - H δ+.

ანუ არსებობს მოლეკულების ასოციაცია. მოლეკულების ასოციაცია იწვევს არასტაბილურობის შემცირებას, დუღილის წერტილის და აორთქლების სითბოს მატებას, სითხეების სიბლანტისა და დიელექტრიკული მუდმივის ზრდას.

წყალი განსაკუთრებით შესაფერისი ნივთიერებაა წყალბადის ბმის ფორმირებისთვის, რადგან მის მოლეკულას აქვს ორი წყალბადის ატომი და ორი მარტოხელა წყვილი ჟანგბადის ატომში. ეს იწვევს მოლეკულის მაღალ დიპოლურ მომენტს (μ D = 1,86 D) და ოთხი წყალბადის ბმის ფორმირების უნარს: ორი, როგორც პროტონის დონორი და ორი, როგორც პროტონის მიმღები.

(H 2 O .... N - O ... H 2 O) 2-ჯერ.

ექსპერიმენტებიდან ცნობილია, რომ მესამე და მომდევნო პერიოდის ელემენტების წყალბადის ნაერთების სერიაში მოლეკულური წონის ცვლილებით, დუღილის წერტილი იზრდება. თუ ეს ნიმუში გამოიყენება წყალზე, მაშინ მისი დუღილის წერტილი არ უნდა იყოს 100 0 C, არამედ 280 0 C. ეს წინააღმდეგობა ადასტურებს წყალბადის ბმის არსებობას წყალში.

ექსპერიმენტებმა აჩვენა, რომ მოლეკულური ასოციაციები წარმოიქმნება თხევად და განსაკუთრებით მყარ წყალში. ყინულს აქვს ოთხკუთხა ბროლის ბადე. ტეტრაედრის ცენტრში არის ერთი წყლის მოლეკულის ჟანგბადის ატომი, ოთხ წვეროზე არის მეზობელი მოლეკულების ჟანგბადის ატომები, რომლებიც დაკავშირებულია წყალბადის ბმებით უახლოეს მეზობლებთან. თხევად წყალში წყალბადის ბმები ნაწილობრივ დარღვეულია, მის სტრუქტურაში შეინიშნება დინამიური წონასწორობა მოლეკულებისა და თავისუფალ მოლეკულებს შორის.

ვალენტური კავშირის მეთოდი

ვალენტური ობლიგაციების, ანუ ლოკალიზებული ელექტრონული წყვილების თეორია ვარაუდობს, რომ მოლეკულაში ატომების თითოეული წყვილი იმართება ერთი ან მეტი საერთო ელექტრონული წყვილით. ვალენტური ბმების თეორიის წარმოდგენისას ქიმიური ბმა ლოკალიზებულია ორ ატომს შორის, ანუ არის ორცენტრიანი და ორელექტრონული.

ვალენტური ობლიგაციების მეთოდი ეფუძნება შემდეგ ძირითად დებულებებს:

ატომების ყოველი წყვილი მოლეკულაში იმართება ერთი ან მეტი საერთო ელექტრონული წყვილით;

ერთ კოვალენტურ ბმას წარმოქმნის ორი ელექტრონი ანტიპარალელური სპინებით, რომლებიც განლაგებულია შემაკავშირებელ ატომების ვალენტურ ორბიტალებში;

ბმის წარმოქმნისას, ელექტრონების ტალღური ფუნქციები ერთმანეთს ემთხვევა, რაც იწვევს ატომებს შორის ელექტრონების სიმკვრივის ზრდას და სისტემის მთლიანი ენერგიის შემცირებას;

„ქიმიური ბმა“ - გისოსის იონებად განადგურების ენერგია _ ეკოოლი = ურესი. MO მეთოდის ძირითადი დებულებები. ატომური AO-ს ტიპები გადახურვა. MO-ების შეკავშირება და გაფხვიერება ატომური ორბიტალების s და s pz და pz px და px კომბინაციით. H?C? C-H. ? - მოგერიების კოეფიციენტი. ქეფი =. აო. ქიმიური კავშირის ძირითადი თეორიები.

