Ang metallic bond ay isang multicenter bond na umiiral sa mga metal at ang kanilang mga haluang metal sa pagitan ng mga positibong sisingilin na mga ion at valence electron, na karaniwan sa lahat ng mga ion at malayang gumagalaw sa pamamagitan ng kristal.

Mayroon silang maliit na bilang ng mga valence electron at mababang ionization. Ang mga electron na ito, dahil sa malaking radii ng mga atomo ng metal, ay medyo mahinang nakagapos sa kanilang nuclei at madaling humiwalay sa kanila at maging karaniwan sa buong metal na kristal. Bilang resulta, lumalabas ang mga metal na ions na may positibong charge at isang electron gas sa metal crystal lattice - isang set ng mga mobile electron na malayang gumagalaw sa paligid ng metal na kristal.

Bilang resulta, ang metal ay isang serye ng mga positibong ion na naisalokal sa ilang mga posisyon, at isang malaking bilang ng mga electron na medyo malayang gumagalaw sa larangan ng mga positibong sentro. Ang spatial na istraktura ng mga metal ay isang kristal, na maaaring kinakatawan bilang isang cell na may positibong sisingilin na mga ion sa mga node, na nalubog sa isang negatibong sisingilin na electron gas. Ang lahat ng mga atom ay nag-donate ng kanilang mga valence electron sa pagbuo ng isang electron gas; malaya silang gumagalaw sa loob ng kristal nang hindi sinisira ang chemical bond.

Ang teorya ng libreng paggalaw ng mga electron sa kristal na sala-sala ng mga metal ay eksperimento na nakumpirma ng karanasan nina Tolman at Stewart (noong 1916): sa panahon ng isang matalim na pagbabawas ng bilis ng isang dati nang hindi nalilikot na coil na may isang wire ng sugat, ang mga libreng electron ay patuloy na gumagalaw sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw. para sa ilang oras, at sa oras na ito ang ammeter na kasama sa circuit coils, nakarehistro ang salpok ng electric current.

Mga uri ng mga modelo ng metal bond

Ang mga palatandaan ng isang metal na bono ay ang mga sumusunod na katangian:

1. Multielectronicity, dahil ang lahat ng valence electron ay lumahok sa pagbuo ng isang metal na bono;
2. Multicenter, o delocalization - ang isang bono ay nag-uugnay nang sabay-sabay sa isang malaking bilang ng mga atom na nakapaloob sa isang metal na kristal;
3. Isotropy, o non-directionality - dahil sa walang harang na paggalaw ng electron gas sa lahat ng direksyon nang sabay-sabay, ang metallic bond ay spherically symmetrical.

Ang mga metal na kristal ay pangunahing bumubuo ng tatlong uri ng mga kristal na sala-sala, gayunpaman, ang ilang mga metal, depende sa temperatura, ay maaaring may iba't ibang mga istraktura.

Mga kristal na sala-sala ng mga metal: a) cubic face-centered (Cu, Au, Ag, Al); b) cubic body-centered (Li, Na, Ba, Mo, W, V); c) heksagonal (Mg, Zn, Ti, Cd, Cr)

Ang isang metal na bono ay umiiral sa mga kristal at natutunaw ng lahat ng mga metal at haluang metal. Sa dalisay nitong anyo, ito ay katangian ng alkali at alkaline na mga metal na lupa. Sa transition d-metal, ang bono sa pagitan ng mga atom ay bahagyang covalent.

163120 0

Ang bawat atom ay may tiyak na bilang ng mga electron.

Ang pagpasok sa mga reaksiyong kemikal, ang mga atom ay nag-donate, nakakakuha, o nakikipag-socialize ng mga electron, na umaabot sa pinaka-matatag na pagsasaayos ng elektroniko. Ang pagsasaayos na may pinakamababang enerhiya ay ang pinaka-matatag (tulad ng sa noble gas atoms). Ang pattern na ito ay tinatawag na "octet rule" (Fig. 1).

kanin. isa.

Nalalapat ang panuntunang ito sa lahat mga uri ng koneksyon. Ang mga elektronikong bono sa pagitan ng mga atomo ay nagpapahintulot sa kanila na bumuo ng mga matatag na istruktura, mula sa pinakasimpleng mga kristal hanggang sa mga kumplikadong biomolecules na kalaunan ay bumubuo ng mga buhay na sistema. Naiiba sila sa mga kristal sa kanilang tuluy-tuloy na metabolismo. Gayunpaman, maraming mga reaksiyong kemikal ang nagpapatuloy ayon sa mga mekanismo elektronikong paglipat, na may mahalagang papel sa mga proseso ng enerhiya sa katawan.

Ang kemikal na bono ay isang puwersa na nagtataglay ng dalawa o higit pang mga atomo, ion, molekula, o anumang kumbinasyon ng mga ito..

Ang likas na katangian ng kemikal na bono ay pangkalahatan: ito ay isang electrostatic na puwersa ng atraksyon sa pagitan ng mga negatibong sisingilin na mga electron at positibong sisingilin na nuclei, na tinutukoy ng pagsasaayos ng mga electron sa panlabas na shell ng mga atomo. Ang kakayahan ng isang atom na bumuo ng mga bono ng kemikal ay tinatawag valence, o estado ng oksihenasyon. Ang konsepto ng mga electron ng valence- mga electron na bumubuo ng mga kemikal na bono, iyon ay, ang mga matatagpuan sa pinaka mataas na enerhiya na mga orbital. Alinsunod dito, ang panlabas na shell ng isang atom na naglalaman ng mga orbital na ito ay tinatawag shell ng valence. Sa kasalukuyan, hindi sapat na ipahiwatig ang pagkakaroon ng isang bono ng kemikal, ngunit kinakailangan upang linawin ang uri nito: ionic, covalent, dipole-dipole, metallic.

Ang unang uri ng koneksyon ayionic koneksyon

Ayon sa elektronikong teorya ng valency ni Lewis at Kossel, ang mga atomo ay maaaring makamit ang isang matatag na pagsasaayos ng elektroniko sa dalawang paraan: una, sa pamamagitan ng pagkawala ng mga electron, pagiging mga kasyon, pangalawa, ang pagkuha sa kanila, nagiging anion. Bilang resulta ng paglipat ng elektron, dahil sa electrostatic na puwersa ng pagkahumaling sa pagitan ng mga ion na may mga singil ng kabaligtaran na tanda, nabuo ang isang kemikal na bono, na tinatawag na Kossel " electrovalent(tinatawag na ngayon ionic).

Sa kasong ito, ang mga anion at cation ay bumubuo ng isang matatag na pagsasaayos ng elektroniko na may puno na panlabas na shell ng elektron. Ang mga tipikal na ionic bond ay nabuo mula sa mga cation ng T at II na mga grupo ng periodic system at mga anion ng mga non-metallic na elemento ng mga grupo VI at VII (16 at 17 subgroups - ayon sa pagkakabanggit, chalcogens at halogens). Ang mga bono sa mga ionic compound ay unsaturated at non-directional, kaya pinananatili nila ang posibilidad ng electrostatic na pakikipag-ugnayan sa iba pang mga ion. Sa fig. Ang 2 at 3 ay nagpapakita ng mga halimbawa ng mga ionic bond na naaayon sa modelo ng paglilipat ng elektron ng Kossel.

kanin. 2.

kanin. 3. Ionic bond sa sodium chloride (NaCl) molecule

Dito angkop na alalahanin ang ilan sa mga katangian na nagpapaliwanag sa pag-uugali ng mga sangkap sa kalikasan, sa partikular, upang isaalang-alang ang konsepto ng mga acid at bakuran.

Ang mga may tubig na solusyon ng lahat ng mga sangkap na ito ay mga electrolyte. Nagbabago sila ng kulay sa iba't ibang paraan. mga tagapagpahiwatig. Ang mekanismo ng pagkilos ng mga tagapagpahiwatig ay natuklasan ni F.V. Ostwald. Ipinakita niya na ang mga tagapagpahiwatig ay mahina acids o base, ang kulay ng kung saan sa undissociated at dissociated estado ay naiiba.

Ang mga base ay maaaring neutralisahin ang mga acid. Hindi lahat ng base ay natutunaw sa tubig (halimbawa, ilang mga organikong compound na hindi naglalaman ng -OH na mga grupo ay hindi matutunaw, sa partikular, triethylamine N (C 2 H 5) 3); ang mga natutunaw na base ay tinatawag alkalis.

Ang mga may tubig na solusyon ng mga acid ay pumapasok sa mga katangiang reaksyon:

a) na may mga metal oxide - na may pagbuo ng asin at tubig;

b) na may mga metal - na may pagbuo ng asin at hydrogen;

c) na may carbonates - na may pagbuo ng asin, CO 2 at H 2 O.

