Opțiunea 1

1. Selectează elemente chimice-metale și notează simbolurile acestora: fosfor, calciu, bor, litiu, magneziu, azot.

2. Determinați elementul chimic cu circuitul electronic al atomului

3. Determinați tipul de legătură în substanțe: clorură de sodiu NaCl, hidrogen H₂, acid clorhidric HCl.

4. Desenați o schemă de formare a legăturilor pentru una dintre substanțele indicate în sarcina 3.

Opțiunea 2

1. Selectează elemente chimice nemetalice și notează simbolurile lor: sodiu, hidrogen, sulf, oxigen, aluminiu, carbon.

2. Notează schema structurii electronice a atomului de carbon.

3. Determinați tipul de legătură în substanțe: fluorură de sodiu NaF, clor Cl₂, fluorură de hidrogen HF.

4. Desenați o schemă de formare a legăturilor pentru două din cele 3 substanțe indicate în sarcină.

Opțiunea 3

1. Aranjați semnele elementelor chimice: Br, F, I, Cl în ordine crescătoare a proprietăților nemetalice. Explicați răspunsul.

2. Completează schema structurii electronice a atomului
Determinați elementul chimic, numărul de protoni și neutroni din nucleul atomului său.

3. Determinați tipurile de legături chimice și notați schemele de formare pentru substanțe: clorură de magneziu MgCl₂, fluor F₂, hidrogen sulfurat H₂S.

Opțiunea 4

1. Aranjați semnele elementelor chimice: Li, K, Na, Mg în ordinea creșterii proprietăților metalice. Explicați răspunsul.

2. După schema electronică a atomului determinați elementul chimic, numărul de protoni și neutroni din nucleul său.

3. Determinați tipul legăturii chimice și notați schemele de formare a acestora pentru substanțe: clorură de calciu CaCl₂, azot N₂, apă H₂O.

Învelișurile exterioare ale tuturor elementelor, cu excepția gazelor nobile, sunt NECOMPLETE și în procesul de interacțiune chimică sunt COMPLETATE.

O legătură chimică se formează datorită electronilor învelișurilor exterioare de electroni, dar se realizează în moduri diferite.

Există trei tipuri principale de legături chimice:

Legătura covalentă și varietățile sale: legătura covalentă polară și nepolară;

Legătură ionică;

Conexiune metalica.

Legătură ionică

O legătură chimică ionică este o legătură formată prin atracția electrostatică a cationilor către anioni.

O legătură ionică are loc între atomi care diferă brusc unul de celălalt în valorile electronegativității, astfel încât perechea de electroni care formează legătura este puternic deplasată către unul dintre atomi, astfel încât poate fi considerată ca aparținând atomului acestui element.

Electronegativitatea este capacitatea atomilor elementelor chimice de a atrage electronii proprii și ai altor oameni.

Natura legăturii ionice, structura și proprietățile compușilor ionici sunt explicate din punctul de vedere al teoriei electrostatice a legăturilor chimice.

Formarea cationilor: M 0 - n e - \u003d M n +

Formarea anionilor: HeM 0 + n e - \u003d HeM n-

De exemplu: 2Na 0 + Cl 2 0 = 2Na + Cl -

În timpul arderii sodiului metalic în clor, ca urmare a unei reacții redox, se formează cationi ai elementului puternic electropozitiv sodiu și anioni ai elementului puternic electronegativ clor.

Concluzie: între atomii metalici și nemetalici se formează o legătură chimică ionică, care diferă foarte mult ca electronegativitate.

De exemplu: CaF 2 KCl Na 2 O MgBr 2 etc.

Legături covalente nepolare și polare

O legătură covalentă este legarea atomilor cu ajutorul perechilor de electroni comuni (împărtășite între ei).

Legătură covalentă nepolară

Să luăm în considerare apariția unei legături nepolare covalente folosind exemplul formării unei molecule de hidrogen din doi atomi de hidrogen. Acest proces este deja o reacție chimică tipică, deoarece dintr-o substanță (hidrogen atomic) se formează o alta - hidrogen molecular. Un semn extern al „rentabilității” energetice a acestui proces este eliberarea unei cantități mari de căldură.

