Работата избрани задачи за химични връзки.
Пугачева Елена Владимировна
Описание на разработката
6. Ковалентна неполярна връзка е характерна за
1) Cl 2 2) SO3 3) CO 4) SiO 2
1) NH3 2) Cu 3) H 2 S 4) I 2
3) йонни 4) метални
15. Три общи електронни двойки образуват ковалентна връзка в една молекула
16. Между молекулите се образуват водородни връзки
1) HI 2) HCl 3) HF 4) HBr
1) вода и диамант 2) водород и хлор 3) мед и азот 4) бром и метан
19. Водородна връзка не е типичноза вещество
1) флуор 2) хлор 3) бром 4) йод
1) CF 4 2) CCl 4 3) CBr 4 4) CI 4
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
32. Атоми на химични елементи от втория период на периодичната система D.I. Менделеев образува съединения с йонна химична връзка със състав 1) LiF 2) CO 2 3) Al 2 O 3 4) BaS
1) йонен 2) метален
43. Йонна връзка се образува от 1) H и S 2) P и C1 3) Cs и Br 4) Si и F
при взаимодействие
1) йонен 2) метален
1) йонен 2) метален
НАИМЕНОВАНИЕ НА ВЕЩЕСТВОТО ТИП КОМУНИКАЦИЯ
1) цинк А) йонен
2) азот Б) метал
62. Съвпадение
ТИП КОМУНИКАЦИОННА ВРЪЗКА
1) йонен A) H 2
2) метал B) Va
3) ковалентен полярен B) HF
66. Най-силната химична връзка се осъществява в молекулата 1) F 2 2) Cl 2 3) O 2 4) N 2
67. Силата на връзката се увеличава в серията 1) Cl 2 -O 2 -N 2 2) O 2 - N 2- Cl 2 3) O 2 -Cl 2 -N 2 4) Cl 2 -N 2 -O 2
68. Посочете серия, характеризираща се с увеличаване на дължината химическа връзка
1) O 2, N 2, F 2, Cl 2 2) N 2, O 2, F 2, Cl 2 3) F 2, N 2, O 2, Cl 2 4) N 2, O 2, Cl 2, F2
Нека анализираме задачи номер 3 от ИЗПОЛЗВАЙТЕ опцииза 2016г.
Задачи с решения.
Задача номер 1.
Съединенията с ковалентна неполярна връзка са разположени в редицата:
1. O2, Cl2, H2
2. HCl, N2, F2
3. O3, P4, H2O
4.NH3, S8, NaF
Обяснение:трябва да намерим такава серия, в която ще има само прости вещества, тъй като ковалентна неполярна връзка се образува само между атоми на един и същи елемент. Верният отговор е 1.
Задача номер 2.
Веществата с ковалентна полярна връзка са изброени в серията:
1. CaF2, Na2S, N2
2. P4, FeCl2, NH3
3. SiF4, HF, H2S
4. NaCl, Li2O, SO2
Обяснение:тук трябва да намерите серия, в която само сложни вещества и освен това всички неметали. Верният отговор е 3.
Задача номер 3.
Водородната връзка е характерна за
1. Алкани 2. Арени 3. Алкохоли 4. Алкини
Обяснение:Между водороден йон и електроотрицателен йон се образува водородна връзка. Такъв комплект от изброените е само за алкохоли.
Верният отговор е 3.
Задача номер 4.
Химическа връзка между водните молекули
1. Водород
2. Йонни
3. Ковалентен полярен
4. Ковалентни неполярни
Обяснение:между атомите О и Н във водата се образува ковалентна полярна връзка, тъй като това са два неметала, но се образува водородна връзка между водните молекули. Верният отговор е 1.
Задача номер 5.
Само ковалентни връзки има всяко от двете вещества:
1. CaO и C3H6
2. NaNO3 и CO
3. N2 и K2S
4.CH4 и SiO2
Обяснение:съединенията трябва да се състоят само от неметали, т.е. правилният отговор е 4.
Задача номер 6.
Вещество с ковалентна полярна връзка е
1. O3 2. NaBr 3. NH3 4. MgCl2
Обяснение:Между атомите на различни неметали се образува полярна ковалентна връзка. Верният отговор е 3.
Задача номер 7.
Неполярна ковалентна връзка е характерна за всяко от двете вещества:
1. Вода и диамант
2. Водород и хлор
3. Мед и азот
4. Бром и метан
Обяснение:неполярна ковалентна връзка е характерна за свързването на атоми на един и същ неметален елемент. Верният отговор е 2.
Задача номер 8.
Каква химична връзка се образува между атомите на елементи с поредни номера 9 и 19?
1. Йонни
2. Метал
3. Ковалентен полярен
4. Ковалентни неполярни
Обяснение:това са елементи - флуор и калий, тоест съответно неметал и метал, между такива елементи може да се образува само йонна връзка. Верният отговор е 1.
Задача номер 9.
Вещество с тип йонна връзка съответства на формулата
1. NH3 2. HBr 3. CCl4 4. KCl
Обяснение:се образува йонна връзка между метален атом и неметален атом, т.е правилният отговор е 4.
Задача номер 10.
Същият тип химична връзка имат хлороводородът и
1. Амоняк
2. Бром
3. Натриев хлорид
4. Магнезиев оксид
Обяснение:Хлороводородът има ковалентна полярна връзка, тоест трябва да намерим вещество, състоящо се от два различни неметала - това е амоняк.
Верният отговор е 1.
Задачи за самостоятелно решаване.
1. Между молекулите се образуват водородни връзки
1. Флуороводородна киселина
2. Хлорометан
3. Диметилов етер
4. Етилен
2. Съединение с ковалентна връзка отговаря на формулата
1. Na2O 2. MgCl2 3. CaBr2 4. HF
3. Вещество с ковалентна неполярна връзка има формулата
1. H2O 2. Br2 3. CH4 4. N2O5
4. Вещество с йонна връзка е
1. CaF2 2. Cl2 3. NH3 4. SO2
5. Между молекулите се образуват водородни връзки
1. Метанол
3. Ацетилен
4. Метилформиат
6. Ковалентна неполярна връзка е характерна за всяко от двете вещества:
1. Азот и озон
2. Вода и амоняк
3. Мед и азот
4. Бром и метан
7. Ковалентната полярна връзка е характерна за веществото
1. KI 2. CaO 3. Na2S 4. CH4
8. Ковалентна неполярна връзка е характерна за
1. I2 2. NO 3. CO 4. SiO2
9. Вещество с ковалентна полярна връзка е
1. Cl2 2. NaBr 3. H2S 4. MgCl2
10. Ковалентна неполярна връзка е характерна за всяко от двете вещества:
1. Водород и хлор
2. Вода и диамант
3. Мед и азот
4. Бром и метан
Тази бележка използва задания от колекцията USE от 2016 г., редактирана от A.A. Каверина.
A4 Химична връзка.
Химична връзка: ковалентна (полярна и неполярна), йонна, метална, водородна. Методи за образуване на ковалентна връзка. Характеристики на ковалентната връзка: дължина и енергия на връзката. Образуване на йонна връзка.
Вариант 1 - 1,5,9,13,17,21,25,29,33,37,41,45,49,53,57,61,65
Вариант 2 - 2,6,10,14,18,22,26,30,34,38,42,46,50,54,58,62,66
Вариант 3 - 3,7,11,15,19,23,27,31,35,39,43,47,51,55,59,63,67
Вариант 4 - 4,8,12,16,20,24,28,32,36,40,44,48,52,56,60,64,68
1. В амоняка и бариевия хлорид, съответно химичната връзка
1) йонни и ковалентни полярни
2) ковалентни полярни и йонни
3) ковалентни неполярни и метални
4) ковалентни неполярни и йонни
2. Веществата само с йонни връзки са изброени в серията:
1) F 2, CCl 4, KCl 2) NaBr, Na 2 O, KI 3) SO 2 .P 4 .CaF 2 4) H 2 S, Br 2 , K 2 S
3. Съединение с йонна връзка се образува чрез взаимодействие
1) CH 4 и O 2 2) SO 3 и H 2 O 3) C 2 H 6 и HNO 3 4) NH 3 и HCI
4. В коя серия всички вещества имат ковалентна полярна връзка?
1) HCl, NaCl, Cl 2 2) O 2, H 2 O, CO 2 3) H 2 O, NH 3, CH 4 4) NaBr, HBr, CO
5. В кой ред са записани формулите на вещества само с ковалентна полярна връзка?