Ang mga katangian ng mga acid at base ay inilalarawan ng ilang mga teorya. Alinsunod sa teorya ng S.A. Arrhenius, isang acid ay isang sangkap na naghihiwalay upang bumuo ng mga ion H+ , habang ang base ay bumubuo ng mga ion SIYA BA- . Ang teoryang ito ay hindi isinasaalang-alang ang pagkakaroon ng mga organikong base na walang hydroxyl group.

Naaayon sa proton Ang teorya ni Bronsted at Lowry, ang acid ay isang sangkap na naglalaman ng mga molekula o ion na nag-aabuloy ng mga proton ( mga donor proton), at ang base ay isang sangkap na binubuo ng mga molekula o ion na tumatanggap ng mga proton ( mga tumatanggap mga proton). Tandaan na sa mga may tubig na solusyon, ang mga hydrogen ions ay umiiral sa isang hydrated form, iyon ay, sa anyo ng mga hydronium ions. H3O+ . Ang teoryang ito ay naglalarawan ng mga reaksyon hindi lamang sa tubig at hydroxide ions, ngunit natupad din sa kawalan ng isang solvent o may isang non-aqueous solvent.

Halimbawa, sa reaksyon sa pagitan ng ammonia NH 3 (mahinang base) at hydrogen chloride sa yugto ng gas, nabuo ang solidong ammonium chloride, at sa isang equilibrium na pinaghalong dalawang sangkap ay palaging may 4 na particle, dalawa sa mga ito ay mga acid, at ang iba pang dalawa ay mga base:

Ang equilibrium mixture na ito ay binubuo ng dalawang conjugated na pares ng mga acid at base:

1)NH 4+ at NH 3

2) HCl at Cl ‑

Dito, sa bawat conjugated na pares, ang acid at base ay naiiba ng isang proton. Ang bawat acid ay may conjugate base. Ang isang malakas na acid ay may mahinang conjugate base, at isang mahinang acid ay may isang malakas na conjugate base.

Ginagawang posible ng teoryang Bronsted-Lowry na ipaliwanag ang natatanging papel ng tubig para sa buhay ng biosphere. Ang tubig, depende sa sangkap na nakikipag-ugnayan dito, ay maaaring magpakita ng mga katangian ng alinman sa acid o base. Halimbawa, sa mga reaksyon sa may tubig na solusyon ng acetic acid, ang tubig ay isang base, at sa may tubig na solusyon ng ammonia, ito ay isang acid.

1) CH 3 COOH + H 2 O ↔ H 3 O + + CH 3 SOO- . Dito ang molekula ng acetic acid ay nagbibigay ng isang proton sa molekula ng tubig;

2) NH3 + H 2 O ↔ NH4 + + SIYA BA- . Dito tinatanggap ng molekula ng ammonia ang isang proton mula sa molekula ng tubig.

Kaya, ang tubig ay maaaring bumuo ng dalawang conjugated na pares:

1) H 2 O(acid) at SIYA BA- (conjugate base)

2) H 3 O+ (acid) at H 2 O(conjugate base).

Sa unang kaso, ang tubig ay nag-donate ng isang proton, at sa pangalawa, tinatanggap ito.

Ang ganitong pag-aari ay tinatawag amphiprotonity. Ang mga sangkap na maaaring tumugon bilang parehong mga acid at base ay tinatawag amphoteric. Ang ganitong mga sangkap ay madalas na matatagpuan sa kalikasan. Halimbawa, ang mga amino acid ay maaaring bumuo ng mga asin na may parehong mga acid at base. Samakatuwid, ang mga peptide ay madaling bumubuo ng mga compound ng koordinasyon na may mga metal ions na naroroon.

Kaya, ang katangian ng isang ionic bond ay ang kumpletong pag-aalis ng isang bungkos ng mga nagbubuklod na electron sa isa sa mga nuclei. Nangangahulugan ito na mayroong isang rehiyon sa pagitan ng mga ion kung saan ang density ng elektron ay halos zero.

Ang pangalawang uri ng koneksyon aycovalent koneksyon

Ang mga atom ay maaaring bumuo ng matatag na mga pagsasaayos ng elektroniko sa pamamagitan ng pagbabahagi ng mga electron.

Ang gayong bono ay nabubuo kapag ang isang pares ng mga electron ay ibinahagi nang paisa-isa. mula sa bawat isa atom. Sa kasong ito, ang mga socialized bond electron ay ibinahagi nang pantay sa mga atomo. Ang isang halimbawa ng covalent bond ay homonuclear diatomic H molekula 2 , N 2 , F 2. Ang mga allotropes ay may parehong uri ng bono. O 2 at ozone O 3 at para sa isang polyatomic molecule S 8 at gayundin mga molekulang heteronuklear hydrogen chloride HCl, carbon dioxide CO 2, mitein CH 4, ethanol Sa 2 H 5 SIYA BA, sulfur hexafluoride SF 6, acetylene Sa 2 H 2. Ang lahat ng mga molekulang ito ay may parehong karaniwang mga electron, at ang kanilang mga bono ay puspos at nakadirekta sa parehong paraan (Larawan 4).

Para sa mga biologist, mahalaga na ang covalent radii ng mga atom sa doble at triple na mga bono ay nabawasan kumpara sa isang solong bono.

kanin. 4. Covalent bond sa Cl 2 molecule.

Ang mga ionic at covalent na uri ng mga bono ay dalawang naglilimita sa mga kaso ng maraming umiiral na mga uri ng mga kemikal na bono, at sa pagsasagawa, karamihan sa mga bono ay intermediate.

Ang mga compound ng dalawang elemento na matatagpuan sa magkabilang dulo ng pareho o magkaibang mga panahon ng sistema ng Mendeleev ay nakararami na bumubuo ng mga ionic bond. Habang ang mga elemento ay lumalapit sa isa't isa sa loob ng isang panahon, ang ionic na katangian ng kanilang mga compound ay bumababa, habang ang covalent character ay tumataas. Halimbawa, ang mga halides at oxide ng mga elemento sa kaliwang bahagi ng periodic table ay bumubuo ng mga ionic bond ( NaCl, AgBr, BaSO 4 , CaCO 3 , KNO 3 , CaO, NaOH), at ang parehong mga compound ng mga elemento sa kanang bahagi ng talahanayan ay covalent ( H 2 O, CO 2, NH 3, NO 2, CH 4, phenol C6H5OH, glucose C 6 H 12 O 6, ethanol C 2 H 5 OH).

Ang covalent bond, sa turn, ay may isa pang pagbabago.

Sa mga polyatomic ions at sa mga kumplikadong biological na molekula, ang parehong mga electron ay maaari lamang magmula isa atom. Ito ay tinatawag na donor pares ng elektron. Ang isang atom na nakikipag-socialize sa pares ng mga electron na ito sa isang donor ay tinatawag tumanggap pares ng elektron. Ang ganitong uri ng covalent bond ay tinatawag koordinasyon (donor-acceptor, odatibo) komunikasyon(Larawan 5). Ang ganitong uri ng bono ay pinakamahalaga para sa biology at medisina, dahil ang kimika ng pinakamahalagang d-elemento para sa metabolismo ay higit na inilalarawan ng mga bono ng koordinasyon.

Pic. 5.

Bilang isang tuntunin, sa isang kumplikadong tambalan, ang isang metal na atom ay kumikilos bilang isang tumatanggap ng pares ng elektron; sa kabaligtaran, sa ionic at covalent bond, ang metal na atom ay isang electron donor.

Ang kakanyahan ng covalent bond at ang pagkakaiba-iba nito - ang coordination bond - ay maaaring linawin sa tulong ng isa pang teorya ng mga acid at base, na iminungkahi ng GN. Lewis. Medyo pinalawak niya ang semantikong konsepto ng mga terminong "acid" at "base" ayon sa teoryang Bronsted-Lowry. Ipinapaliwanag ng teorya ng Lewis ang likas na katangian ng pagbuo ng mga kumplikadong ion at ang pakikilahok ng mga sangkap sa mga reaksyon ng pagpapalit ng nucleophilic, iyon ay, sa pagbuo ng CS.

Ayon kay Lewis, ang isang acid ay isang sangkap na may kakayahang bumuo ng isang covalent bond sa pamamagitan ng pagtanggap ng isang pares ng elektron mula sa isang base. Ang base ng Lewis ay isang sangkap na may nag-iisang pares ng mga electron, na, sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga electron, ay bumubuo ng isang covalent bond sa Lewis acid.

Iyon ay, pinalawak ng teorya ng Lewis ang hanay ng mga reaksyon ng acid-base sa mga reaksyon kung saan ang mga proton ay hindi nakikilahok sa lahat. Bukod dito, ang proton mismo, ayon sa teoryang ito, ay isa ring acid, dahil nagagawa nitong tanggapin ang isang pares ng elektron.