Învelișurile de electroni ale atomilor de hidrogen (cu câte un electron s pentru fiecare atom) se contopesc într-un nor de electroni comun (orbital molecular), unde ambii electroni „servesc” nucleele, indiferent dacă acest nucleu este „propriu” sau „străin”. Noul înveliș de electroni este similar cu învelișul de electroni completat al heliului gaz inert de doi electroni: 1s 2 .

În practică, se folosesc metode mai simple. De exemplu, chimistul american J. Lewis a propus în 1916 să desemneze electronii cu puncte lângă simbolurile elementelor. Un punct reprezintă un electron. În acest caz, formarea unei molecule de hidrogen din atomi se scrie după cum urmează:

Luați în considerare legarea a doi atomi de clor 17 Cl (sarcină nucleară Z = 17) într-o moleculă diatomică din punctul de vedere al structurii învelișurilor electronice ale clorului.

Nivelul electronic exterior al clorului conține s 2 + p 5 = 7 electroni. Deoarece electronii nivelurilor inferioare nu iau parte la interacțiunea chimică, notăm prin puncte doar electronii celui de-al treilea nivel exterior. Acești electroni exteriori (7 bucăți) pot fi aranjați sub forma a trei perechi de electroni și un electron nepereche.

După ce electronii neperechi ai doi atomi se combină într-o moleculă, se obține o nouă pereche de electroni:

În acest caz, fiecare dintre atomii de clor este înconjurat de electroni OCTETA. Acest lucru este ușor de văzut dacă încercuiți oricare dintre atomii de clor.

O legătură covalentă este formată numai de o pereche de electroni situată între atomi. Se numește pereche divizată. Perechile de electroni rămase sunt numite perechi singure. Ele umplu cojile și nu participă la legare.

Atomii formează legături chimice ca urmare a socializării unui astfel de număr de electroni încât să dobândească o configurație electronică similară cu configurația electronică completă a atomilor elementelor nobile.

Conform teoriei lui Lewis și al regulii octetului, legătura dintre atomi poate fi realizată nu neapărat de unul, ci și de două sau chiar trei perechi comune, dacă acest lucru este cerut de regula octetului. Astfel de legături se numesc legături duble și triple.

De exemplu, oxigenul poate forma o moleculă diatomică cu un octet de electroni pentru fiecare atom numai atunci când două perechi comune sunt plasate între atomi:

Atomii de azot (2s 2 2p 3 pe ultimul înveliș) se leagă și ei într-o moleculă diatomică, dar pentru a organiza un octet de electroni, trebuie să aranjeze trei perechi împărțite între ei:

Concluzie: o legătură covalentă nepolară are loc între atomi cu aceeași electronegativitate, adică între atomii unui element chimic - un nemetal.

De exemplu: în molecule H 2 Cl 2 N 2 P 4 Br 2 - o legătură covalentă nepolară.

legătură covalentă

O legătură covalentă polară ocupă o poziție intermediară între o legătură pur covalentă și o legătură ionică. La fel ca ionic, poate apărea doar între doi atomi de tipuri diferite.

Ca exemplu, luați în considerare formarea apei în reacția dintre atomii de hidrogen (Z = 1) și oxigen (Z = 8). Pentru a face acest lucru, este convenabil să scrieți mai întâi formulele electronice pentru învelișurile exterioare de hidrogen (1s 1) și oxigen (...2s 2 2p 4).

Se pare că pentru aceasta este necesar să luați exact doi atomi de hidrogen pe atom de oxigen. Cu toate acestea, natura este de așa natură încât proprietățile acceptoare ale atomului de oxigen sunt mai mari decât cele ale atomului de hidrogen (motivele pentru aceasta vor fi discutate puțin mai târziu). Prin urmare, perechile de electroni de legare din formula Lewis pentru apă sunt ușor deplasate către nucleul atomului de oxigen. Legătura din molecula de apă este covalentă polară, iar sarcinile parțiale pozitive și negative apar pe atomi.

Concluzie: o legătură polară covalentă are loc între atomi cu electronegativitate diferită, adică între atomi de diferite elemente chimice - nemetale.

De exemplu: în molecule HCI, H 2 S, NH 3, P 2 O 5, CH 4 - o legătură polară covalentă.