1) Cl 2, NO 2, HCl 2) HBr, NO, Br 2 3) H 2 S, H 2 O, Se 4) HI, H 2 O, PH 3
6. Ковалентна неполярна връзка е характерна за
1) Cl 2 2) SO3 3) CO 4) SiO 2
7. Вещество с ковалентна полярна връзка е
1) C1 2 2) NaBr 3) H 2 S 4) MgCl 2
8. Вещество с ковалентна връзка е
1) CaCl2 2) MgS 3) H2S 4) NaBr
9. Вещество с ковалентна неполярна връзка има формулата
1) NH3 2) Cu 3) H 2 S 4) I 2
10. Веществата с неполярна ковалентна връзка са
11. Между атоми с еднаква електроотрицателност се образува химическа връзка
1) йонен 2) ковалентен полярен 3) ковалентен неполярен 4) водород
12. Ковалентната полярна връзка е характерна за
1) KCl 2) HBr 3) P 4 4) CaCl 2
13. Химичен елемент, в атома на който електроните са разпределени по слоевете, както следва: 2, 8, 8, 2 образува химична връзка с водорода
1) ковалентен полярен 2) ковалентен неполярен
3) йонни 4) метални
14. В молекула на кое вещество дължината на връзката между въглеродните атоми е най-дълга?
1) ацетилен 2) етан 3) етен 4) бензен
15. Три общи електронни двойки образуват ковалентна връзка в една молекула
1) азот 2) сероводород 3) метан 4) хлор
16. Между молекулите се образуват водородни връзки
1) диметилов етер 2) метанол 3) етилен 4) етил ацетат
17. Полярността на връзката е най-силно изразена в молекулата
1) HI 2) HCl 3) HF 4) HBr
18. Веществата с неполярна ковалентна връзка са
1) вода и диамант 2) водород и хлор 3) мед и азот 4) бром и метан
19. Водородна връзка не е типичноза вещество
1) H2O 2) CH4 3) NH3 4) CH3OH
20. Ковалентна полярна връзка е характерна за всяко от двете вещества, чиито формули
1) KI и H 2 O 2) CO 2 и K 2 O 3) H 2 S и Na 2 S 4) CS 2 и PC1 5
21. Най-малко силната химична връзка в молекулата
22. В молекулата на кое вещество дължината на химичната връзка е най-голяма?
1) флуор 2) хлор 3) бром 4) йод
23. Всяко от веществата, посочени в серията, има ковалентни връзки:
1) C 4 H 10, NO 2, NaCl 2) CO, CuO, CH 3 Cl 3) BaS, C 6 H 6, H 2 4) C 6 H 5 NO 2, F 2, CCl 4
24. Всяко от веществата, посочени в серията, има ковалентна връзка:
1) CaO, C 3 H 6, S 8 2) Fe, NaNO 3, CO 3) N 2, CuCO 3, K 2 S 4) C 6 H 5 N0 2, SO 2, CHC1 3
25. Всяко от веществата, посочени в серията, има ковалентна връзка:
1) C 3 H 4, NO, Na 2 O 2) CO, CH 3 C1, PBr 3 3) P 2 Oz, NaHSO 4, Cu 4) C 6 H 5 NO 2, NaF, CCl 4
26. Всяко от веществата, посочени в серията, има ковалентни връзки:
1) C 3 H a, NO 2, NaF 2) KCl, CH 3 Cl, C 6 H 12 0 6 3) P 2 O 5, NaHSO 4, Ba 4) C 2 H 5 NH 2, P 4, CH 3 о
27. Полярността на връзката е най-силно изразена в молекулите
1) сероводород 2) хлор 3) фосфин 4) хлороводород
28. В молекулата на кое вещество химичните връзки са най-силни?
1) CF 4 2) CCl 4 3) CBr 4 4) CI 4
29. Сред веществата NH 4 Cl, CsCl, NaNO 3, PH 3, HNO 3 - броят на съединенията с йонна връзка е
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
30. Сред веществата (NH 4) 2 SO 4, Na 2 SO 4, CaI 2, I 2, CO 2 - броят на съединенията с ковалентна връзка е
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
31. В вещества, образувани чрез комбиниране на еднакви атоми, химическа връзка
1) йонен 2) ковалентен полярен 3) водороден 4) ковалентен неполярен
32. Атоми химически елементивторият период на периодичната система D.I. Менделеев образува съединения с йонна химична връзка със състав 1) LiF 2) CO 2 3) Al 2 O 3 4) BaS
33. Съединения с ковалентни полярни и ковалентни неполярни връзки са съответно 1) вода и сероводород 2) калиев бромид и азот 3) амоняк и водород 4) кислород и метан
34. Ковалентна неполярна връзка е характерна за 1) вода 2) амоняк 3) азот 4) метан
35. Химична връзка в молекула на флуороводород
1) ковалентен полярен 3) йонен
2) ковалентен неполярен 4) водород
36. Изберете двойка вещества, всички връзки в които са ковалентни:
1) NaCl, Hcl 2) CO 2, BaO 3) CH 3 Cl, CH 3 Na 4) SO 2, NO 2
37. В калиев йодид, химическа връзка
1) ковалентен неполярен 3) метален
2) ковалентен полярен 4) йонен
38. В въглероден дисулфид CS 2 химична връзка
1) йонен 2) метален
3) ковалентен полярен 4) ковалентен неполярен
39. В съединение се осъществява ковалентна неполярна връзка
1) CrO 3 2) P 2 O 5 3) SO 2 4) F 2
40. Вещество с ковалентна полярна връзка има формулата 1) KCl 2) HBr 3) P 4 4) CaCl 2
41. Връзка с йонния характер на химичната връзка
1) фосфорен хлорид 2) калиев бромид 3) азотен оксид (II) 4) барий
42. В амоняка и бариевия хлорид, съответно химичната връзка
1) йонни и ковалентни полярни 2) ковалентни полярни и йонни
3) ковалентни неполярни и метални 4) ковалентни неполярни и йонни
43. Йонна връзка се образува от 1) H и S 2) P и C1 3) Cs и Br 4) Si и F
44. Какъв тип връзка има в молекулата Н 2?
1) Йонен 2) Водороден 3) Ковалентен неполярен 4) Донор-акцептор
45. Вещество с ковалентна полярна връзка е
1) серен оксид (IV) 2) кислород 3) калциев хидрид 4) диамант
46. В молекула флуор, химическа връзка
1) ковалентен полярен 2) йонен 3) ковалентен неполярен 4) водород
47. В коя серия са изброени веществата само с ковалентна полярна връзка:
1) CH 4 H 2 Cl 2 2) NH 3 HBr CO 2 3) PCl 3 KCl CCl 4 4) H 2 S SO 2 LiF
48. В коя серия всички вещества имат ковалентна полярна връзка?
1) Hcl, NaCl, Cl 2 2) O 2 H 2 O, CO 2 3) H 2 O, NH 3, CH 4 4) KBr, HBr, CO
49. В кой ред са изброени вещества само с йонен тип връзка:
1) F 2 O LiF SF 4 2) PCl 3 NaCl CO 2 3) KF Li 2 O BaCl 2 4) CaF 2 CH 4 CCl 4
50. Образува се съединение с йонна връзка при взаимодействие
1) CH 4 и O 2 2) NH 3 и HCl 3) C 2 H 6 и HNO 3 4) SO 3 и H 2 O
51. Между молекулите на 1) етан 2) бензен 3) водород 4) етанол се образува водородна връзка
52. Какво вещество има водородни връзки? 1) Сероводород 2) Лед 3) Бромоводород 4) Бензен
53. Връзка, образувана между елементи с поредни номера 15 и 53
1) йонен 2) метален
3) ковалентен неполярен 4) ковалентен полярен
54. Връзка, образувана между елементи с поредни номера 16 и 20
1) йонен 2) метален
3) ковалентен полярен 4) водород
55. Възниква връзка между атомите на елементи с поредни номера 11 и 17
1) метални 2) йонни 3) ковалентни 4) донорно-акцепторни
56. Между молекулите се образуват водородни връзки
1) водород 2) формалдехид 3) оцетна киселина 4) сероводород
57. В кой ред са записани формулите на вещества само с ковалентна полярна връзка?
1) Cl 2, NH 3, HCl 2) HBr, NO, Br 2 3) H 2 S, H 2 O, S 8 4) NI, H 2 O, PH 3
58. В какво вещество има както йонни, така и ковалентни химични връзки?
1) Натриев хлорид 2) Хлороводород 3) Натриев сулфат 4) Фосфорна киселина
59. Химическата връзка в молекулата има по-силно изразен йонен характер.
1) литиев бромид 2) меден хлорид 3) калциев карбид 4) калиев флуорид
60. В кое вещество всички химични връзки са ковалентни неполярни?
1) Диамант 2) Въглероден окис (IV) 3) Злато 4) Метан
61. Установете съответствие между веществото и вида на връзката на атомите в това вещество.