Samakatuwid, ayon sa teoryang ito, ang mga kasyon ay mga asidong Lewis at ang mga anion ay mga base ng Lewis. Ang mga sumusunod na reaksyon ay mga halimbawa:

Nabanggit sa itaas na ang subdivision ng mga substance sa ionic at covalent na mga ay kamag-anak, dahil walang kumpletong paglipat ng isang electron mula sa metal atoms sa acceptor atoms sa covalent molecules. Sa mga compound na may ionic bond, ang bawat ion ay nasa electric field ng mga ions ng kabaligtaran na sign, kaya sila ay magkaparehong polarized, at ang kanilang mga shell ay deformed.

Polarizability tinutukoy ng elektronikong istraktura, singil at laki ng ion; ito ay mas mataas para sa mga anion kaysa para sa mga cation. Ang pinakamataas na polarizability sa mga cation ay para sa mga cation na may mas malaking singil at mas maliit na sukat, halimbawa, para sa Hg 2+ , Cd 2+ , Pb 2+ , Al 3+ , Tl 3+. May malakas na polarizing effect H+ . Dahil ang epekto ng polarization ng ion ay two-way, makabuluhang nagbabago ang mga katangian ng mga compound na kanilang nabuo.

Ang ikatlong uri ng koneksyon -dipole-dipole koneksyon

Bilang karagdagan sa mga nakalistang uri ng komunikasyon, mayroon ding dipole-dipole intermolecular pakikipag-ugnayan, na kilala rin bilang van der Waals .

Ang lakas ng mga pakikipag-ugnayang ito ay nakasalalay sa likas na katangian ng mga molekula.

May tatlong uri ng pakikipag-ugnayan: permanenteng dipole - permanenteng dipole ( dipole-dipole atraksyon); permanenteng dipole - induced dipole ( pagtatalaga sa tungkulin atraksyon); agarang dipole - induced dipole ( pagpapakalat atraksyon, o puwersa ng London; kanin. 6).

kanin. 6.

Tanging ang mga molekula na may polar covalent bonds ang may dipole-dipole moment ( HCl, NH 3, SO 2, H 2 O, C 6 H 5 Cl), at ang lakas ng bono ay 1-2 debye(1D \u003d 3.338 × 10 -30 coulomb metro - C × m).

Sa biochemistry, ang isa pang uri ng bono ay nakikilala - hydrogen koneksyon, na isang limitadong kaso dipole-dipole atraksyon. Ang bono na ito ay nabuo sa pamamagitan ng atraksyon sa pagitan ng isang hydrogen atom at isang maliit na electronegative atom, kadalasang oxygen, fluorine at nitrogen. Sa malalaking atomo na may katulad na electronegativity (halimbawa, sa chlorine at sulfur), ang hydrogen bond ay mas mahina. Ang hydrogen atom ay nakikilala sa pamamagitan ng isang mahalagang katangian: kapag ang mga nagbubuklod na electron ay hinila palayo, ang nucleus nito - ang proton - ay nakalantad at huminto sa pag-screen ng mga electron.

Samakatuwid, ang atom ay nagiging isang malaking dipole.

Ang isang hydrogen bond, hindi tulad ng isang van der Waals bond, ay nabuo hindi lamang sa panahon ng intermolecular interaction, kundi pati na rin sa loob ng isang molekula - intramolecular hydrogen bond. Ang mga hydrogen bond ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa biochemistry, halimbawa, para sa pagpapatatag ng istruktura ng mga protina sa anyo ng isang α-helix, o para sa pagbuo ng isang DNA double helix (Larawan 7).

Fig.7.

Ang hydrogen at van der Waals bond ay mas mahina kaysa sa ionic, covalent, at coordination bond. Ang enerhiya ng mga intermolecular bond ay ipinahiwatig sa Talahanayan. isa.

Talahanayan 1. Enerhiya ng mga puwersa ng intermolecular

Tandaan: Ang antas ng intermolecular na interaksyon ay sumasalamin sa enthalpy ng pagkatunaw at pagsingaw (pagkulo). Ang mga ionic compound ay nangangailangan ng mas maraming enerhiya upang paghiwalayin ang mga ion kaysa paghiwalayin ang mga molekula. Ang mga natutunaw na enthalpi ng mga ionic compound ay mas mataas kaysa sa mga molecular compound.

Ang ikaapat na uri ng koneksyon -metalikong bono

Sa wakas, may isa pang uri ng intermolecular bond - metal: koneksyon ng mga positibong ion ng sala-sala ng mga metal na may mga libreng electron. Ang ganitong uri ng koneksyon ay hindi nangyayari sa mga biological na bagay.

Mula sa isang maikling pagsusuri sa mga uri ng mga bono, isang detalye ang lumabas: isang mahalagang parameter ng isang atom o ion ng isang metal - isang electron donor, pati na rin isang atom - isang electron acceptor ang ang sukat.

Nang walang mga detalye, mapapansin natin na ang covalent radii ng mga atomo, ang ionic radii ng mga metal, at ang van der Waals radii ng mga nakikipag-ugnayang molekula ay tumataas habang ang kanilang atomic number sa mga grupo ng periodic system ay tumataas. Sa kasong ito, ang mga halaga ng ion radii ay ang pinakamaliit, at ang van der Waals radii ang pinakamalaki. Bilang isang patakaran, kapag lumilipat pababa sa pangkat, ang radii ng lahat ng mga elemento ay tumataas, parehong covalent at van der Waals.

Ang pinakamahalaga para sa mga biologist at manggagamot ay koordinasyon(donor-acceptor) mga bono na isinasaalang-alang ng kimika ng koordinasyon.

Medikal na bioinorganics. G.K. Barashkov

Isasaalang-alang ng aralin ang ilang uri ng mga bono ng kemikal: metal, hydrogen at van der Waals, at malalaman mo rin kung paano nakadepende ang mga katangiang pisikal at kemikal sa iba't ibang uri ng mga bono ng kemikal sa isang substansiya.

Paksa: Mga uri ng chemical bond

Aralin: Metallic at hydrogen chemical bonds

koneksyon ng metal ito ay isang uri ng bono sa mga metal at ang kanilang mga haluang metal sa pagitan ng mga metal na atomo o mga ion at medyo malayang mga electron (electron gas) sa isang kristal na sala-sala.

Ang mga metal ay mga kemikal na elemento na may mababang electronegativity, kaya madali nilang ibinibigay ang kanilang mga valence electron. Kung mayroong isang di-metal sa tabi ng isang elemento ng metal, kung gayon ang mga electron mula sa metal na atom ay pumasa sa hindi metal. Ang ganitong uri ng koneksyon ay tinatawag ionic(Larawan 1).

kanin. 1. Edukasyon

Kailan simpleng mga sangkap metal o kanilang haluang metal, nagbabago ang sitwasyon.

Sa panahon ng pagbuo ng mga molekula, ang mga electron orbital ng mga metal ay hindi nananatiling hindi nagbabago. Nakikipag-ugnayan sila sa isa't isa, na bumubuo ng isang bagong molecular orbital. Depende sa komposisyon at istraktura ng tambalan, ang mga molecular orbital ay maaaring maging malapit sa kabuuan ng atomic orbitals o malaki ang pagkakaiba sa kanila. Kapag ang mga electron orbital ng mga metal na atom ay nakikipag-ugnayan, ang mga molekular na orbital ay nabuo. Kaya't ang mga valence electron ng metal na atom ay maaaring malayang gumalaw kasama ang mga molecular orbital na ito. Walang kumpletong paghihiwalay, pagsingil, i.e. metal ay hindi isang koleksyon ng mga cation at electron na lumulutang sa paligid. Ngunit hindi ito isang koleksyon ng mga atomo, na kung minsan ay nagiging cationic form at inililipat ang kanilang electron sa ibang cation. Ang totoong sitwasyon ay isang kumbinasyon ng dalawang matinding opsyon na ito.

kanin. 2

Ang kakanyahan ng pagbuo ng isang metal na bono binubuo sa mga sumusunod: ang mga metal na atom ay nagbibigay ng mga panlabas na electron, at ang ilan sa mga ito ay nagiging positibong sisingilin ang mga ion. Nasira mula sa mga atomo e mga electron medyo malayang gumagalaw sa pagitan ng umuusbong positibomga ion ng metal. Lumilitaw ang isang metal na bono sa pagitan ng mga particle na ito, i.e., ang mga electron, kumbaga, semento ang mga positibong ion sa metal na sala-sala (Fig. 2).