Formule structurale

În prezent, se obișnuiește să se înfățișeze perechi de electroni (adică legături chimice) între atomi cu liniuțe.Fiecare liniuță este o pereche divizată de electroni. În acest caz, moleculele deja familiare arată astfel:

Formulele cu liniuțe între atomi se numesc formule structurale. Mai des, în formulele structurale, perechile singure de electroni nu sunt reprezentate.

Formulele structurale sunt foarte bune pentru a descrie molecule: ele arată clar cum sunt interconectați atomii, în ce ordine, prin ce legături.

O pereche de electroni de legătură în formulele Lewis este aceeași cu o singură liniuță în formulele structurale.

Legăturile duble și triple au un nume comun - legături multiple. De asemenea, se spune că molecula de azot are un ordin de legătură de trei. Într-o moleculă de oxigen, ordinea legăturilor este două. Ordinea legăturilor în moleculele de hidrogen și clor este aceeași. Hidrogenul și clorul nu mai au o legătură multiplă, ci simplă.

Ordinea legăturilor este numărul de perechi partajate între doi atomi legați. Ordinea comunicării de mai sus de trei nu are loc.

Nu există o teorie unificată a legăturii chimice; legătura chimică este împărțită condiționat în covalente (tip universal de legătură), ionică (un caz special de legătură covalentă), metalică și hidrogen.

legătură covalentă

Formarea unei legături covalente este posibilă prin trei mecanisme: schimb, donor-acceptor și dativ (Lewis).

Conform mecanism de schimb formarea unei legături covalente are loc datorită socializării perechilor de electroni comuni. În acest caz, fiecare atom tinde să dobândească un înveliș de gaz inert, adică. obțineți nivelul de energie exterioară finalizat. Formarea unei legături chimice de tip schimb este descrisă folosind formulele Lewis, în care fiecare electron de valență al unui atom este reprezentat prin puncte (Fig. 1).

Orez. 1 Formarea unei legături covalente în molecula de HCl prin mecanismul de schimb

Odată cu dezvoltarea teoriei structurii atomului și a mecanicii cuantice, formarea unei legături covalente este reprezentată ca o suprapunere a orbitalilor electronici (Fig. 2).

Orez. 2. Formarea unei legături covalente datorită suprapunerii norilor de electroni

Cu cât suprapunerea orbitalilor atomici este mai mare, cu atât legătura este mai puternică, cu atât lungimea legăturii este mai mică și energia acesteia este mai mare. O legătură covalentă poate fi formată prin suprapunerea diferiților orbitali. Ca urmare a suprapunerii orbitalilor s-s, s-p, precum și a orbitalilor d-d, p-p, d-p de către lobii laterali, se formează o legătură. Perpendicular pe linia care leagă nucleele a 2 atomi, se formează o legătură. Legăturile una și una sunt capabile să formeze o legătură covalentă multiplă (dublă), caracteristică substanțelor organice din clasa alchenelor, alcadienelor etc. Legăturile una și două formează o legătură covalentă multiplă (triplă), caracteristică organicului substanțe din clasa alchinelor (acetilene).

Formarea unei legături covalente mecanism donor-acceptor luați în considerare exemplul cationului de amoniu:

NH3 + H+ = NH4+

7 N 1s 2 2s 2 2p 3

Atomul de azot are o pereche de electroni liberă (electroni care nu sunt implicați în formarea legăturilor chimice în interiorul moleculei), iar cationul de hidrogen are un orbital liber, deci sunt donor și, respectiv, acceptor de electroni.

Să luăm în considerare mecanismul dativ al formării unei legături covalente folosind exemplul unei molecule de clor.

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

Atomul de clor are atât o pereche de electroni liberă, cât și orbiti liberi, prin urmare, poate prezenta proprietățile atât ale unui donor, cât și ale unui acceptor. Prin urmare, atunci când se formează o moleculă de clor, un atom de clor acționează ca donor, iar celălalt ca acceptor.