НАИМЕНОВАНИЕ НА ВЕЩЕСТВОТО ТИП КОМУНИКАЦИЯ
1) цинк А) йонен
2) азот Б) метал
3) амоняк Б) ковалентен полярен
4) калциев хлорид Г) ковалентен неполярен
62. Съвпадение
ТИП КОМУНИКАЦИОННА ВРЪЗКА
1) йонен A) H 2
2) метал B) Va
3) ковалентен полярен B) HF
4) ковалентен неполярен D) BaF 2
63. В какво съединение е ковалентната връзка между атомите, образувана от донорно-акцепторния механизъм? 1) KCl 2) CCl 4 3) NH 4 Cl 4) CaCl 2
64. Посочете молекулата, в която енергията на свързване е най-висока: 1) N≡N 2) H-H 3) O=O 4) H-F
65. Посочете молекулата, в която химичната връзка е най-силна: 1) HF 2) HCl 3) HBr 4) HI
Свободният флуор се състои от двуатомни молекули. От химическа гледна точка флуорът може да се характеризира като едновалентен неметал и освен това най-активният от всички неметали. Това се дължи на редица причини, включително лесното разлагане на молекулата F 2 на отделни атоми - необходимата енергия за това е само 159 kJ / mol (срещу 493 kJ / mol за O 2 и 242 kJ / mol за C 12). Флуорните атоми имат значителен електронен афинитет и са относително малки по размер. Следователно техните валентни връзки с атоми на други елементи са по-силни от подобни връзки на други металоиди (например енергията H-F връзкие - 564 kJ/mol спрямо 460 kJ/mol за H-O връзката и 431 kJ/mol за H-C1 връзката).
F-F връзката се характеризира с ядрено разстояние от 1,42 A. За термичната дисоциация на флуора чрез изчисление са получени следните данни:
Флуорният атом в основно състояние има структурата на външния електронен слой 2s 2 2p 5 и е едновалентен. Възбуждането на тривалентното състояние, свързано с прехвърлянето на един 2p електрон на ниво 3s, изисква разход от 1225 kJ/mol и практически не се реализира.
Електронният афинитет на неутрален флуорен атом се оценява на 339 kJ/mol. Йон F - характеризира се с ефективен радиус 1,33 A и енергия на хидратация 485 kJ/mol. За ковалентния радиус на флуора обикновено се приема стойност от 71 pm (т.е. половината от междуядреното разстояние в молекулата F 2 ).
Химичното свързване е електронно явление, при което поне един електрон, който е бил в силовото поле на своето ядро, се оказва в силовото поле на друго ядро или няколко ядра едновременно.
Мнозинство прости веществаи всички сложни вещества (съединения) се състоят от атоми, взаимодействащи един с друг по определен начин. С други думи, между атомите се установява химическа връзка. Когато се образува химическа връзка, винаги се освобождава енергия, т.е. енергията на образуваната частица трябва да бъде по-малка от общата енергия на първоначалните частици.
Преходът на електрон от един атом към друг, водещ до образуването на противоположно заредени йони със стабилни електронни конфигурации, между които се установява електростатично привличане, е най-простият модел на йонна връзка:
X → X + + e - ; Y + e - → Y - ; X+Y-
Хипотезата за образуването на йони и възникването на електростатично привличане между тях е изложена за първи път от немския учен В. Косел (1916 г.).
Друг модел на свързване е споделянето на електрони от два атома, в резултат на което също се образуват стабилни електронни конфигурации. Такава връзка се нарича ковалентна, през 1916 г. американският учен Г. Луис започва да развива своята теория.
Общото в двете теории беше образуването на частици със стабилна електронна конфигурация, съвпадаща с електронната конфигурация на благороден газ.
Например при образуването на литиев флуорид се реализира йонният механизъм на образуване на връзка. Литиевият атом (3 Li 1s 2 2s 1) губи електрон и се превръща в катион (3 Li + 1s 2) с електронна конфигурация на хелий. Флуорът (9 F 1s 2 2s 2 2p 5) приема електрон, образувайки анион (9 F - 1s 2 2s 2 2p 6) с електронна конфигурация на неон. Между литиевия йон Li + и флуорния йон F - възниква електростатично привличане, поради което се образува ново съединение - литиев флуорид.
Когато се образува флуороводород, единственият електрон на водородния атом (1s) и несдвоеният електрон на флуорния атом (2p) са в полето на действие и на двете ядра - водородния атом и флуорния атом. Така възниква обща електронна двойка, което означава преразпределение на електронната плътност и появата на максимална електронна плътност. В резултат на това два електрона сега са свързани с ядрото на водородния атом (електронната конфигурация на атома на хелия), а осем електрона от външното енергийно ниво са свързани с флуорното ядро (електронната конфигурация на неоновия атом):
Означава се с едно тире между символите на елемента: H-F.Връзка, осъществявана от една електронна двойка, се нарича единична връзка.
Образованието на двама електронни обвивкиза литиевия йон и водородния атом е специален случай.Тенденцията за образуване на стабилна осемелектронна обвивка чрез прехвърляне на електрон от един атом към друг (йонна връзка) или чрез споделяне на електрони (ковалентна връзка) се нарича октетно правило.
Има обаче съединения, които не следват това правило. Например берилиевият атом в берилиевия флуорид BeF 2 има само четириелектронна обвивка; шест електронни обвивки са характерни за борния атом (точките показват електроните на външното енергийно ниво):
В същото време, в съединения като фосфорен (V) хлорид и серен (VI) флуорид, йоден (VII) флуорид, електронните обвивки на централните атоми съдържат повече от осем електрона (фосфор - 10; сяра - 12; йод - 14):
В повечето връзки на d-елементи правилото за октет също не се спазва.
Във всички примери по-горе се образува химическа връзка между атоми на различни елементи; нарича се хетероатомен. Ковалентна връзка обаче може да се образува и между еднакви атоми. Например, водородна молекула се образува чрез споделяне на 15 електрона от всеки водороден атом, в резултат на което всеки атом придобива стабилна електронна конфигурация от два електрона. Октет се образува по време на образуването на молекули на други прости вещества, като флуор:
Образуването на химическа връзка може да се извърши и чрез социализация на четири или шест електрона. В първия случай се образува двойна връзка, която е две обобщени двойки електрони, във втория - тройна връзка (три обобщени електронни двойки).
Например, когато се образува азотна молекула N 2, се образува химическа връзка чрез социализирането на шест електрона: три несдвоени p електрона от всеки атом. За да се постигне осемелектронна конфигурация, се формират три общи електронни двойки:
Двойната връзка е обозначена с две тирета, тройната връзка с три. Молекулата на азота N 2 може да бъде представена по следния начин: N≡N.
В двуатомните молекули, образувани от атоми на един елемент, максималната електронна плътност се намира в средата на междуядрената линия. Тъй като няма разделяне на зарядите между атомите, този тип ковалентна връзка се нарича неполярна. Хетероатомната връзка винаги е повече или по-малко полярна, тъй като максималната електронна плътност се измества към един от атомите, поради което придобива частичен отрицателен заряд (означен като σ-). Атомът, от който е изместен максимумът на електронната плътност, придобива частичен положителен заряд (обозначен със σ+). Електрически неутралните частици, в които центровете на частичните отрицателни и частичните положителни заряди не съвпадат в пространството, се наричат диполи. Полярността на връзката се измерва чрез диполния момент (μ), който е право пропорционален на големината на зарядите и разстоянието между тях.
Ориз. Схематично представяне на дипол
Списък на използваната литература
- Попков В. А., Пузаков С. А. обща химия: учебник. - М.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 с.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [С. 32-35]
През 1916 г. са предложени първите изключително опростени теории за структурата на молекулите, в които са използвани електронни представяния: теорията на американския физикохимик Г. Люис (1875-1946) и немския учен В. Косел. Според теорията на Луис, образуването на химична връзка в двуатомна молекула включва валентните електрони на два атома едновременно. Ето защо, например, в молекула на водорода, вместо валентен елемент, те започнаха да рисуват електронна двойка, която образува химическа връзка:
Химическата връзка, образувана от електронна двойка, се нарича ковалентна връзка. Молекулата на флуороводорода е изобразена по следния начин:
Разликата между молекулите на прости вещества (H2, F2, N2, O2) от молекулите сложни вещества(HF, NO, H2O, NH3) е, че първите нямат диполен момент, докато вторите имат. Диполният момент m се определя като произведението абсолютна стойностзаряд q чрез разстоянието между два противоположни заряда r:
Диполният момент m на двуатомна молекула може да се определи по два начина. Първо, тъй като молекулата е електрически неутрална, общият положителен заряд на молекулата Z" е известен (това е равно на суматазаряди на атомни ядра: Z "= ZA + ZB). Познавайки междуядреното разстояние re, можете да определите местоположението на центъра на тежестта на положителния заряд на молекулата. Стойността m на молекулата се намира от експеримента. Следователно , можете да намерите r" - разстоянието между центровете на тежестта на положителния и общия отрицателен заряд на молекулата:
Второ, можем да предположим, че когато електронна двойка, образуваща химическа връзка, се измести към един от атомите, някакъв излишен отрицателен заряд -q "се появява на този атом и заряд + q" се появява на втория атом. Разстоянието между атомите е re:
Диполният момент на HF молекулата е 6,4h 10-30 clh m, H-F разстояниее равно на 0,917 × 10-10 m. Изчисляването на q" дава: q" = 0,4 от елементарния заряд (т.е. заряда на електрона). Тъй като върху флуорния атом се появи излишен отрицателен заряд, това означава, че електронната двойка, която образува химическа връзка в HF молекулата, се измества към флуорния атом. Такава химична връзка се нарича ковалентна полярна връзка. Молекулите от тип А2 нямат диполен момент. Химичните връзки, които образуват тези молекули, се наричат ковалентни неполярни връзки.