„ქიმიური ბმების ტიპები“ - იონური ბმის მქონე ნივთიერებები ქმნიან იონურ ბროლის გისოსს. ატომები. ელექტრონეგატიურობა. MOU ლიცეუმის №18 ქიმიის მასწავლებელი კალინინა L.A. იონები. მაგალითად: Na1+ და Cl1-, Li1+ და F1- Na1+ + Cl1- = Na(:Cl:) . თუ e - შეერთება - იონი უარყოფითად დამუხტულია. ატომურ ჩარჩოს აქვს მაღალი სიმტკიცე.

"მენდელეევის ცხოვრება" - 18 ივლისს დ.ი.მენდელეევმა დაამთავრა ტობოლსკის გიმნაზია. 1850 წლის 9 აგვისტო - 1855 წლის 20 ივნისი მთავარ პედაგოგიურ ინსტიტუტში სწავლისას. „თუ სახელები არ იცი, მაშინ საგნების ცოდნა მოკვდება“ კ.ლაინი. დ.ი.მენდელეევის ცხოვრება და მოღვაწეობა. ივან პავლოვიჩ მენდელეევი (1783 - 1847), მეცნიერის მამა. პერიოდული კანონის აღმოჩენა.

"ქიმიური ბმის ტიპები" - H3N. Al2O3. მატერიის სტრუქტურა. H2S. MgO. H2. კუ. MgS.CS2. I. ჩამოწერეთ ნივთიერებების ფორმულები: 1.გ კ.ნ.ს. 2.კ.პ.ს-თან. 3. ი.ს.-ით. კ.ნ.ს. NaF. C.K.P.S. განსაზღვრეთ ქიმიური ბმის ტიპი. მოლეკულებიდან რომელი შეესაბამება სქემას: A A ?

"მენდელეევი" - დობერეინერის ელემენტების ტრიადები. გაზები. მუშაობა. ცხოვრება და სამეცნიერო მიღწევა. ელემენტების პერიოდული სისტემა (გრძელი ფორმა). ნიულენდის კანონი ოქტავის შესახებ. სამეცნიერო საქმიანობა. გადაწყვეტილებები. ცხოვრების ახალი ეტაპი. მენდელეევის ელემენტების სისტემის მეორე ვერსია. ლ.მეიერის ელემენტების ცხრილის ნაწილი. პერიოდული კანონის აღმოჩენა (1869 წ.).

"მენდელეევის ცხოვრება და მოღვაწეობა" - ივან პავლოვიჩ მენდელეევი (1783 - 1847), მეცნიერის მამა. 1834 წელი, 27 იანვარი (6 თებერვალი) - დ.ი.მენდელეევი დაიბადა ციმბირში, ქალაქ ტობოლსკში. 1907 წლის 20 იანვარს (2 თებერვალი) დ.ი.მენდელეევი გარდაიცვალა გულის უკმარისობით. DI. მენედელეევი (სამხრეთ ყაზახეთის რეგიონი, ქალაქი შიმკენტი). მრეწველობა. 1849 წლის 18 ივლისს დ.ი.მენდელეევმა დაამთავრა ტობოლსკის გიმნაზია.

დავალება ნომერი 1

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ორი ნაერთი, რომლებშიც არის იონური ქიმიური ბმა.

• 1. Ca(ClO 2) 2
• 2. HClO 3
• 3.NH4Cl
• 4. HClO 4
• 5.Cl2O7

პასუხი: 13

უმეტეს შემთხვევაში, იონური ტიპის ბმის არსებობა ნაერთში შეიძლება განისაზღვროს იმით, რომ მისი სტრუქტურული ერთეულები ერთდროულად მოიცავს ტიპიური ლითონისა და არალითონის ატომებს.

ამის საფუძველზე დავადგინეთ, რომ არსებობს იონური ბმა ნაერთში ნომერი 1 - Ca(ClO 2) 2, რადგან მის ფორმულაში ჩანს ტიპიური კალციუმის ლითონის ატომები და არამეტალების ატომები - ჟანგბადი და ქლორი.

თუმცა, ამ სიაში აღარ არის ნაერთები, რომლებიც შეიცავს როგორც მეტალის, ასევე არამეტალის ატომებს.

დავალებაში მითითებულ ნაერთებს შორის არის ამონიუმის ქლორიდი, რომელშიც რეალიზებულია იონური ბმა ამონიუმის კატიონს NH 4 + და ქლორიდის იონს Cl− შორის.