Principal caracteristicile legăturii covalente sunt: ​​saturația (legăturile saturate se formează atunci când un atom își atașează atât de mulți electroni cât îi permit capabilitățile sale de valență; legăturile nesaturate se formează atunci când numărul de electroni atașați este mai mic decât capacitățile de valență ale atomului); directivitate (această valoare este asociată cu geometria moleculei și conceptul de „unghi de valență” - unghiul dintre legături).

Legătură ionică

Nu există compuși cu o legătură ionică pură, deși aceasta este înțeleasă ca o astfel de stare a atomilor legată chimic în care se creează un mediu electronic stabil al atomului odată cu tranziția completă a densității totale de electroni la un atom al unui element mai electronegativ. . Legătura ionică este posibilă numai între atomii elementelor electronegative și electropozitive care se află în starea de ioni încărcați opus - cationi și anioni.

DEFINIȚIE

Ion numite particule încărcate electric formate prin detașarea sau atașarea unui electron la un atom.

La transferul unui electron, atomii metalelor și nemetalelor tind să formeze o configurație stabilă a învelișului de electroni în jurul nucleului lor. Un atom nemetalic creează un înveliș al gazului inert ulterior în jurul miezului său, iar un atom de metal creează un înveliș al gazului inert anterior (Fig. 3).

Orez. 3. Formarea unei legături ionice folosind exemplul unei molecule de clorură de sodiu

Moleculele în care există o legătură ionică în formă pură se găsesc în starea de vapori a unei substanțe. Legătura ionică este foarte puternică, în legătură cu aceasta, substanțele cu această legătură au un punct de topire ridicat. Spre deosebire de legăturile covalente, legăturile ionice nu se caracterizează prin directivitate și saturație, deoarece câmpul electric creat de ioni acționează în mod egal asupra tuturor ionilor datorită simetriei sferice.

legătură metalică

O legătură metalică se realizează numai în metale - aceasta este o interacțiune care ține atomii de metal într-o singură rețea. Doar electronii de valență ai atomilor de metal, care aparțin întregului său volum, participă la formarea legăturii. În metale, electronii sunt desprinși în mod constant de atomi, care se mișcă în întreaga masă a metalului. Atomii de metal, lipsiți de electroni, se transformă în ioni încărcați pozitiv, care tind să ia electronii în mișcare către ei. Acest proces continuu formează așa-numitul „gaz de electroni” în interiorul metalului, care leagă ferm toți atomii de metal împreună (Fig. 4).

Legătura metalică este puternică, prin urmare, metalele se caracterizează printr-un punct de topire ridicat, iar prezența unui „gaz de electroni” conferă metalelor maleabilitate și ductilitate.

legătură de hidrogen

O legătură de hidrogen este o interacțiune intermoleculară specifică, deoarece apariția și rezistența sa depind de natura chimică a substanței. Se formează între molecule în care un atom de hidrogen este legat de un atom cu electronegativitate mare (O, N, S). Apariția unei legături de hidrogen depinde de două motive, în primul rând, atomul de hidrogen asociat cu un atom electronegativ nu are electroni și poate fi introdus cu ușurință în norii de electroni ai altor atomi, iar în al doilea rând, având un orbital s de valență, hidrogenul. atomul este capabil să accepte o pereche de electroni a unui atom electronegativ și să formeze o legătură cu acesta prin mecanismul donor-acceptor.

legătură chimică

Toate interacțiunile care conduc la unificarea particulelor chimice (atomi, molecule, ioni etc.) în substanțe sunt împărțite în legături chimice și legături intermoleculare (interacțiuni intermoleculare).

legături chimice- se leagă direct între atomi. Există legături ionice, covalente și metalice.

Legături intermoleculare- legături între molecule. Acestea sunt o legătură de hidrogen, o legătură ion-dipol (datorită formării acestei legături, de exemplu, are loc formarea unei învelișuri de hidratare de ioni), o legătură dipol-dipol (datorită formării acestei legături, molecule de substanțele polare sunt combinate, de exemplu, în acetonă lichidă) etc.