Теорията на Коселбеше предложено да опише молекули, образувани от активни метали (алкални и алкалоземни) и активни неметали (халогени, кислород, азот). Външните валентни електрони на металните атоми са най-отдалечени от атомното ядро и следователно се задържат относително слабо от металния атом. За атоми на химични елементи, разположени в един и същ ред на периодичната система, когато се движат отляво надясно, зарядът на ядрото се увеличава през цялото време и допълнителните електрони се намират в същия електронен слой. Това води до факта, че външната електронна обвивка се свива и електроните се задържат все по-здраво в атома. Следователно в молекулата MeX става възможно да се премести слабо задържаният външен валентен електрон на метала с разход на енергия, равен на йонизационния потенциал, във валентната електронна обвивка на неметалния атом с освобождаване на енергия, равна на афинитета на електрона . В резултат на това се образуват два йона: Me+ и X-. Електростатичното взаимодействие на тези йони е химическа връзка. Този тип връзка се нарича йонни.
Ако определим диполните моменти на молекулите MeX по двойки, се оказва, че зарядът от металния атом не се прехвърля напълно към неметалния атом и химическата връзка в такива молекули е по-добре описана като ковалентна силно полярна връзка. Положителните метални катиони Me + и отрицателните аниони на неметалните атоми X- обикновено съществуват в местата на кристалната решетка на кристалите на тези вещества. Но в този случай всеки положителен метален йон първо взаимодейства електростатично с най-близките неметални аниони, след това с метални катиони и т.н. Тоест в йонните кристали химичните връзки са делокализирани и всеки йон в крайна сметка взаимодейства с всички други йони, влизащи в кристала, който е гигантска молекула.
Наред с добре дефинираните характеристики на атомите, като зарядите на атомните ядра, йонизационните потенциали, електронен афинитет, в химията се използват и по-малко дефинирани характеристики. Един от тях е електроотрицателността. В науката е въведен от американския химик Л. Полинг. Нека първо разгледаме за елементите от първите три периода данните за първия йонизационен потенциал и за афинитета към електрона.
Закономерностите в йонизационните потенциали и афинитета към електрони се обясняват напълно със структурата на валентните електронни обвивки на атомите. Електронният афинитет на изолиран азотен атом е много по-малък от този на атомите на алкални метали, въпреки че азотът е активен неметал. Именно в молекулите при взаимодействие с атоми на други химични елементи азотът доказва, че е активен неметал. Това се опита да направи Л. Полинг, въвеждайки "електроотрицателността" като способността на атомите на химичните елементи да изместват електронна двойка към себе си по време на образуването ковалентни полярни връзки. Скалата за електроотрицателност на химичните елементи е предложена от Л. Полинг. Той приписва най-високата електроотрицателност в произволни безразмерни единици на флуор - 4,0, кислород - 3,5, хлор и азот - 3,0, бром - 2,8. Характерът на промяната в електроотрицателността на атомите напълно съответства на законите, които са изразени в Периодична система. Следователно използването на понятието електроотрицателност"просто превежда на друг език тези модели в промяната на свойствата на металите и неметалите, които вече са отразени в Периодичната система.
Много метали в твърдо състояние са почти идеално оформени кристали.. Във възлите на кристалната решетка в кристала има атоми или положителни метални йони. Електроните на тези метални атоми, от които са образувани положителни йони, са под формата на електронен газ в пространството между възлите на кристалната решетка и принадлежат на всички атоми и йони. Те определят характерния метален блясък, високата електропроводимост и топлопроводимост на металите. Тип химическо свързване, което се осъществява от социализирани електрони в метален кристал, се наричаметална връзка.
През 1819 г. френските учени P. Dulong и A. Petit експериментално установяват, че моларният топлинен капацитет на почти всички метали в кристално състояние е 25 J / mol. Сега можем лесно да обясним защо това е така. Атомите на металите във възлите на кристалната решетка са винаги в движение - извършват колебателни движения. Това сложно движение може да се разложи на три прости осцилаторни движения в три взаимно перпендикулярни равнини. Всяко колебателно движение има своя собствена енергия и свой собствен закон за нейното изменение с повишаване на температурата - собствен топлинен капацитет. Граничната стойност на топлинния капацитет за всяко осцилаторно движение на атомите е равна на R - универсалната газова константа. Три независими вибрационни движения на атомите в кристал ще съответстват на топлинен капацитет, равен на 3R. Когато металите се нагряват, започвайки от много ниски температури, техният топлинен капацитет нараства от нула. При стайна и по-висока температура топлинният капацитет на повечето метали достига своя максимална стойност- 3R.
При нагряване кристалната решетка на металите се разрушава и те преминават в разтопено състояние. При по-нататъшно нагряване металите се изпаряват. В изпаренията много метали съществуват като молекули Me2. В тези молекули металните атоми са способни да образуват ковалентни неполярни връзки.
Флуорът е химичен елемент (символ F, атомен номер 9), неметал, който принадлежи към групата на халогените. Това е най-активното и електроотрицателно вещество. При нормална температура и налягане флуорната молекула е бледожълта с формула F 2 . Подобно на други халогениди, молекулярният флуор е много опасен и причинява тежки химически изгаряния при контакт с кожата.
Използване
Флуорът и неговите съединения се използват широко, включително за производството на фармацевтични продукти, агрохимикали, горива и смазочни материали и текстил. се използва за ецване на стъкло, докато флуорната плазма се използва за производство на полупроводници и други материали. Ниските концентрации на F йони в пастата за зъби и питейната вода могат да помогнат за предотвратяване на зъбен кариес, докато по-високи концентрации се откриват в някои инсектициди. Много общи анестетици са хидрофлуоровъглеродни производни. Изотопът 18 F е източник на позитрони за медицинско изобразяване чрез позитронно-емисионна томография, а урановият хексафлуорид се използва за разделяне на изотопи на уран и производство за атомни електроцентрали.
История на откритията
Минералите, съдържащи флуорни съединения, са били известни много години преди изолирането на този химичен елемент. Например минералът флуорит (или флуорит), състоящ се от калциев флуорид, е описан през 1530 г. от Джордж Агрикола. Той забеляза, че може да се използва като флюс, вещество, което помага за понижаване на точката на топене на метал или руда и помага за пречистването на желания метал. Следователно флуорът получи латинското си наименование от думата fluere ("поток").
През 1670 г. стъкларът Хайнрих Шванхард открива, че стъклото се ецва под действието на калциев флуорид (флуорошпат), обработен с киселина. Карл Шееле и много по-късни изследователи, включително Хъмфри Дейви, Джоузеф-Луи Гей-Лусак, Антоан Лавоазие, Луи Тенар, експериментират с флуороводородна киселина (HF), която се получава лесно чрез третиране на CaF с концентрирана сярна киселина.
В крайна сметка стана ясно, че HF съдържа неизвестен досега елемент. Въпреки това, поради прекомерната си реактивност, това вещество не може да бъде изолирано в продължение на много години. Той не само трудно се отделя от съединенията, но веднага реагира с другите им компоненти. Изолирането на елементарен флуор от флуороводородна киселина е изключително опасно и ранните опити ослепиха и убиха няколко учени. Тези хора станаха известни като "флуоридни мъченици".
Откриване и производство
Накрая, през 1886 г. френският химик Анри Моасан успява да изолира флуор чрез електролиза на смес от разтопени калиеви флуориди и флуороводородна киселина. За това той беше награден Нобелова награда 1906 г. по химия. Неговият електролитен подход продължава да се използва и днес за промишленото производство на този химичен елемент.
Първото мащабно производство на флуор започва по време на Втората световна война. Това беше необходимо за един от етапите на създаване на атомна бомба като част от проекта Манхатън. Флуорът е бил използван за производството на уранов хексафлуорид (UF 6 ), който от своя страна е бил използван за отделяне един от друг на двата изотопа 235 U и 238 U. Днес газообразният UF 6 е необходим за производството на обогатен уран за ядрената енергия.
Най-важните свойства на флуора
В периодичната таблица елементът се намира в горната част на група 17 (бивша група 7A), която се нарича халоген. Други халогени включват хлор, бром, йод и астат. Освен това F е във втория период между кислорода и неона.
Чистият флуор е корозивен газ ( химична формула F 2) с характерна остра миризма, която се открива при концентрация от 20 nl на литър обем. Като най-реактивен и електроотрицателен от всички елементи, той лесно образува съединения с повечето от тях. Флуорът е твърде реактивен, за да съществува в своята елементарна форма и има такъв афинитет към повечето материали, включително силиция, че не може да се приготвя или съхранява в стъклени съдове. Във влажен въздух той реагира с вода, образувайки не по-малко опасна флуороводородна киселина.