Ang pagkakaroon ng isang metal na bono ay tumutukoy sa mga pisikal na katangian ng mga metal:

Mataas na kaplastikan

Heat at electrical conductivity

Metallic na ningning

Plastic ay ang kakayahan ng isang materyal na madaling mag-deform sa ilalim ng mekanikal na pagkarga. Ang isang metal na bono ay natanto sa pagitan ng lahat ng mga atomo ng metal nang sabay-sabay, samakatuwid, sa panahon ng mekanikal na pagkilos sa isang metal, ang mga tukoy na bono ay hindi nasira, ngunit ang posisyon lamang ng atom ay nagbabago. Ang mga metal na atomo na hindi mahigpit na nakagapos sa isa't isa ay maaaring, kumbaga, dumudulas sa ibabaw ng isang layer ng electron gas, gaya ng nangyayari kapag ang isang baso ay dumudulas sa isa pa na may isang layer ng tubig sa pagitan nila. Dahil dito, ang mga metal ay madaling ma-deform o magulo sa manipis na foil. Ang pinaka-ductile na mga metal ay purong ginto, pilak at tanso. Ang lahat ng mga metal na ito ay natural na nangyayari sa kalikasan sa iba't ibang antas ng kadalisayan. kanin. 3.

kanin. 3. Mga metal na matatagpuan sa kalikasan sa katutubong anyo

Mula sa kanila, lalo na mula sa ginto, iba't ibang mga palamuti ang ginawa. Dahil sa kamangha-manghang plasticity, ginto ang ginagamit sa dekorasyon ng mga palasyo. Mula dito maaari mong igulong ang foil na may kapal na 3 lamang. 10 -3 mm. Ito ay tinatawag na gintong dahon, inilapat sa plaster, moldings o iba pang mga bagay.

Thermal at electrical conductivity . Ang pinakamahusay na konduktor ng kuryente ay tanso, pilak, ginto at aluminyo. Ngunit dahil ang ginto at pilak ay mamahaling metal, mas murang tanso at aluminyo ang ginagamit sa paggawa ng mga kable. Ang pinakamasamang electrical conductor ay manganese, lead, mercury at tungsten. Ang Tungsten ay may napakataas na electrical resistance na kumikinang kapag may dumaan na electric current dito. Ang ari-arian na ito ay ginagamit sa paggawa ng mga lamp na maliwanag na maliwanag.

Temperatura ng katawan ay isang sukatan ng enerhiya ng mga bumubuo nitong mga atomo o molekula. Ang electron gas ng isang metal ay maaaring mabilis na maglipat ng labis na enerhiya mula sa isang ion o atom patungo sa isa pa. Ang temperatura ng metal ay mabilis na katumbas sa buong lakas ng tunog, kahit na ang pag-init ay nagmula sa isang panig. Ito ay sinusunod, halimbawa, kung ibababa mo ang isang metal na kutsara sa tsaa.

Metallic na ningning. Ang ningning ay ang kakayahan ng katawan na magpakita ng liwanag na sinag. Ang pilak, aluminyo at palladium ay may mataas na pagpapakita ng liwanag. Samakatuwid, ang mga metal na ito ay inilapat sa isang manipis na layer sa ibabaw ng salamin sa paggawa ng mga headlight, projector at salamin.

hydrogen bond

Isaalang-alang ang kumukulo at natutunaw na mga punto ng hydrogen compound ng chalcogens: oxygen, sulfur, selenium at tellurium. kanin. 4.

kanin. 4

Kung iisipin natin ang direktang pagkulo at pagkatunaw ng mga hydrogen compound ng sulfur, selenium at tellurium, makikita natin na ang natutunaw na punto ng tubig ay dapat na humigit-kumulang -100 0 C, at ang kumukulo ay dapat na humigit-kumulang -80 0 C. Nangyayari ito dahil may interaksyon - hydrogen bond, alin pinagsasama-sama mga molekula ng tubig sa asosasyon . Kinakailangan ang karagdagang enerhiya upang sirain ang mga kasamang ito.

Ang isang hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng isang highly polarized, highly positively charged hydrogen atom at isa pang atom na may napakataas na electronegativity: fluorine, oxygen, o nitrogen . Ang mga halimbawa ng mga sangkap na may kakayahang bumuo ng isang hydrogen bond ay ipinapakita sa fig. 5.

kanin. 5

Isaalang-alang ang pagbuo ng mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga molekula ng tubig. Ang hydrogen bond ay kinakatawan ng tatlong tuldok. Ang paglitaw ng isang hydrogen bond ay dahil sa natatanging katangian ng hydrogen atom. Dahil ang hydrogen atom ay naglalaman lamang ng isang electron, kapag ang karaniwang pares ng elektron ay hinila ng isa pang atom, ang nucleus ng hydrogen atom ay nakalantad, ang positibong singil nito ay kumikilos sa mga electronegative na elemento sa mga molekula ng mga sangkap.

Ihambing ang Mga Katangian ethyl alcohol at dimethyl ether. Batay sa istraktura ng mga sangkap na ito, sumusunod na ang ethyl alcohol ay maaaring bumuo ng intermolecular hydrogen bonds. Ito ay dahil sa pagkakaroon ng isang hydroxo group. Ang dimethyl ether ay hindi maaaring bumuo ng intermolecular hydrogen bond.

Ihambing natin ang kanilang mga katangian sa Talahanayan 1.

Tab. isa

T bp., T pl, ang solubility sa tubig ay mas mataas para sa ethyl alcohol. Ito ay isang pangkalahatang pattern para sa mga sangkap sa pagitan ng mga molekula kung saan nabuo ang isang hydrogen bond. Ang mga sangkap na ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng mas mataas na T bp., T pl, solubility sa tubig at mas mababang pagkasumpungin.

Mga katangiang pisikal ang mga compound ay nakasalalay din sa molekular na bigat ng sangkap. Samakatuwid, lehitimong ihambing ang mga pisikal na katangian ng mga sangkap na may mga bono ng hydrogen para lamang sa mga sangkap na may katulad na timbang ng molekular.

Enerhiya isa hydrogen bond humigit-kumulang 10 beses na mas kaunti enerhiya ng covalent bond. Kung ang mga organikong molekula ng kumplikadong komposisyon ay may ilang mga functional na grupo na may kakayahang bumuo ng isang hydrogen bond, kung gayon ang mga intramolecular hydrogen bond (mga protina, DNA, amino acid, orthonitrophenol, atbp.) ay maaaring mabuo sa kanila. Dahil sa hydrogen bond, ang pangalawang istraktura ng mga protina, ang double helix ng DNA, ay nabuo.

Koneksyon ng Van der Waals.

Isaalang-alang ang mga marangal na gas. Ang mga compound ng helium ay hindi pa nakukuha. Ito ay hindi kaya ng pagbuo ng maginoo chemical bonds.

Sa napaka-negatibong temperatura, maaaring makuha ang likido at maging ang solidong helium. Sa likidong estado, ang mga atomo ng helium ay pinagsasama-sama ng mga puwersa ng electrostatic attraction. Mayroong tatlong mga pagpipilian para sa mga puwersang ito:

pwersa ng oryentasyon. Ito ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang dipoles (HCl)

Inductive attraction. Ito ang atraksyon ng isang dipole at isang non-polar molecule.

dispersive na atraksyon. Ito ay isang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng dalawang non-polar molecule (He). Ito ay lumitaw dahil sa hindi pantay na paggalaw ng mga electron sa paligid ng nucleus.

Pagbubuod ng aralin

Tinatalakay ng aralin ang tatlong uri ng mga bono ng kemikal: metal, hydrogen at van der Waals. Ipinaliwanag ang pag-asa ng pisikal at kemikal na mga katangian sa iba't ibang uri ng mga bono ng kemikal sa isang sangkap.

Bibliograpiya

1. Rudzitis G.E. Chemistry. Mga Batayan ng Pangkalahatang Chemistry. Baitang 11: aklat-aralin para sa mga institusyong pang-edukasyon: pangunahing antas / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - ika-14 na ed. - M.: Edukasyon, 2012.

2. Popel P.P. Chemistry: Ika-8 baitang: isang aklat-aralin para sa mga pangkalahatang institusyong pang-edukasyon / P.P. Popel, L.S. Krivlya. - K .: Information Center "Academy", 2008. - 240 p.: ill.

3. Gabrielyan O.S. Chemistry. Baitang 11. Isang pangunahing antas ng. 2nd ed., ster. - M.: Bustard, 2007. - 220 p.

Takdang aralin

1. No. 2, 4, 6 (p. 41) Rudzitis G.E. Chemistry. Mga Batayan ng Pangkalahatang Chemistry. Baitang 11: aklat-aralin para sa mga institusyong pang-edukasyon: pangunahing antas / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - ika-14 na ed. - M.: Edukasyon, 2012.

2. Bakit ginagamit ang tungsten sa paggawa ng mga buhok ng mga incandescent lamp?

3. Ano ang nagpapaliwanag sa kawalan ng hydrogen bond sa mga molekula ng aldehyde?

Ang lahat ng kasalukuyang kilalang elemento ng kemikal na matatagpuan sa periodic table ay nahahati sa dalawang malalaking grupo: metal at non-metal. Upang ang mga ito ay maging hindi lamang mga elemento, ngunit mga compound, mga kemikal, upang makipag-ugnayan sa isa't isa, dapat silang umiral sa anyo ng simple at kumplikadong mga sangkap.