დავალება ნომერი 2

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ორი ნაერთი, რომლებშიც ქიმიური ბმის ტიპი იგივეა, რაც ფტორის მოლეკულაში.

1) ჟანგბადი

2) აზოტის ოქსიდი (II)

3) წყალბადის ბრომიდი

4) ნატრიუმის იოდიდი

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 15

ფტორის მოლეკულა (F 2) შედგება ერთი არამეტალის ქიმიური ელემენტის ორი ატომისგან, ამიტომ ამ მოლეკულაში ქიმიური ბმა არის კოვალენტური არაპოლარული.

კოვალენტური არაპოლარული ბმა შეიძლება განხორციელდეს მხოლოდ არამეტალის ერთი და იგივე ქიმიური ელემენტის ატომებს შორის.

შემოთავაზებული ვარიანტებიდან მხოლოდ ჟანგბადს და ალმასს აქვს კოვალენტური არაპოლარული ტიპის ბმა. ჟანგბადის მოლეკულა არის დიატომური, შედგება არამეტალის ერთი ქიმიური ელემენტის ატომებისგან. ალმასს აქვს ატომური სტრუქტურა და მის სტრუქტურაში ნახშირბადის თითოეული ატომი, რომელიც არალითონია, დაკავშირებულია 4 სხვა ნახშირბადის ატომთან.

აზოტის ოქსიდი (II) არის ნივთიერება, რომელიც შედგება მოლეკულებისგან, რომლებიც წარმოიქმნება ორი განსხვავებული არამეტალის ატომებით. ვინაიდან სხვადასხვა ატომების ელექტრონეგატიურობა ყოველთვის განსხვავებულია, მოლეკულაში საერთო ელექტრონული წყვილი გადადის უფრო ელექტროუარყოფითი ელემენტისკენ, ამ შემთხვევაში ჟანგბადისკენ. ამრიგად, ბმა NO მოლეკულაში არის კოვალენტური პოლარული.

წყალბადის ბრომიდი ასევე შედგება დიატომური მოლეკულებისგან, რომლებიც შედგება წყალბადისა და ბრომის ატომებისგან. საერთო ელექტრონული წყვილი, რომელიც ქმნის H-Br კავშირს, გადადის უფრო ელექტროუარყოფით ბრომის ატომში. ქიმიური ბმა HBr მოლეკულაში ასევე კოვალენტური პოლარულია.

ნატრიუმის იოდიდი არის იონური ნივთიერება, რომელიც წარმოიქმნება ლითონის კატიონისა და იოდიდის ანიონის მიერ. ბმა NaI მოლეკულაში წარმოიქმნება ელექტრონის 3-დან გადაცემის გამო ს-ნატრიუმის ატომის ორბიტალები (ნატრიუმის ატომი იქცევა კატიონად) არასაკმარისად შევსებულ 5-მდე გვ-იოდის ატომის ორბიტალი (იოდის ატომი იქცევა ანიონად). ასეთ ქიმიურ კავშირს იონური ეწოდება.

დავალება ნომერი 3

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ორი ნივთიერება, რომელთა მოლეკულებს შორის წარმოიქმნება წყალბადის ბმები.

• 1. C 2 H 6
• 2.C2H5OH
• 3.H2O
• 4. CH 3 OCH 3
• 5. CH 3 COCH 3

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 23

ახსნა:

წყალბადის ბმები ხდება მოლეკულური სტრუქტურის ნივთიერებებში, რომლებშიც არის კოვალენტური ბმები H-O, H-N, H-F. იმათ. წყალბადის ატომის კოვალენტური ბმები სამი ქიმიური ელემენტის ატომებთან ყველაზე მაღალი ელექტრონეგატიურობით.

ამრიგად, ცხადია, მოლეკულებს შორის არის წყალბადის ბმები:

2) ალკოჰოლი

3) ფენოლები

4) კარბოქსილის მჟავები

5) ამიაკი

6) პირველადი და მეორადი ამინები

7) ჰიდროფთორმჟავა

დავალება ნომერი 4

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ორი ნაერთი იონური ქიმიური ბმის მქონე.