Флуорът, взаимодействайки с водорода, експлодира дори при ниски температури и на тъмно. Той реагира бурно с вода, за да образува флуороводородна киселина и кислороден газ. Различни материали, включително фино диспергирани метали и стъкла, горят с ярък пламък в струя газообразен флуор. Освен това този химичен елемент образува съединения с благородните газове криптон, ксенон и радон. Той обаче не реагира директно с азот и кислород.
Въпреки изключителната активност на флуора, вече са налични методи за безопасното му боравене и транспортиране. Елементът може да се съхранява в контейнери от стомана или монел (богата на никел сплав), тъй като на повърхността на тези материали се образуват флуориди, които предотвратяват по-нататъшна реакция.
Флуоридите са вещества, в които флуорът присъства като отрицателно зареден йон (F-) в комбинация с някои положително заредени елементи. Съединенията на флуора с металите са сред най-стабилните соли. При разтваряне във вода те се разделят на йони. Други форми на флуор са комплекси като - и H 2 F + .
изотопи
Има много изотопи на този халоген, вариращи от 14 F до 31 F. Но изотопният състав на флуора включва само един от тях, 19 F, който съдържа 10 неутрона, тъй като е единственият, който е стабилен. Радиоактивният изотоп 18 F е ценен източник на позитрони.
Биологично въздействие
Флуорът в тялото се намира главно в костите и зъбите под формата на йони. Флуорирането на питейната вода в концентрация по-малка от една част на милион значително намалява случаите на кариес - според Националния изследователски съвет към Националната академия на науките на Съединените щати. От друга страна, прекомерното натрупване на флуор може да доведе до флуороза, която се проявява в петна по зъбите. Този ефект обикновено се наблюдава в райони, където съдържанието на този химичен елемент в питейната вода надвишава концентрация от 10 ppm.
Елементарният флуор и флуорните соли са токсични и с тях трябва да се работи много внимателно. Трябва внимателно да се избягва контакт с кожата или очите. Реакцията с кожата произвежда, който бързо прониква в тъканите и реагира с калция в костите, като ги уврежда трайно.
Флуор в околната среда
Годишният световен добив на минерала флуорит е около 4 милиона тона, а общият капацитет на проучените находища е в рамките на 120 милиона тона.Основните райони за добив на този минерал са Мексико, Китай и Западна Европа.
Флуорът се среща естествено в земната коракъдето може да се намери в скали, въглища и глина. Флуоридите се отделят във въздуха при ветровата ерозия на почвите. Флуорът е 13-ият най-разпространен химичен елемент в земната кора – съдържанието му е 950 ppm. В почвите средната му концентрация е около 330 ppm. Флуороводородът може да бъде изпуснат във въздуха в резултат на промишлени горивни процеси. Флуоридите, които са във въздуха, в крайна сметка падат на земята или във водата. Когато флуорът образува връзка с много малки частици, той може да остане във въздуха за дълги периоди от време.
В атмосферата 0,6 милиардни от този химичен елемент присъства под формата на солена мъгла и органични хлорни съединения. В градските райони концентрацията достига 50 части на милиард.
Връзки
Флуорът е химичен елемент, който образува широк спектър от органични и неорганични съединения. Химиците могат да заменят водородните атоми с него, като по този начин създават много нови вещества. Силно реактивният халоген образува съединения с благородни газове. През 1962 г. Нийл Бартлет синтезира ксенон хексафлуороплатинат (XePtF6). Получени са също флуориди на криптон и радон. Друго съединение е аргон флуорохидрид, който е стабилен само при изключително ниски температури.
Индустриално приложение
В атомно и молекулярно състояние флуорът се използва за плазмено ецване в производството на полупроводници, дисплеи с плосък панел и микроелектромеханични системи. Флуороводородната киселина се използва за ецване на стъкло в лампи и други продукти.
Заедно с някои от неговите съединения, флуорът е важен компонент в производството на фармацевтични продукти, агрохимикали, горива и смазочни материали и текстил. Химическият елемент е необходим за производството на халогенирани алкани (халони), които от своя страна са били широко използвани в климатичните и хладилните системи. По-късно подобна употреба на хлорфлуорвъглеводороди е забранена, тъй като те допринасят за разрушаването на озоновия слой в горната атмосфера.
Серният хексафлуорид е изключително инертен, нетоксичен газ, класифициран като парников газ. Без флуор производството на пластмаси с ниско триене като тефлон не е възможно. Много анестетици (напр. севофлуран, десфлуран и изофлуран) са CFC производни. Натриевият хексафлуороалуминат (криолит) се използва в електролизата на алуминий.
Флуорните съединения, включително NaF, се използват в пастите за зъби за предотвратяване на кариес. Тези вещества се добавят към общинските водоснабдителни системи, за да осигурят флуориране на водата, но практиката се счита за противоречива поради въздействието върху човешкото здраве. При по-високи концентрации NaF се използва като инсектицид, особено за борба с хлебарки.
В миналото флуоридите са били използвани за намаляване на рудите и увеличаване на тяхната течливост. Флуорът е важен компонент в производството на уранов хексафлуорид, който се използва за разделяне на изотопите му. 18 F, радиоактивен изотоп със 110 минути, излъчва позитрони и често се използва в медицинската позитронно-емисионна томография.
Физични свойства на флуора
Основните характеристики на химичния елемент са следните:
- Атомна маса 18,9984032 g/mol.
- Електронна конфигурация 1s 2 2s 2 2p 5 .
- Степента на окисление е -1.
- Плътност 1,7 g/l.
- Точка на топене 53,53 К.
- Точка на кипене 85,03 К.
- Топлинна мощност 31,34 J/(K mol).
Химическите частици, образувани от два или повече атома, се наричат молекули(реално или условно формулни единицимногоатомни вещества). Атомите в молекулите са химически свързани.
Химическата връзка е електрическа сила на привличане, която държи частиците заедно. Всяка химична връзка в структурни формулиИзглежда валентна линия,Например:
H - H (връзка между два водородни атома);
H 3 N - H + (връзка между азотния атом на амонячната молекула и водородния катион);
(K +) - (I -) (връзка между калиев катион и йодиден йон).
Химическата връзка се образува от двойка електрони (), която в електронните формули на сложни частици (молекули, сложни йони) обикновено се заменя с валентна линия, за разлика от техните собствени, несподелени електронни двойки атоми, например:
Химическата връзка се нарича ковалентен,ако се образува от социализацията на двойка електрони от двата атома.
В молекулата F 2 и двата флуорни атома имат еднаква електроотрицателност, следователно притежаването на електронна двойка е еднакво за тях. Такава химична връзка се нарича неполярна, тъй като всеки флуорен атом има електронна плътностсъщото в електронна формула молекулите могат условно да бъдат разделени между тях по равно:
В молекулата на HCl химическата връзка е вече полярен,тъй като електронната плътност на хлорния атом (елемент с по-голяма електроотрицателност) е много по-висока, отколкото на водородния атом:
Ковалентна връзка, например H - H, може да се образува чрез споделяне на електроните на два неутрални атома:
H + H > H – H
Този механизъм на свързване се нарича обменили еквивалентен.
Съгласно друг механизъм, същата ковалентна връзка H - H възниква, когато електронната двойка на хидридния йон H се социализира от водородния катион H +:
H + + (:H) - > H - H
Катионът H + в този случай се нарича акцептори анион Н - донорелектронна двойка. Механизмът на образуване на ковалентна връзка в този случай ще бъде донор-акцептор,или координиране.
Единичните връзки (H - H, F - F, H - CI, H - N) се наричат а-връзки,те определят геометричната форма на молекулите.
Двойните и тройните връзки () съдържат един?-компонент и един или два?-компонента; ?-компонента, която е основната и условно образувана първа, винаги е по-силна от?-компонентите.
Физическите (всъщност измерими) характеристики на химическата връзка са нейната енергия, дължина и полярност.
Енергия на химичната връзка (д cv) е топлината, която се отделя по време на образуването на тази връзка и се изразходва за разрушаването й. За едни и същи атоми винаги има единична връзка по-слаботколкото кратно (двойно, тройно).
Дължина на химичната връзка (л s) - междуядрено разстояние. За едни и същи атоми винаги има единична връзка повече времеотколкото кратно.
Полярносткомуникацията се измерва електрически диполен момент p- произведението на реален електрически заряд (върху атомите на дадена връзка) по дължината на дипола (т.е. дължината на връзката). Колкото по-голям е диполният момент, толкова по-висока е полярността на връзката. истински електрически зарядивърху атомите в ковалентна връзка винаги е по-малка по стойност от степента на окисление на елементите, но съвпада по знак; например за връзката H + I -Cl -I реалните заряди са H + 0 " 17 - Cl - 0 " 17 (биполярна частица или дипол).
Полярност на молекулитеопределени от техния състав и геометрична форма.
Неполярни (p = O) ще бъде:
а) молекули простовещества, тъй като съдържат само неполярни ковалентни връзки;
б) многоатоменмолекули комплексвещества, ако тяхната геометрична форма симетричен.