Legătură ionică- o legătură chimică formată din cauza atracției electrostatice a ionilor cu încărcare opusă. În compușii binari (compuși din două elemente), se formează atunci când dimensiunile atomilor care sunt legați diferă foarte mult între ele: unii atomi sunt mari, alții sunt mici - adică unii atomi cedau cu ușurință electroni, în timp ce alții tind să acceptați-le (de obicei, aceștia sunt atomi de elemente care formează metale tipice și atomi de elemente care formează nemetale tipice); electronegativitatea unor astfel de atomi este de asemenea foarte diferită.
Legătura ionică este nedirecțională și nesaturabilă.

legătură covalentă- o legătură chimică care apare datorită formării unei perechi comune de electroni. O legătură covalentă se formează între atomi mici cu raze identice sau apropiate. O condiție necesară este prezența electronilor nepereche în ambii atomi legați (mecanismul de schimb) sau o pereche neîmpărtășită într-un atom și un orbital liber în altul (mecanismul donor-acceptor):

A)	H + H H:H	H-H	H2	(o pereche comună de electroni; H este univalent);
b)		NN	N 2	(trei perechi comune de electroni; N este trivalent);
în)		H-F	HF	(o pereche comună de electroni; H și F sunt univalenți);
G)			NH4+	(patru perechi de electroni comune; N este tetravalent)

În funcție de numărul de perechi de electroni comuni, legăturile covalente sunt împărțite în
• simplu (singur)- o pereche de electroni
• dubla- două perechi de electroni
• triplu- trei perechi de electroni.

Legăturile duble și triple se numesc legături multiple.

În funcție de distribuția densității electronice între atomii legați, legătura covalentă este împărțită în nepolarși polar. Între atomi identici se formează o legătură nepolară, între atomi diferiți se formează o legătură polară.

Electronegativitatea- o măsură a capacității unui atom dintr-o substanță de a atrage perechi de electroni comuni.
Perechile de electroni de legături polare sunt polarizate către mai multe elemente electronegative. Însăși deplasarea perechilor de electroni se numește polarizare a legăturilor. Sarcinile parțiale (excesul) formate în timpul polarizării sunt notate cu + și -, de exemplu: .

În funcție de natura suprapunerii norilor de electroni („orbitali”), legătura covalentă este împărțită în -legatură și -legatură.
- Legătura se formează datorită suprapunerii directe a norilor de electroni (de-a lungul liniei drepte care leagă nucleii atomilor), - legătura - datorită suprapunerii laterale (pe ambele părți ale planului în care se află nucleii atomilor).

O legătură covalentă este direcțională și saturabilă, precum și polarizabilă.
Pentru a explica și prezice direcția reciprocă a legăturilor covalente, este utilizat un model de hibridizare.

Hibridizarea orbitalilor atomici și a norilor de electroni- presupusa aliniere a orbitalilor atomici în energie și a norilor de electroni în formă în timpul formării legăturilor covalente de către un atom.
Cele mai comune trei tipuri de hibridizare sunt: sp-, sp 2 și sp 3 - hibridizare. De exemplu:
sp-hibridare - în molecule C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (structură liniară);
sp 2-hibridare - în molecule C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (formă triunghiulară plată);
sp 3-hibridare - în molecule CCl 4, SiH 4, CH 4 (forma tetraedrică); NH3 (forma piramidală); H 2 O (forma colțului).

conexiune metalica- o legătură chimică formată ca urmare a socializării electronilor de valență ai tuturor atomilor legați ai unui cristal metalic. Ca urmare, se formează un singur nor de electroni al cristalului, care este ușor deplasat sub acțiunea tensiunii electrice - de unde conductivitatea electrică ridicată a metalelor.
O legătură metalică se formează atunci când atomii legați sunt mari și, prin urmare, tind să doneze electroni. Substanțe simple cu o legătură metalică - metale (Na, Ba, Al, Cu, Au etc.), substanțe complexe - compuși intermetalici (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8 etc.).
Legătura metalică nu are direcționalitate de saturație. De asemenea, se păstrează în topituri de metal.

legătură de hidrogen- o legătură intermoleculară formată ca urmare a acceptării parțiale a unei perechi de electroni ai unui atom foarte electronegativ de către un atom de hidrogen cu o sarcină parțială pozitivă mare. Se formează atunci când într-o moleculă există un atom cu o pereche de electroni singuratică și electronegativitate mare (F, O, N), iar în cealaltă există un atom de hidrogen legat printr-o legătură puternic polară cu unul dintre acești atomi. Exemple de legături de hidrogen intermoleculare:

H—O—H ··· OH2, H—O—H ··· NH3, H—O—H ··· F—H, H—F ··· H—F.