Ito ay para dito na sinusubukan ng ilang mga electron na tanggapin, habang ang iba - upang bigyan. Ang muling pagdadagdag sa isa't isa sa ganitong paraan, ang mga elemento ay bumubuo ng iba't ibang mga molekula ng kemikal. Ngunit ano ang nagpapanatili sa kanila na magkasama? Bakit may mga sangkap na may ganoong lakas na kahit na ang pinakamalubhang mga tool ay hindi maaaring sirain? At ang iba, sa kabaligtaran, ay nawasak ng kaunting epekto. Ang lahat ng ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagbuo ng iba't ibang uri ng mga bono ng kemikal sa pagitan ng mga atomo sa mga molekula, ang pagbuo ng isang kristal na sala-sala ng isang tiyak na istraktura.

Mga uri ng mga bono ng kemikal sa mga compound

Sa kabuuan, 4 na pangunahing uri ng mga bono ng kemikal ang maaaring makilala.

1. Covalent non-polar. Ito ay nabuo sa pagitan ng dalawang magkatulad na di-metal dahil sa pagsasapanlipunan ng mga electron, ang pagbuo ng mga karaniwang pares ng elektron. Ang mga hindi magkapares na mga particle ng Valence ay nakikibahagi sa pagbuo nito. Mga halimbawa: halogens, oxygen, hydrogen, nitrogen, sulfur, phosphorus.
2. covalent polar. Ito ay nabuo sa pagitan ng dalawang magkaibang di-metal o sa pagitan ng isang metal na napakahina sa mga katangian at isang di-metal na mahina sa electronegativity. Ito ay batay din sa mga karaniwang pares ng elektron at ang kanilang paghila patungo sa sarili ng atom na iyon, na ang electron affinity ay mas mataas. Mga halimbawa: NH 3, SiC, P 2 O 5 at iba pa.
3. Hydrogen bond. Ang pinaka-hindi matatag at mahina, ito ay nabuo sa pagitan ng isang malakas na electronegative na atom ng isang molekula at isang positibo sa isa pa. Kadalasan nangyayari ito kapag ang mga sangkap ay natunaw sa tubig (alkohol, ammonia, at iba pa). Salamat sa koneksyon na ito, maaaring umiral ang mga macromolecule ng mga protina, nucleic acid, kumplikadong carbohydrates, at iba pa.
4. Ionic na bono. Ito ay nabuo dahil sa mga puwersa ng electrostatic attraction ng iba't ibang sisingilin na mga ions ng mga metal at non-metal. Ang mas malakas na pagkakaiba sa tagapagpahiwatig na ito, mas malinaw ang ionic na katangian ng pakikipag-ugnayan. Mga halimbawa ng mga compound: binary salts, complex compounds - bases, salts.
5. Ang isang metal na bono, ang mekanismo ng pagbuo kung saan, pati na rin ang mga katangian, ay tatalakayin pa. Ito ay nabuo sa mga metal, ang kanilang mga haluang metal ng iba't ibang uri.

Mayroong isang bagay tulad ng pagkakaisa ng isang kemikal na bono. Sinasabi lamang nito na imposibleng isaalang-alang ang bawat bono ng kemikal bilang isang sanggunian. Nominal units lang silang lahat. Pagkatapos ng lahat, ang lahat ng mga pakikipag-ugnayan ay batay sa isang solong prinsipyo - electron static na pakikipag-ugnayan. Samakatuwid, ang ionic, metallic, covalent bond at hydrogen bond ay may iisang kemikal na kalikasan at mga hangganan lamang ng bawat isa.

Mga metal at ang kanilang mga pisikal na katangian

Ang mga metal ay nasa karamihan sa lahat ng elemento ng kemikal. Ito ay dahil sa kanilang mga espesyal na katangian. Ang isang makabuluhang bahagi ng mga ito ay nakuha ng tao sa pamamagitan ng mga reaksyong nuklear sa laboratoryo, sila ay radioactive na may maikling kalahating buhay.

Gayunpaman, ang karamihan ay mga natural na elemento na bumubuo ng mga buong bato at ores at bahagi ng pinakamahalagang compound. Mula sa kanila natutunan ng mga tao na mag-cast ng mga haluang metal at gumawa ng maraming maganda at mahahalagang produkto. Ang mga ito ay tulad ng tanso, bakal, aluminyo, pilak, ginto, kromo, mangganeso, nikel, sink, tingga at marami pang iba.

Para sa lahat ng mga metal, ang mga pangkalahatang pisikal na katangian ay maaaring makilala, na ipinaliwanag ng pamamaraan para sa pagbuo ng isang metal na bono. Ano ang mga katangiang ito?

1. pagiging malambot at kaplastikan. Ito ay kilala na maraming mga metal ay maaaring pinagsama kahit na sa estado ng foil (ginto, aluminyo). Mula sa iba, ang wire, metal flexible sheet, mga produkto na maaaring ma-deform sa ilalim ng pisikal na epekto, ngunit agad na ibalik ang kanilang hugis pagkatapos ng pagwawakas nito, ay nakuha. Ito ang mga katangian ng mga metal na tinatawag na malleability at ductility. Ang dahilan para sa tampok na ito ay ang metal na uri ng koneksyon. Ang mga ions at electron sa isang kristal na slide na may kaugnayan sa bawat isa nang hindi nasira, na ginagawang posible upang mapanatili ang integridad ng buong istraktura.
2. Metallic na ningning. Ipinapaliwanag din nito ang metal na bono, ang mekanismo ng pagbuo, ang mga katangian at tampok nito. Kaya, hindi lahat ng mga particle ay maaaring sumipsip o sumasalamin sa mga light wave ng parehong wavelength. Ang mga atomo ng karamihan sa mga metal ay sumasalamin sa mga short-wavelength ray at nakakakuha ng halos parehong kulay ng pilak, puti, maputlang mala-bughaw. Ang mga pagbubukod ay tanso at ginto, ang kanilang kulay ay mapula-pula at dilaw, ayon sa pagkakabanggit. Nagagawa nilang ipakita ang mas mahabang wavelength radiation.
3. Thermal at electrical conductivity. Ang mga katangiang ito ay ipinaliwanag din sa pamamagitan ng istraktura ng kristal na sala-sala at ang katotohanan na ang isang metal na uri ng bono ay natanto sa pagbuo nito. Dahil sa "electron gas" na gumagalaw sa loob ng kristal, ang electric current at init ay agad at pantay na ipinamamahagi sa lahat ng atoms at ions at isinasagawa sa pamamagitan ng metal.
4. Solid na estado ng pagsasama-sama sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang tanging exception dito ay mercury. Ang lahat ng iba pang mga metal ay kinakailangang malakas, solidong mga compound, pati na rin ang kanilang mga haluang metal. Ito rin ay resulta ng pagkakaroon ng isang metal na bono sa mga metal. Ang mekanismo ng pagbuo ng ganitong uri ng pagbubuklod ng butil ay ganap na nagpapatunay sa mga katangian.

Ito ang mga pangunahing pisikal na katangian para sa mga metal, na ipinaliwanag at tinutukoy ng pamamaraan ng pagbuo ng isang metal na bono. Ang pamamaraang ito ng pagkonekta ng mga atom ay partikular na nauugnay para sa mga elemento ng mga metal, ang kanilang mga haluang metal. Iyon ay, para sa kanila sa solid at likidong estado.

Uri ng metal na kemikal na bono

Ano ang kakaiba nito? Ang bagay ay ang gayong bono ay nabuo hindi dahil sa iba't ibang sisingilin na mga ion at sa kanilang electrostatic na pagkahumaling, at hindi dahil sa pagkakaiba sa electronegativity at ang pagkakaroon ng mga libreng pares ng elektron. Iyon ay, ang ionic, metallic, covalent bond ay may bahagyang naiibang katangian at natatanging katangian ng mga particle na nakagapos.

Ang lahat ng mga metal ay may mga sumusunod na katangian:

• isang maliit na bilang ng mga electron bawat (maliban sa ilang mga pagbubukod, na maaaring may 6.7 at 8);
• malaking atomic radius;
• mababang enerhiya ng ionization.

Ang lahat ng ito ay nag-aambag sa madaling paghihiwalay ng mga panlabas na hindi magkapares na mga electron mula sa nucleus. Sa kasong ito, ang atom ay may maraming libreng orbital. Ang pamamaraan para sa pagbuo ng isang metal na bono ay magpapakita lamang ng magkakapatong ng maraming mga orbital na selula ng iba't ibang mga atomo sa isa't isa, na, bilang isang resulta, ay bumubuo ng isang karaniwang intracrystalline na espasyo. Ang mga electron ay ipinapasok dito mula sa bawat atom, na nagsisimulang gumala nang malaya sa iba't ibang bahagi ng sala-sala. Paminsan-minsan, ang bawat isa sa kanila ay nakakabit sa isang ion sa isang kristal na lugar at ginagawa itong isang atom, pagkatapos ay humihiwalay muli, na bumubuo ng isang ion.