Например молекулите CO 2, BF 3 и CH 4 имат следните посоки на равни (по дължина) вектори на връзката:
Когато се добавят вектори на връзката, тяхната сума винаги се равнява на нула и молекулите като цяло са неполярни, въпреки че съдържат полярни връзки.
Полярна (стр> O) ще бъде:
а) двуатомнамолекули комплексвещества, тъй като те съдържат само полярни връзки;
б) многоатоменмолекули комплексвещества, ако тяхната структура асиметрично,т.е. тяхната геометрична форма е или непълна, или изкривена, което води до появата на общ електрически дипол, например в молекулите на NH3, H2O, HNO3 и HCN.
Комплексните йони, като NH 4 + , SO 4 2- и NO 3 - , по принцип не могат да бъдат диполи, те носят само един (положителен или отрицателен) заряд.
Йонна връзкавъзниква по време на електростатичното привличане на катиони и аниони с почти никаква социализация на двойка електрони, например между K + и I -. Калиевият атом има липса на електронна плътност, йодният атом има излишък. Тази връзка се разглежда ограничаванеслучай на ковалентна връзка, тъй като двойка електрони практически е в притежанието на аниона. Такава връзка е най-типична за съединения на типични метали и неметали (CsF, NaBr, CaO, K 2 S, Li 3 N) и вещества от класа на солта (NaNO 3, K 2 SO 4, CaCO 3). Всички тези съединения при стайни условия са кристални вещества, които са обединени от общото име йонни кристали(кристали, изградени от катиони и аниони).
Има и друг вид връзка, наречена метална връзка,в който валентните електрони са толкова слабо задържани от метални атоми, че всъщност не принадлежат към конкретни атоми.
Останалите метални атоми, без ясно да принадлежат към тях външни електронистават положителни йони. Те образуват метална кристална решетка.Наборът от социализирани валентни електрони ( електронен газ)държи положителните метални йони заедно и в специфични места на решетката.
Освен йонни и метални кристали има и атоменИ молекулярнокристални вещества, в решетъчните възли на които има съответно атоми или молекули. Примери: диамант и графит - кристали с атомна решетка, йод I 2 и въглероден диоксид CO 2 (сух лед) - кристали с молекулярна решетка.
Химичните връзки съществуват не само вътре в молекулите на веществата, но могат да се образуват и между молекули, например за течен HF, вода H 2 O и смес от H 2 O + NH 3:
водородна връзкаобразувани поради силите на електростатично привличане на полярни молекули, съдържащи атоми на най-електроотрицателните елементи - F, O, N. Например, водородни връзки присъстват в HF, H 2 O и NH 3, но те не са в HCl, H 2 S и PH 3.
Водородните връзки са нестабилни и се разрушават доста лесно, например, когато ледът се топи и водата кипи. Въпреки това, малко допълнителна енергия се изразходва за разкъсване на тези връзки и следователно точките на топене (Таблица 5) и точките на кипене на веществата с водородни връзки
(например HF и H 2 O) са значително по-високи, отколкото за подобни вещества, но без водородни връзки (например HCl и H 2 S, съответно).
Много органични съединения също образуват водородни връзки; Водородната връзка играе важна роля в биологичните процеси.
Примери за задачи от част А1. Веществата само с ковалентни връзки са
1) SiH 4, Cl 2 O, CaBr 2
2) NF 3, NH 4 Cl, P 2 O 5
3) CH4, HNO3, Na(CH3O)
4) CCl 2 O, I 2, N 2 O
2–4. ковалентна връзка
2. единичен
3. удвоявам
4. утроявам
присъства в материята
5. В молекулите присъстват множество връзки
6. Частиците, наречени радикали са
7. Една от връзките се образува от донорно-акцепторния механизъм в набора от йони
1) SO 4 2-, NH 4 +
2) H3O+, NH4+
3) PO 4 3-, NO 3 -
4) PH 4 +, SO 3 2-
8. Най-издръжливитеИ късвръзка – в молекула
9. Вещества само с йонни връзки – в комплекта
2) NH4Cl, SiCl4
10–13. Кристалната решетка на материята
13. Va (OH) 2
1) метал
Задача номер 1
От предложения списък изберете две съединения, в които има йонна химична връзка.
- 1. Ca(ClO 2) 2
- 2. HClO 3
- 3.NH4CI
- 4. HClO 4
- 5.Cl2O7
Отговор: 13
В преобладаващата част от случаите е възможно да се определи наличието на йонен тип връзка в съединение от факта, че неговите структурни единици едновременно включват атоми типичен метали неметални атоми.
На тази основа установяваме, че има йонна връзка в съединение номер 1 - Ca(ClO 2) 2, т.к. във формулата му могат да се видят атоми на типичен калциев метал и атоми на неметали - кислород и хлор.
В този списък обаче няма повече съединения, съдържащи метални и неметални атоми.
Сред съединенията, посочени в заданието, има амониев хлорид, в който йонната връзка се осъществява между амониевия катион NH 4 + и хлоридния йон Cl −.
Задача номер 2
От предложения списък изберете две съединения, в които типът на химичната връзка е същият като в молекулата на флуора.
1) кислород
2) азотен оксид (II)
3) бромоводород
4) натриев йодид
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 15
Флуорната молекула (F 2) се състои от два атома на един неметален химичен елемент, следователно химичната връзка в тази молекула е ковалентна неполярна.
Ковалентна неполярна връзка може да се осъществи само между атоми на един и същ химичен елемент на неметал.
От предложените варианти само кислородът и диамантът имат ковалентен неполярен тип връзка. Молекулата на кислорода е двуатомна, състои се от атоми на един химичен елемент от неметал. Диамантът има атомна структура и в структурата си всеки въглероден атом, който е неметал, е свързан с 4 други въглеродни атома.
Азотният оксид (II) е вещество, състоящо се от молекули, образувани от атоми на два различни неметала. Тъй като електроотрицателността на различните атоми винаги е различна, общата електронна двойка в молекулата се измества към по-електроотрицателния елемент, в този случай кислорода. По този начин връзката в молекулата на NO е ковалентна полярна.
Бромоводородът също се състои от двуатомни молекули, съставени от водородни и бромни атоми. Споделената електронна двойка, образуваща H-Br връзката, се измества към по-електроотрицателния бромен атом. Химическата връзка в молекулата на HBr също е ковалентна полярна.
Натриевият йодид е йонно вещество, образувано от метален катион и йодиден анион. Връзката в молекулата на NaI се образува поради прехвърлянето на електрон от 3 с-орбитали на натриевия атом (натриевият атом се превръща в катион) до недостатъчно запълнена 5 стр-орбитала на йодния атом (йодният атом се превръща в анион). Такава химична връзка се нарича йонна.
Задача номер 3
От предложения списък изберете две вещества, между молекулите на които се образуват водородни връзки.
- 1. C 2 H 6
- 2.C2H5OH
- 3.H2O
- 4. CH 3 OCH 3
- 5. CH 3 COCH 3
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 23
Обяснение:
Водородните връзки се осъществяват във веществата молекулярна структура, в които има ковалентни H-O връзки, H-N, H-F. Тези. ковалентни връзки на водородния атом с атомите на трите химични елемента с най-висока електроотрицателност.
Така, очевидно, има водородни връзки между молекулите:
2) алкохоли
3) феноли
4) карбоксилни киселини
5) амоняк
6) първични и вторични амини
7) флуороводородна киселина
Задача номер 4
От предложения списък изберете две съединения с йонна химична връзка.
- 1. PCl 3
- 2.CO2
- 3.NaCl
- 4. H 2 S
- 5. MgO
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 35
Обяснение:
В по-голямата част от случаите може да се заключи, че има йонен тип връзка в съединение от факта, че съставът на структурните единици на веществото включва едновременно атоми на типичен метал и неметални атоми.
На тази основа установяваме, че има йонна връзка в съединение номер 3 (NaCl) и 5 (MgO).
Забележка*
В допълнение към горната характеристика, наличието на йонна връзка в съединение може да се каже, ако неговата структурна единица съдържа амониев катион (NH 4 +) или неговите органични аналози - катиони на алкиламоний RNH 3 +, диалкиламоний R 2 NH 2 + , триалкиламониев R3NH+ или тетраалкиламониев R4N+, където R е някакъв въглеводороден радикал. Например, йонният тип връзка се осъществява в съединението (CH 3) 4 NCl между катиона (CH 3) 4 + и хлоридния йон Cl - .
Задача номер 5
От предложения списък изберете две вещества с еднакъв тип структура.
4) готварска сол
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 23
Задача номер 8
От предложения списък изберете две вещества с немолекулна структура.
2) кислород
3) бял фосфор
5) силиций
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 45
Задача номер 11
От предложения списък изберете две вещества, в молекулите на които има двойна връзка между въглеродните и кислородните атоми.
3) формалдехид
4) оцетна киселина
5) глицерин
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 34
Задача номер 14
От предложения списък изберете две вещества с йонна връзка.