Legăturile de hidrogen intramoleculare există în moleculele de polipeptide, acizi nucleici, proteine ​​etc.

O măsură a puterii oricărei legături este energia legăturii.
Energie legată este energia necesară pentru a rupe o legătură chimică dată într-un mol de substanță. Unitatea de măsură este 1 kJ/mol.

Energiile legăturilor ionice și covalente sunt de același ordin, energia legăturii de hidrogen este cu un ordin de mărime mai mică.

Energia unei legături covalente depinde de mărimea atomilor legați (lungimea legăturii) și de multiplicitatea legăturii. Cu cât atomii sunt mai mici și multiplicitatea legăturii este mai mare, cu atât energia acesteia este mai mare.

Energia legăturii ionice depinde de mărimea ionilor și de sarcinile acestora. Cu cât ionii sunt mai mici și cu cât sarcina lor este mai mare, cu atât energia de legare este mai mare.

Structura materiei

În funcție de tipul de structură, toate substanțele sunt împărțite în molecularși nemolecular. Substanțele moleculare predomină printre substanțele organice, în timp ce substanțele nemoleculare predomină printre substanțele anorganice.

După tipul de legătură chimică, substanțele se împart în substanțe cu legături covalente, substanțe cu legături ionice (substanțe ionice) și substanțe cu legături metalice (metale).

Substanțele cu legături covalente pot fi moleculare sau nemoleculare. Acest lucru le afectează în mod semnificativ proprietățile fizice.

Substanțele moleculare constau din molecule interconectate prin legături intermoleculare slabe, acestea includ: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 și alte substanțe simple; CO 2 , SO 2 , N 2 O 5 , H 2 O, HCl, HF, NH 3 , CH 4 , C 2 H 5 OH, polimeri organici și multe alte substanțe. Aceste substanțe nu au rezistență mare, au puncte de topire și de fierbere scăzute, nu conduc electricitatea, unele dintre ele sunt solubile în apă sau alți solvenți.

Substanțele nemoleculare cu legături covalente sau substanțele atomice (diamantul, grafitul, Si, SiO 2 , SiC și altele) formează cristale foarte puternice (grafitul stratificat este o excepție), sunt insolubile în apă și alți solvenți, au punct de topire și fierbere ridicat. puncte, majoritatea nu conduc curentul electric (cu excepția grafitului, care are conductivitate electrică și a semiconductorilor - siliciu, germaniu etc.)

Toate substanțele ionice sunt în mod natural nemoleculare. Acestea sunt substanțe solide refractare ale căror soluții și topituri conduc curentul electric. Multe dintre ele sunt solubile în apă. Trebuie remarcat faptul că în substanțele ionice, ale căror cristale sunt formate din ioni complecși, există și legături covalente, de exemplu: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 + )(NO 3-), etc. Atomii care formează ionii complecși sunt legați prin legături covalente.

Metale (substanțe cu o legătură metalică) foarte diverse în proprietăţile lor fizice. Printre acestea se numără metalele lichide (Hg), foarte moi (Na, K) și foarte dure (W, Nb).

Proprietățile fizice caracteristice ale metalelor sunt conductivitatea lor electrică ridicată (spre deosebire de semiconductori, aceasta scade odată cu creșterea temperaturii), capacitatea ridicată de căldură și ductilitatea (pentru metalele pure).

În stare solidă, aproape toate substanțele sunt compuse din cristale. După tipul de structură și tipul de legătură chimică, cristalele („rețele cristaline”) sunt împărțite în atomic(cristale de substanțe nemoleculare cu o legătură covalentă), ionic(cristale de substanțe ionice), molecular(cristale de substanțe moleculare cu legătură covalentă) și metal(cristale de substanțe cu legătură metalică).

Sarcini și teste pe tema „Tema 10. „Legătura chimică. Structura materiei.”

• Tipuri de legături chimice - Structura materiei clasa 8–9

  Lecții: 2 Teme: 9 Teste: 1