Kaya, ang isang metal na bono ay isang bono sa pagitan ng mga atomo, mga ion at mga libreng elektron sa isang karaniwang kristal na metal. Ang isang electron cloud na malayang gumagalaw sa loob ng isang istraktura ay tinatawag na "electron gas". Ipinapaliwanag nito ang karamihan sa mga metal at ang kanilang mga haluang metal.

Paano eksaktong napagtanto ng isang metal na kemikal na bono ang sarili nito? Iba't ibang halimbawa ang maaaring ibigay. Subukan nating isaalang-alang ang isang piraso ng lithium. Kahit na kunin mo ito sa laki ng isang gisantes, magkakaroon ng libu-libong mga atomo. Isipin natin na ang bawat isa sa libu-libong mga atom na ito ay nag-donate ng solong valence electron nito sa karaniwang mala-kristal na espasyo. Kasabay nito, alam ang elektronikong istraktura ng isang naibigay na elemento, makikita ng isa ang bilang ng mga walang laman na orbital. Ang Lithium ay magkakaroon ng 3 sa kanila (p-orbitals ng pangalawang antas ng enerhiya). Tatlo para sa bawat atom mula sa sampu-sampung libo - ito ang karaniwang espasyo sa loob ng kristal, kung saan ang "electron gas" ay malayang gumagalaw.

Ang isang sangkap na may metal na bono ay palaging malakas. Pagkatapos ng lahat, hindi pinapayagan ng electron gas na bumagsak ang kristal, ngunit inililipat lamang ang mga layer at agad na naibalik. Ito ay kumikinang, may isang tiyak na density (madalas na mataas), fusibility, malleability at plasticity.

Saan pa nasasakatuparan ang isang metal na bono? Mga halimbawa ng sangkap:

• mga metal sa anyo ng mga simpleng istruktura;
• lahat ng mga haluang metal sa bawat isa;
• lahat ng mga metal at ang kanilang mga haluang metal sa likido at solidong estado.

Mayroon lamang isang hindi kapani-paniwalang bilang ng mga partikular na halimbawa, dahil mayroong higit sa 80 mga metal sa periodic system!

Metal bond: mekanismo ng pagbuo

Kung isasaalang-alang natin ito sa mga pangkalahatang tuntunin, kung gayon nabalangkas na natin ang mga pangunahing punto sa itaas. Ang pagkakaroon ng mga libreng electron at ang mga madaling matanggal mula sa nucleus dahil sa mababang enerhiya ng ionization ay ang mga pangunahing kondisyon para sa pagbuo ng ganitong uri ng bono. Kaya, lumalabas na ito ay ipinatupad sa pagitan ng mga sumusunod na particle:

• mga atomo sa mga node ng kristal na sala-sala;
• libreng electron, na kung saan ay valence sa metal;
• mga ion sa mga site ng kristal na sala-sala.

Ang resulta ay isang metal na bono. Ang mekanismo ng pagbuo sa pangkalahatang mga termino ay ipinahayag ng sumusunod na notasyon: Me 0 - e - ↔ Me n+. Kitang-kita sa diagram kung aling mga particle ang naroroon sa metal na kristal.

Ang mga kristal mismo ay maaaring magkaroon ng ibang hugis. Depende ito sa partikular na sangkap na ating pinag-uusapan.

Mga uri ng metal na kristal

Ang istrukturang ito ng isang metal o ang haluang metal nito ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang napakasiksik na pag-iimpake ng mga particle. Ito ay ibinibigay ng mga ion sa mga node ng kristal. Ang mga sala-sala mismo ay maaaring may iba't ibang mga geometric na hugis sa espasyo.

1. Volume-centric cubic lattice - mga alkali na metal.
2. Hexagonal compact structure - lahat ng alkaline earth maliban sa barium.
3. Kubiko na nakasentro sa mukha - aluminyo, tanso, sink, maraming mga metal na transisyon.
4. Istraktura ng Rhombohedral - sa mercury.
5. Tetragonal - indium.

Ang mas mababa ito ay matatagpuan sa periodic system, mas kumplikado ang pag-iimpake nito at ang spatial na organisasyon ng kristal. Sa kasong ito, ang metal na kemikal na bono, ang mga halimbawa nito ay maaaring ibigay para sa bawat umiiral na metal, ay mapagpasyahan sa pagtatayo ng isang kristal. Ang mga haluang metal ay may isang napaka-magkakaibang organisasyon sa kalawakan, ang ilan sa mga ito ay hindi pa rin lubos na nauunawaan.

Mga katangian ng komunikasyon: non-directional

Ang mga covalent at metal na bono ay may isang napakalinaw na katangian. Hindi tulad ng una, ang metal na bono ay hindi direksyon. Ano ang ibig sabihin nito? Iyon ay, ang ulap ng elektron sa loob ng kristal ay ganap na malayang gumagalaw sa loob ng mga limitasyon nito sa iba't ibang direksyon, ang bawat isa sa mga electron ay maaaring ganap na sumali sa anumang ion sa mga node ng istraktura. Iyon ay, ang pakikipag-ugnayan ay isinasagawa sa iba't ibang direksyon. Kaya, sinasabi nila na ang metal na bono ay hindi direksyon.

Ang mekanismo ng covalent bonding ay nagsasangkot ng pagbuo ng mga karaniwang pares ng elektron, iyon ay, mga ulap ng magkakapatong na mga atomo. Bukod dito, ito ay nangyayari nang mahigpit sa isang tiyak na linya na kumukonekta sa kanilang mga sentro. Samakatuwid, pinag-uusapan nila ang direksyon ng naturang koneksyon.

Saturability

Ang katangiang ito ay sumasalamin sa kakayahan ng mga atomo na magkaroon ng limitado o walang limitasyong pakikipag-ugnayan sa iba. Kaya, ang covalent at metallic bond sa indicator na ito ay muling magkasalungat.

Ang una ay saturable. Ang mga atom na nakikilahok sa pagbuo nito ay may mahigpit na tinukoy na bilang ng mga valence na panlabas na electron na direktang kasangkot sa pagbuo ng tambalan. Higit pa rito, hindi ito magkakaroon ng mga electron. Samakatuwid, ang bilang ng nabuong mga bono ay nililimitahan ng valency. Kaya ang saturation ng koneksyon. Dahil sa katangiang ito, karamihan sa mga compound ay may pare-parehong komposisyon ng kemikal.

Ang mga metal at hydrogen bond, sa kabilang banda, ay hindi matutunaw. Ito ay dahil sa pagkakaroon ng maraming libreng electron at orbital sa loob ng kristal. Ang mga ions ay gumaganap din ng isang papel sa mga node ng kristal na sala-sala, na ang bawat isa ay maaaring maging isang atom at muli isang ion sa anumang oras.

Ang isa pang katangian ng isang metal na bono ay ang delokalisasi ng panloob na ulap ng elektron. Ito ay nagpapakita ng sarili sa kakayahan ng isang maliit na bilang ng mga karaniwang electron na magbigkis ng maraming atomic nuclei ng mga metal. Iyon ay, ang density ay tila na-delokalisado, na ibinahagi nang pantay-pantay sa pagitan ng lahat ng mga link ng kristal.

Mga halimbawa ng pagbuo ng bono sa mga metal

Tingnan natin ang ilang partikular na opsyon na naglalarawan kung paano nabuo ang isang metal na bono. Ang mga halimbawa ng mga sangkap ay ang mga sumusunod:

• sink;
• aluminyo;
• potasa;
• kromo.

Pagbuo ng isang metal na bono sa pagitan ng mga atomo ng zinc: Zn 0 - 2e - ↔ Zn 2+. Ang zinc atom ay may apat na antas ng enerhiya. Mga libreng orbital, batay sa elektronikong istraktura, mayroon itong 15 - 3 sa p-orbitals, 5 sa 4d at 7 sa 4f. Ang elektronikong istraktura ay ang mga sumusunod: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 0 4d 0 4f 0, mayroong 30 electron sa atom. Ibig sabihin, dalawang libreng valence negative particle ang nakakagalaw sa loob ng 15 maluwang at walang tao na mga orbital. At gayon din sa bawat atom. Bilang isang resulta - isang malaking karaniwang espasyo, na binubuo ng mga walang laman na orbital, at isang maliit na bilang ng mga electron na nagbubuklod sa buong istraktura.

Metal bond sa pagitan ng aluminum atoms: AL 0 - e - ↔ AL 3+. Ang labintatlong electron ng isang aluminyo atom ay matatagpuan sa tatlong antas ng enerhiya, na malinaw na mayroon sila ng labis. Elektronikong istruktura: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0 . Libreng orbital - 7 piraso. Malinaw, ang electron cloud ay magiging maliit kumpara sa kabuuang panloob na libreng espasyo sa kristal.