1) кислород
3) въглероден окис (IV)
4) натриев хлорид
5) калциев оксид
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 45
Задача номер 15
От предложения списък изберете две вещества със същия тип кристална решетка като диаманта.
1) силициев диоксид SiO 2
2) натриев оксид Na 2 O
3) въглероден окис CO
4) бял фосфор P 4
5) силиций Si
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 15
Задача номер 20
От предложения списък изберете две вещества, в молекулите на които има една тройна връзка.
- 1. HCOOH
- 2.HCOH
- 3. C 2 H 4
- 4. N 2
- 5.C2H2
Запишете номерата на избраните връзки в полето за отговор.
Отговор: 45
Обяснение:
За да намерим верния отговор, нека начертаем структурните формули на съединенията от представения списък:
Така виждаме, че тройната връзка съществува в молекулите на азота и ацетилена. Тези. верни отговори 45
Задача номер 21
От предложения списък изберете две вещества, в молекулите на които има ковалентна неполярна връзка.
Подготовка по химия за ЗНО и ДПА
Пълно издание
ЧАСТ И
ОБЩА ХИМИЯ
ХИМИЯ НА ЕЛЕМЕНТИТЕ
ХАЛОГЕНИ
Прости вещества
Химични свойства на флуора
Флуорът е най-силният окислител в природата. Директно не реагира само с хелий, неон и аргон.
По време на реакцията с метали се образуват флуориди, съединения от йонен тип:
Флуорът реагира енергично с много неметали, дори с някои инертни газове:
Химични свойства на хлора. Взаимодействие със сложни вещества
Хлорът е по-силен окислител от брома или йода, така че хлорът измества тежките халогени от техните соли:
Разтваряйки се във вода, хлорът частично реагира с него, което води до образуването на две киселини: хлорид и хипохлорит. В този случай един хлорен атом повишава степента на окисление, а другият я намалява. Такива реакции се наричат реакции на диспропорциониране. Реакциите на диспропорциониране са реакции на самовъзстановяване-самоокисление, т.е. реакции, при които един елемент проявява свойствата както на оксид, така и на редуциращ агент. При диспропорциониране едновременно се образуват съединения, в които елементът е в по-окислено и редуцирано състояние в сравнение с примитивното. Степента на окисление на хлорния атом в молекулата на хипохлоритната киселина е +1:
Взаимодействието на хлор с алкални разтвори протича по подобен начин. В този случай се образуват две соли: хлорид и хипохлорит.
Хлорът взаимодейства с различни оксиди:
Хлорът окислява някои соли, в които металът не е в максимално състояние на окисление:
Молекулярният хлор реагира с много органични съединения. В присъствието на ферум (III) хлорид като катализатор, хлорът реагира с бензен, за да образува хлоробензен, а при облъчване със светлина в резултат на същата реакция се образува хексахлороциклохексан:
Химични свойства на брома и йода
И двете вещества реагират с водород, флуор и основи:
Йодът се окислява от различни силни окислители:
Методи за извличане на прости вещества
Извличане на флуор
Тъй като флуорът е най-силният химичен оксид, е невъзможно да се изолира чрез химични реакции от съединения в свободна форма и следователно флуорът се извлича чрез физикохимичен метод - електролиза.
За извличане на флуор се използват стопилка от калиев флуорид и никелови електроди. Никелът се използва поради факта, че повърхността на метала е пасивирана от флуор поради образуването на неразтворими
NiF2, следователно самите електроди не се разрушават от действието на веществото, което се отделя върху тях:Екстракция на хлор
Хлорът се произвежда в търговската мрежа чрез електролиза на разтвор на натриев хлорид. В резултат на този процес се извлича и натриев хидроксид:
В малки количества хлорът се получава чрез окисляване на разтвор на хлороводород по различни методи:
Хлорът е много важен продукт на химическата промишленост.
Световното му производство е милиони тонове.
Екстракция на бром и йод
За промишлена употреба бромът и йодът се получават съответно от окисляването на бромиди и йодиди. За окисление най-често се използват молекулен хлор, концентрирана сулфатна киселина или манганов диоксид:
Флуорът и някои от неговите съединения се използват като окислител за ракетно гориво. Големи количества флуор се използват за производството на различни хладилни агенти (фреони) и някои полимери, които се характеризират с химическа и термична устойчивост (тефлон и някои други). Флуорът се използва в ядрената технология за разделяне на уранови изотопи.
По-голямата част от хлора се използва за производство на солна киселина, а също и като окислител за производството на други халогени. В промишлеността се използва за избелване на тъкани и хартия. В по-големи количества от флуора се използва за производството на полимери (PVC и други) и хладилни агенти. Дезинфекцирайте с хлор пия вода. Необходим е и за извличане на някои разтворители като хлороформ, метиленхлорид, въглероден тетрахлорид. Освен това се използва за производството на много вещества, като калиев хлорат (бертолетова сол), белина и много други съединения, съдържащи хлорни атоми.
Бромът и йодът не се използват в индустрията в същия мащаб като хлора или флуора, но употребата на тези вещества нараства всяка година. Бромът се използва в производството на различни седативни лекарства. Йодът се използва при производството на антисептични препарати. Съединенията на брома и йода се използват широко в количествен анализвещества. С помощта на йод се пречистват някои метали (този процес се нарича рафиниране на йод), като титан, ванадий и др.
Теми на USE кодификатора: Ковалентна химична връзка, нейните разновидности и механизми на образуване. Характеристики на ковалентната връзка (полярност и енергия на връзката). Йонна връзка. метална връзка. водородна връзка
Вътремолекулни химични връзки
Нека първо разгледаме връзките, които възникват между частиците в молекулите. Такива връзки се наричат вътрешномолекулен.
химическа връзка между атомите на химичните елементи има електростатичен характер и се образува поради взаимодействия на външни (валентни) електрони, в повече или по-малка степен задържани от положително заредени ядрасвързани атоми.
Ключовата концепция тук е ЕЛЕКТРОНОГРАФИКАЦИЯ. Именно тя определя вида на химичната връзка между атомите и свойствата на тази връзка.
е способността на атома да привлича (задържа) външен(валентност) електрони. Електроотрицателността се определя от степента на привличане на външните електрони към ядрото и зависи главно от радиуса на атома и заряда на ядрото.
Електроотрицателността е трудно да се определи недвусмислено. Л. Полинг състави таблица на относителната електроотрицателност (въз основа на енергиите на връзката на двуатомните молекули). Най-електроотрицателният елемент е флуорсъс смисъл 4 .
Важно е да се отбележи, че в различни източници можете да намерите различни скали и таблици на стойностите на електроотрицателността. Това не трябва да се плаши, тъй като образуването на химическа връзка играе роля атоми и е приблизително еднакъв във всяка система.
Ако един от атомите в химическата връзка A:B привлича по-силно електрони, тогава електронната двойка се измества към него. Колкото повече разлика в електроотрицателносттаатоми, толкова повече е изместена електронната двойка.
Ако стойностите на електроотрицателността на взаимодействащите атоми са равни или приблизително равни: EO(A)≈EO(V), тогава споделената електронна двойка не е изместена към нито един от атомите: А: Б. Такава връзка се нарича ковалентен неполярен.
Ако електроотрицателността на взаимодействащите атоми се различава, но не много (разликата в електроотрицателността е приблизително от 0,4 до 2: 0,4<ΔЭО<2 ), тогава електронната двойка се измества към един от атомите. Такава връзка се нарича ковалентен полярен .
Ако електроотрицателността на взаимодействащите атоми се различава значително (разликата в електроотрицателността е по-голяма от 2: ΔEO>2), тогава един от електроните почти напълно преминава към друг атом, с образуването йони. Такава връзка се нарича йонни.
Основните видове химични връзки са − ковалентен, йонниИ металенвръзки. Нека ги разгледаме по-подробно.
ковалентна химична връзка
ковалентна връзка – това е химическа връзка образуван от образуване на обща електронна двойка A:B . В този случай два атома припокриванеатомни орбитали. Ковалентната връзка се образува от взаимодействието на атоми с малка разлика в електроотрицателността (като правило, между два неметала) или атоми на един елемент.
Основни свойства на ковалентните връзки
- ориентация,
- наситеност,
- полярност,
- поляризуемост.
Тези свойства на свързване влияят на химичните и физичните свойства на веществата.
Посока на комуникация характеризира химичния строеж и формата на веществата. Ъглите между две връзки се наричат ъгли на връзката. Например, в молекулата на водата ъгълът на връзката H-O-H е 104,45 o, така че молекулата на водата е полярна, а в молекулата на метана ъгълът на връзката H-C-H е 108 o 28 ′.
Насищаемост е способността на атомите да образуват ограничен брой ковалентни химични връзки. Броят на връзките, които един атом може да образува, се нарича.
Полярноствръзките възникват поради неравномерното разпределение на електронната плътност между два атома с различна електроотрицателност. Ковалентните връзки се делят на полярни и неполярни.