• 1. PCl 3
• 2.CO2
• 3.NaCl
• 4. H 2 S
• 5. MgO

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 35

ახსნა:

შემთხვევების აბსოლუტურ უმრავლესობაში შეიძლება დავასკვნათ, რომ ნაერთში არსებობს ბმის იონური ტიპი იმით, რომ ნივთიერების სტრუქტურული ერთეულების შემადგენლობა ერთდროულად მოიცავს ტიპიური ლითონისა და არამეტალის ატომებს.

ამის საფუძველზე, ჩვენ დავადგინეთ, რომ არსებობს იონური ბმა ნაერთების ნომერი 3 (NaCl) და 5 (MgO).

Შენიშვნა*

ზემოაღნიშნული მახასიათებლის გარდა, იონური ბმის არსებობა ნაერთში შეიძლება ითქვას, თუ მისი სტრუქტურული ერთეული შეიცავს ამონიუმის კატიონს (NH 4 +) ან მის ორგანულ ანალოგებს - ალკილამონიუმი RNH 3 +, დიალკილამონიუმი R 2 NH 2 +, ტრიალკილამონიუმის R 3 NH კათიონები + ან ტეტრაალკილამონიუმის R 4 N + , სადაც R არის ნახშირწყალბადის ზოგიერთი რადიკალი. მაგალითად, ბმის იონური ტიპი ხდება ნაერთში (CH 3) 4 NCl კატიონს (CH 3) 4 + და ქლორიდ იონს Cl - შორის.

დავალება ნომერი 5

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ერთი და იგივე ტიპის სტრუქტურის ორი ნივთიერება.

4) სუფრის მარილი

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 23

დავალება ნომერი 8

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ არამოლეკულური სტრუქტურის ორი ნივთიერება.

2) ჟანგბადი

3) თეთრი ფოსფორი

5) სილიციუმი

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 45

დავალება ნომერი 11

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ორი ნივთიერება, რომელთა მოლეკულებში არის ორმაგი ბმა ნახშირბადისა და ჟანგბადის ატომებს შორის.

3) ფორმალდეჰიდი

4) ძმარმჟავა

5) გლიცერინი

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 34

დავალება ნომერი 14

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ იონური ბმის მქონე ორი ნივთიერება.

1) ჟანგბადი

3) ნახშირბადის მონოქსიდი (IV)

4) ნატრიუმის ქლორიდი

5) კალციუმის ოქსიდი

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 45

დავალება ნომერი 15

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ორი ნივთიერება იმავე ტიპის ბროლის ბადით, როგორც ბრილიანტი.

1) სილიციუმის დიოქსიდი SiO 2

2) ნატრიუმის ოქსიდი Na 2 O

3) ნახშირბადის მონოქსიდი CO

4) თეთრი ფოსფორი P4

5) სილიკონი Si

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 15

დავალება ნომერი 20

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ორი ნივთიერება, რომელთა მოლეკულებში არის ერთი სამმაგი ბმა.

• 1. HCOOH
• 2.HCOH
• 3. C 2 H 4
• 4. N 2
• 5.C2H2

ჩაწერეთ არჩეული კავშირების ნომრები პასუხის ველში.

პასუხი: 45

ახსნა:

სწორი პასუხის საპოვნელად გამოვიტანოთ ნაერთების სტრუქტურული ფორმულები წარმოდგენილი სიიდან:

ამრიგად, ჩვენ ვხედავთ, რომ სამმაგი ბმა არსებობს აზოტისა და აცეტილენის მოლეკულებში. იმათ. სწორი პასუხები 45

დავალება ნომერი 21

შემოთავაზებული სიიდან აირჩიეთ ორი ნივთიერება, რომელთა მოლეკულებში არის კოვალენტური არაპოლარული ბმა.

ქიმიური კავშირის ერთიანი თეორია არ არსებობს; პირობითად, ქიმიური ბმა იყოფა კოვალენტად (ბმაის უნივერსალური ტიპი), იონური (კოვალენტური ბმის განსაკუთრებული შემთხვევა), მეტალად და წყალბადად.

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 ქიმიურად შეკრული მდგომარეობა, რომელშიც იქმნება ატომის სტაბილური ელექტრონული გარემო, მთლიანი ელექტრონის 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.