Chromium metal bond. Espesyal ang elementong ito sa istrukturang elektroniko nito. Sa katunayan, upang patatagin ang system, ang electron ay bumaba mula 4s patungo sa 3d orbital: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 4p 0 4d 0 4f 0 . Mayroong 24 na electron sa kabuuan, kung saan anim ang valence. Sila ang pumupunta sa karaniwang elektronikong espasyo upang bumuo ng isang kemikal na bono. Mayroong 15 libreng orbital, na higit pa sa kinakailangang punan. Samakatuwid, ang chromium ay isa ring tipikal na halimbawa ng isang metal na may katumbas na bono sa molekula.

Ang isa sa mga pinaka-aktibong metal, na tumutugon kahit na sa ordinaryong tubig na may pag-aapoy, ay potasa. Ano ang nagpapaliwanag sa mga katangiang ito? Muli, sa maraming paraan - isang metal na uri ng koneksyon. Ang elementong ito ay mayroon lamang 19 na mga electron, ngunit sila ay matatagpuan na sa 4 na antas ng enerhiya. Iyon ay, sa 30 orbital ng iba't ibang mga sublevel. Elektronikong istruktura: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 0 4p 0 4d 0 4f 0 . Dalawa lang na may napakababang enerhiya ng ionization. Malayang bumaba at pumunta sa karaniwang electronic space. Mayroong 22 orbital upang ilipat ang isang atom, iyon ay, isang napakalaking libreng espasyo para sa "electron gas".

Pagkakatulad at pagkakaiba sa iba pang uri ng relasyon

Sa pangkalahatan, ang isyung ito ay natalakay na sa itaas. Maaari lamang nating i-generalize at makagawa ng konklusyon. Ang mga pangunahing katangian ng mga metal na kristal mula sa lahat ng iba pang mga uri ng komunikasyon ay:

• ilang mga uri ng mga particle na kasangkot sa proseso ng pagbubuklod (mga atom, ion o atom-ion, mga electron);
• iba't ibang spatial geometric na istraktura ng mga kristal.

Sa hydrogen at ionic na mga bono, ang metal na bono ay hindi natutunaw at hindi nakadirekta. Sa isang covalent polar - isang malakas na electrostatic na atraksyon sa pagitan ng mga particle. Hiwalay mula sa ionic - ang uri ng mga particle sa mga node ng crystal lattice (ions). Sa covalent non-polar - mga atomo sa mga node ng kristal.

Mga uri ng mga bono sa mga metal na may iba't ibang estado ng pagsasama-sama

Tulad ng nabanggit namin sa itaas, ang metal na kemikal na bono, ang mga halimbawa nito ay ibinigay sa artikulo, ay nabuo sa dalawang estado ng pagsasama-sama ng mga metal at ang kanilang mga haluang metal: solid at likido.

Ang tanong ay lumitaw: anong uri ng bono sa mga singaw ng metal? Sagot: covalent polar at non-polar. Tulad ng sa lahat ng mga compound na nasa anyo ng isang gas. Iyon ay, sa matagal na pag-init ng metal at ang paglipat nito mula sa isang solidong estado sa isang likido, ang mga bono ay hindi masira at ang mala-kristal na istraktura ay napanatili. Gayunpaman, pagdating sa paglilipat ng isang likido sa isang estado ng singaw, ang kristal ay nawasak at ang metal na bono ay na-convert sa isang covalent.

Pag-uuri ng materyal

Sa kasalukuyan, ang lahat ng mga modernong materyales ay tinatanggap upang maiuri nang naaayon.

Ang pinakamahalaga sa teknolohiya ay ang mga klasipikasyon ayon sa functional at structural mga palatandaan ng mga materyales.

Ang pangunahing criterion para sa pag-uuri ng mga materyales sa pamamagitan ng mga tampok na istruktura ay ang estado ng pagsasama-sama, depende sa kung saan sila ay nahahati sa mga sumusunod na uri: solid na materyales, likido, gas, plasma.

Ang mga solidong materyales, sa turn, ay nahahati sa mala-kristal at hindi-kristal.

Ang mga kristal na materyales ay maaaring hatiin ayon sa uri ng bono sa pagitan ng mga particle: atomic (covalent), ionic, metallic, molecular (Fig. 2.1.).

Mga uri ng mga bono sa pagitan ng mga atomo (mga molekula) sa mga kristal

Ang isang atom ay binubuo ng isang positibong sisingilin na nucleus at mga electron na gumagalaw sa paligid nito (negatibong sisingilin). Ang isang atom sa isang nakatigil na estado ay neutral sa kuryente. Makilala ang pagkakaiba sa pagitan ng panlabas (valence) na mga electron, ang koneksyon kung saan sa nucleus ay hindi gaanong mahalaga at panloob - matatag na konektado sa nucleus.

Ang pagbuo ng kristal na sala-sala ay nangyayari tulad ng sumusunod. Sa panahon ng paglipat mula sa likido hanggang sa mala-kristal na estado, ang distansya sa pagitan ng mga atomo ay bumababa, at ang mga puwersa ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga ito ay tumataas.

Ang koneksyon sa pagitan ng mga atomo ay isinasagawa ng mga puwersang electrostatic, i.e. sa pamamagitan ng likas na katangian, ang koneksyon ay isa - ito ay may elektrikal na kalikasan, ngunit nagpapakita ng sarili sa iba't ibang mga kristal. Mayroong mga sumusunod na uri ng mga bono: ionic, covalent, polar, metallic.

Covalent na uri ng bono

Ang isang covalent bond ay nabuo dahil sa karaniwang mga pares ng elektron na lumabas sa mga shell ng mga nakagapos na atomo.

Baka siya na nabuo ng mga atomo ng parehong elemento at pagkatapos ito ay hindi polar; halimbawa, ang gayong covalent bond ay umiiral sa mga molekula ng mga single-element na gas na H 2, O 2, N 2, Cl 2, atbp.

Ang covalent bond ay maaaring nabuo sa pamamagitan ng mga atomo ng iba't ibang elemento, katulad ng kemikal na kalikasan, at pagkatapos ito ay polar; halimbawa, ang naturang covalent bond ay umiiral sa H 2 O, NF 3 , CO 2 molecules.

Ang isang covalent bond ay nabuo sa pagitan ng mga atomo ng mga elemento na may electronegative na karakter.

Sa ganitong uri ng bono, ang pagsasapanlipunan ng mga libreng valence electron ng mga kalapit na atom ay isinasagawa. Sa pagsisikap na makakuha ng isang matatag na shell ng valence na binubuo ng 8 mga electron, ang mga atom ay nagsasama-sama sa mga molekula, na bumubuo ng isa o higit pang mga pares ng mga electron, na nagiging karaniwan sa mga nag-uugnay na mga atom, i.e. ay sabay-sabay na bahagi ng mga shell ng elektron ng dalawang atomo.

Ang mga materyales na may covalent bond ay napakarupok, ngunit may mataas na tigas (brilyante). Ito ay, bilang panuntunan, dielectrics o semiconductors (germanium, silikon). Ang mga singil sa kuryente ay magkakaugnay, at walang mga libreng electron.

Ang mga atomo sa mga molekula ng mga simpleng gas ay konektado sa pamamagitan ng isang covalent bond (H 2, Cl 2, atbp.)

Ang tanging substance na kilala ng tao na may halimbawa ng covalent bond sa pagitan ng metal at carbon ay cyanocobalamin, na kilala bilang bitamina B12.

Ionic na kristal (NaCl)

Ionic na bono ay isang kemikal na bono nakapag-aral sa gastos electrostatic attraction sa pagitan ng mga cation at anion.

Ang pagbuo ng naturang mga kristal ay nabuo sa pamamagitan ng paglipat ng mga electron ng mga atomo ng isang uri sa mga atomo ng isa pa mula sa Na hanggang Cl. Ang isang atom na nawalan ng isang elektron ay nagiging isang positibong sisingilin na ion, habang ang isang atom na nakakakuha ng isang elektron ay nagiging isang negatibong ion. Ang paglapit ng mga ions ng iba't ibang mga palatandaan ay nangyayari hanggang ang mga salungat na puwersa ng nucleus at mga shell ng elektron ay balansehin ang mga puwersa ng pagkahumaling. Karamihan sa mga mineral na dielectric at ilang organikong materyales ay may ionic bond. (NaCl, CsCl, CaF2.)

Ang mga ionically bonded solid sa karamihan ng mga kaso ay mekanikal na malakas, lumalaban sa temperatura, ngunit kadalasang malutong. Ang mga materyales na may ganitong uri ng koneksyon ay hindi ginagamit bilang mga materyales sa istruktura.

Uri ng koneksyon sa metal

Sa mga metal, ang bono sa pagitan ng mga indibidwal na atom ay nabuo dahil sa pakikipag-ugnayan ng mga positibong sisingilin na nuclei at mga collectivized na electron, na malayang gumagalaw sa mga interatomic na espasyo. Ang mga electron na ito ay gumaganap ng papel na semento, na pinagsasama ang mga positibong ion; kung hindi, ang sala-sala ay maghiwa-hiwalay sa ilalim ng pagkilos ng mga salungat na puwersa sa pagitan ng mga ion. Kasabay nito, ang mga electron ay hawak din ng mga ion sa loob ng kristal na sala-sala at hindi ito maiiwan. Ang gayong bono ay tinatawag na metal na bono.

Ang pagkakaroon ng mga libreng electron ay humahantong sa mataas na electrical at thermal conductivity ng metal, at ito rin ang dahilan ng kinang ng mga metal. Ang ductility ng mga metal ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng paggalaw at pag-slide ng mga indibidwal na layer ng atoms.

Sa halos anumang materyal ay walang isa, ngunit ilang mga uri ng mga bono. Ang mga katangian ng mga materyales ay tinutukoy ng mga pangunahing uri ng mga bono ng kemikal ng mga atomo at mga molekula ng sangkap ng materyal.

Mula sa atomic-crystalline na mga materyales, ang istraktura nito ay pinangungunahan ng mga covalent bond, ang mga polymorphic na pagbabago ng carbon at semiconductor na materyales batay sa mga elemento ng pangkat IV ng periodic system ng mga elemento ay pinakamahalaga sa teknolohiya. Ang mga karaniwang kinatawan ng una ay brilyante at grapayt - ang pinakakaraniwan at matatag na pagbabago ng carbon na may layered na istraktura sa crust ng lupa. Ang semiconductor crystalline germanium at silicon ay ang mga pangunahing materyales ng semiconductor electronics.

Malaking interes ang ilang mga compound na may covalent bond, tulad ng Fe 3 C, SiO, AlN - ang mga compound na ito ay may mahalagang papel sa mga teknikal na haluang metal.

Sa isang malawak na koleksyon ion-kristal Ang mga materyales na may istrakturang kristal na may mga ionic bond ay kinabibilangan ng mga metal oxide (mga compound ng mga metal na may oxygen), na mga bahagi ng pinakamahalagang ores, mga teknolohikal na additives sa pagtunaw ng mga metal, pati na rin ang mga kemikal na compound ng mga metal at non-metal (boron). , carbon, nitrogen), na ginagamit bilang mga sangkap ng haluang metal.

Ang metal na uri ng bono ay katangian ng higit sa 80 elemento ng periodic table.

Upang mala-kristal na solido ang mga materyales na may istraktura ay maaari ding maiugnay mga molekular na kristal, na katangian ng maraming polymeric na materyales na ang mga molekula ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga paulit-ulit na yunit. Ito ay mga biopolymer - mga high-molecular na natural na compound at ang kanilang mga derivatives (kabilang ang kahoy); mga sintetikong polimer na nagmula sa mga simpleng organikong compound na ang mga molekula ay may mga inorganikong pangunahing kadena at hindi naglalaman ng mga organikong pangkat sa gilid. Kabilang sa mga inorganikong polimer ang silicates at binders. Ang mga natural na silicate ay isang klase ng pinakamahalagang mineral na bumubuo ng bato na bumubuo ng halos 80% ng masa ng crust ng lupa. Kasama sa mga inorganic na binder ang semento, dyipsum, dayap, atbp. Ang mga molekular na kristal ng mga inert gas - mga elemento ng pangkat VIII ng periodic system - sumingaw sa mababang temperatura nang hindi pumasa sa isang likidong estado. Nakahanap sila ng aplikasyon sa cryoelectronics, na nakikibahagi sa paglikha ng mga elektronikong aparato batay sa mga phenomena na nagaganap sa mga solido sa mga cryogenic na temperatura.

kanin. 1.2. Pag-aayos ng mga atom sa crystalline (a) at amorphous (b) matter

Ang pangalawang klase ng mga materyales ay non-crystalline solid na materyales. Ang mga ito ay nahahati sa batayan ng kaayusan at katatagan ng istraktura sa amorphous, glassy at non-glassy sa isang semi-disordered na estado.

Ang mga karaniwang kinatawan ng amorphous na materyales ay amorphous semiconductors, amorphous metal at alloys.

Sa grupo vitreous ang mga materyales ay kinabibilangan ng: isang bilang ng mga organic polymers (polymethyl acrylate sa temperatura sa ibaba 105 ° C, polyvinyl chloride - sa ibaba 82 ° C at iba pa); maraming mga inorganic na materyales - inorganic na baso batay sa mga oxide ng silikon, boron, aluminyo, posporus, atbp.; maraming mga materyales para sa paghahagis ng bato - basalts at diabases na may malasalamin na istraktura, metallurgical slags, natural carbonates na may isang isla at istraktura ng chain (dolomite, marl, marble, atbp.).

Sa isang non-glassy, ​​​​semi-disordered state, mayroong mga jellies (structured polymer-solvent system na nabuo sa panahon ng solidification ng mga polymer solution o pamamaga ng solid polymers), maraming sintetikong polymers sa isang mataas na nababanat na estado, rubbers at rubbers, karamihan mga materyales batay sa mga biopolymer, kabilang ang mga materyales sa tela at katad, pati na rin ang mga organikong binder - bitumen, tar, pitch, atbp.

Sa pamamagitan ng function Ang mga teknikal na materyales ay nahahati sa mga sumusunod na grupo.

Mga materyales sa pagtatayo - solid na materyales na inilaan para sa paggawa ng mga produkto na sumasailalim sa mekanikal na stress. Dapat silang magkaroon ng isang hanay ng mga mekanikal na katangian na nagbibigay ng kinakailangang pagganap at buhay ng serbisyo ng mga produkto kapag nakalantad sa kapaligiran sa pagtatrabaho, temperatura at iba pang mga kadahilanan.

kanin. 1.1. Pag-uuri ng mga solidong materyal na mala-kristal sa pamamagitan ng tampok na istruktura

Kasabay nito, ang mga teknolohikal na kinakailangan ay ipinapataw sa kanila, na tumutukoy sa hindi bababa sa laboriousness sa paggawa ng mga bahagi at istruktura, at pang-ekonomiya, na may kaugnayan sa gastos at pagkakaroon ng materyal, na napakahalaga sa mass production. Kasama sa mga istrukturang materyales ang mga metal, silicate at keramika, polimer, goma, kahoy, at maraming pinagsama-samang materyales.

Mga de-koryenteng materyales nailalarawan sa pamamagitan ng mga espesyal na elektrikal at magnetic na katangian at inilaan para sa paggawa ng mga produktong ginagamit para sa produksyon, paghahatid, conversion at pagkonsumo ng kuryente. Kabilang dito ang mga magnetic na materyales, konduktor, semiconductors, pati na rin ang mga dielectric sa solid na likido at gas na mga phase.

Tribological na materyales ay nilayon para sa paggamit sa friction unit upang makontrol ang friction at wear parameters upang matiyak ang tinukoy na performance at resource ng mga unit na ito. Ang mga pangunahing uri ng naturang mga materyales ay lubricating, antifriction at friction. Kasama sa una ang mga lubricant sa solid (graphite, talc, molybdenum disulfide, atbp.), liquid (lubricating oils) at gaseous phases (hangin, hydrocarbon vapors at iba pang mga gas). Kasama sa kabuuan ng mga antifriction materials ang non-ferrous metal alloys (babbits). , bronzes, atbp. ), gray cast iron, mga plastik (textolite, mga materyales na batay sa fluoroplastics, atbp.), cermet composite na materyales (bronze graphite, iron graphite, atbp.), ilang uri ng kahoy at wood-laminated na plastik, goma, maraming composites Ang friction materials ay may mataas na koepisyent ng friction at mataas na wear resistance Kabilang dito ang ilang uri ng plastic, cast iron, cermet at iba pang composite materials.

Mga materyales sa tool ay nakikilala sa pamamagitan ng mataas na katigasan, paglaban sa pagsusuot at lakas, ang mga ito ay inilaan para sa paggawa ng pagputol, pagsukat, gawaing metal at iba pang mga tool. Kabilang dito ang mga materyales tulad ng tool steel at hard alloys, brilyante at ilang uri ng ceramic na materyales, at maraming composite na materyales.

mga nagtatrabahong katawan - gaseous at likidong mga materyales, sa tulong ng kung saan ang enerhiya ay na-convert sa mekanikal na trabaho, malamig, init. Ang mga gumaganang likido ay singaw ng tubig sa mga makina ng singaw at turbine; ammonia, carbon dioxide, freon at iba pang nagpapalamig sa mga refrigerator; haydroliko na mga langis; hangin sa pneumatic motors; mga gaseous na produkto ng fossil fuel combustion sa gas turbines, internal combustion engine.

panggatong - nasusunog na materyales, ang pangunahing bahagi nito ay carbon, na ginagamit upang makakuha ng thermal energy sa pamamagitan ng pagsunog sa kanila. Sa pamamagitan ng pinagmulan, ang gasolina ay nahahati sa natural (langis, karbon, natural gas, oil shale, pit, kahoy) at artipisyal (coke, motor fuels, generator gas, atbp.); ayon sa uri ng mga makina kung saan ito sinusunog - para sa rocket, motor, nuclear, turbine, atbp.