Поляризираемост връзките са способността на електроните на връзката да бъдат изместени от външно електрическо поле(по-специално електрическото поле на друга частица). Поляризуемостта зависи от подвижността на електроните. Колкото по-далеч е електронът от ядрото, толкова по-подвижен е той и съответно молекулата е по-поляризирана.
Ковалентна неполярна химична връзка
Има 2 вида ковалентна връзка - ПОЛЯРЕНИ НЕПОЛЯРЕН .
Пример . Разгледайте структурата на водородната молекула H 2 . Всеки водороден атом носи 1 несдвоен електрон на своето външно енергийно ниво. За да покажем атом, използваме структурата на Люис - това е диаграма на структурата на външното енергийно ниво на атома, когато електроните са обозначени с точки. Моделите на точковата структура на Люис са добра помощ при работа с елементи от втория период.
з. + . H=H:H
Така молекулата на водорода има една обща електронна двойка и една H–H химична връзка. Тази електронна двойка не е изместена към нито един от водородните атоми, т.к електроотрицателността на водородните атоми е еднаква. Такава връзка се нарича ковалентен неполярен .
Ковалентна неполярна (симетрична) връзка - това е ковалентна връзка, образувана от атоми с еднаква електроотрицателност (като правило, същите неметали) и следователно с равномерно разпределение на електронната плътност между ядрата на атомите.
Диполният момент на неполярните връзки е 0.
Примери: Н2 (Н-Н), О2 (О=О), S8.
Ковалентна полярна химична връзка
ковалентна полярна връзка е ковалентна връзка, която възниква между атоми с различна електроотрицателност (обикновено, различни неметали) и се характеризира денивелацияобща електронна двойка към по-електроотрицателен атом (поляризация).
Електронната плътност се измества към по-електроотрицателен атом - следователно върху него се появява частичен отрицателен заряд (δ-), а върху по-малко електроотрицателен атом (δ+, делта +) се появява частичен положителен заряд.
Колкото по-голяма е разликата в електроотрицателността на атомите, толкова по-висока е полярноствръзки и дори повече диполен момент . Между съседни молекули и противоположни по знак заряди действат допълнителни сили на привличане, които нарастват силавръзки.
Полярността на връзката влияе върху физичните и химичните свойства на съединенията. Реакционните механизми и дори реактивността на съседните връзки зависят от полярността на връзката. Полярността на връзката често определя полярност на молекулатаи по този начин пряко засяга такива физични свойства като точка на кипене и точка на топене, разтворимост в полярни разтворители.
Примери: НС1, СО2, NH3.
Механизми за образуване на ковалентна връзка
Ковалентната химична връзка може да възникне по 2 механизма:
1. обменен механизъм образуването на ковалентна химична връзка е, когато всяка частица осигурява един несдвоен електрон за образуването на обща електронна двойка:
А . + . B= A:B
2. Образуването на ковалентна връзка е такъв механизъм, при който една от частиците осигурява неподелена електронна двойка, а другата частица осигурява свободна орбитала за тази електронна двойка:
A: + B= A:B
В този случай един от атомите осигурява неподелена електронна двойка ( донор), а другият атом осигурява свободна орбитала за тази двойка ( акцептор). В резултат на образуването на връзка, както енергията на електрона намалява, т.е. това е полезно за атомите.
Ковалентна връзка, образувана от донорно-акцепторния механизъм, не е различночрез свойства от други ковалентни връзки, образувани от обменния механизъм. Образуването на ковалентна връзка по донорно-акцепторния механизъм е характерно за атоми или с голям брой електрони във външно енергийно ниво (донори на електрони), или обратно, с много малък брой електрони (акцептори на електрони). Валентните възможности на атомите са разгледани по-подробно в съответните.
Ковалентната връзка се образува от донорно-акцепторния механизъм:
- в молекула въглероден окис CO(връзката в молекулата е тройна, 2 връзки се образуват по обменния механизъм, една по донорно-акцепторния): C≡O;
- В амониев йон NH 4 +, в йони органични амининапример в метиламониевия йон CH3-NH2+;
- В комплексни съединения, химическа връзка между централния атом и групи от лиганди, например в натриев тетрахидроксоалуминат Na връзката между алуминий и хидроксидни йони;
- В азотна киселина и нейните соли- нитрати: HNO 3 , NaNO 3 , в някои други азотни съединения;
- в молекула озон O 3 .
Основни характеристики на ковалентната връзка
Ковалентна връзка, като правило, се образува между атомите на неметалите. Основните характеристики на ковалентната връзка са дължина, енергия, множественост и насоченост.
Множество химични връзки
Множество химични връзки - Това броя на споделените електронни двойки между два атома в съединение. Множеството на връзката може доста лесно да се определи от стойността на атомите, които образуват молекулата.
Например , в молекулата на водорода H 2 множествеността на връзката е 1, т.к всеки водород има само 1 несдвоен електрон във външното енергийно ниво, следователно се образува една обща електронна двойка.
В молекулата на кислорода O 2 множествеността на връзката е 2, тъй като всеки атом има 2 несдвоени електрона във външното си енергийно ниво: O=O.
В азотната молекула N 2 множествеността на връзката е 3, т.к между всеки атом има 3 несдвоени електрона във външното енергийно ниво и атомите образуват 3 общи електронни двойки N≡N.
Дължина на ковалентната връзка
Дължина на химичната връзка
е разстоянието между центровете на ядрата на атомите, които образуват връзка. Определя се чрез експериментални физични методи. Дължината на връзката може да се оцени приблизително според правилото за адитивност, според което дължината на връзката в молекулата AB е приблизително равна на половината от сумата от дължините на връзката в молекулите A 2 и B 2: 
Дължината на химическата връзка може да бъде грубо оценена по радиусите на атомите, образувайки връзка, или чрез множеството комуникацияако радиусите на атомите не са много различни.
С увеличаване на радиусите на атомите, образуващи връзка, дължината на връзката ще се увеличи.
Например
С увеличаване на множеството връзки между атомите (чиито атомни радиуси не се различават или се различават леко), дължината на връзката ще намалее.
Например . В сериите: C–C, C=C, C≡C дължината на връзката намалява.
Енергия на връзката
Мярка за силата на химическата връзка е енергията на връзката. Енергия на връзката се определя от енергията, необходима за разкъсване на връзката и отстраняване на атомите, които образуват тази връзка, на безкрайно разстояние един от друг.
Ковалентната връзка е много издръжлив.Енергията му варира от няколко десетки до няколко стотици kJ/mol. Колкото по-голяма е енергията на връзката, толкова по-голяма е силата на връзката и обратно.
Силата на химическата връзка зависи от дължината на връзката, полярността на връзката и множествеността на връзката. Колкото по-дълга е химическата връзка, толкова по-лесно се разрушава и колкото по-ниска е енергията на връзката, толкова по-малка е нейната сила. Колкото по-къса е химичната връзка, толкова по-силна е тя и толкова по-голяма е енергията на връзката.
Например, в поредицата от съединения HF, HCl, HBr отляво надясно силата на химичната връзка намалява, защото дължината на връзката се увеличава.
Йонна химична връзка
Йонна връзка е химическа връзка, основана на електростатично привличане на йони.
йонисе образуват в процеса на приемане или отдаване на електрони от атомите. Например, атомите на всички метали слабо задържат електроните на външното енергийно ниво. Следователно металните атоми се характеризират възстановителни свойстваспособността да дарява електрони.
Пример. Натриевият атом съдържа 1 електрон на 3-то енергийно ниво. Лесно го отдава, натриевият атом образува много по-стабилен Na + йон с електронната конфигурация на благородния неонов газ Ne. Натриевият йон съдържа 11 протона и само 10 електрона, така че общият заряд на йона е -10+11 = +1:
+11Na) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 Na +) 2 ) 8
Пример. Атомът на хлора има 7 електрона във външното си енергийно ниво. За да придобие конфигурацията на стабилен инертен аргонов атом Ar, хлорът трябва да добави 1 електрон. След прикрепването на електрон се образува стабилен хлорен йон, състоящ се от електрони. Общият заряд на йона е -1:
+17кл) 2 ) 8 ) 7 + 1e = +17 кл — ) 2 ) 8 ) 8
Забележка:
- Свойствата на йоните са различни от свойствата на атомите!
- Стабилни йони могат да образуват не само атоми, но също групи от атоми. Например: амониев йон NH 4 +, сулфатен йон SO 4 2- и др. Химичните връзки, образувани от такива йони, също се считат за йонни;
- Йонните връзки обикновено се образуват между металиИ неметали(групи неметали);
Образуваните йони се привличат поради електрическо привличане: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.
Нека визуално обобщим разлика между видовете ковалентна и йонна връзка:
метална химична връзка
метална връзка е връзката, която се формира относително свободни електронимежду метални йониобразувайки кристална решетка.
Атомите на металите на външно енергийно ниво обикновено имат един до три електрона. Радиусите на металните атоми като правило са големи - следователно металните атоми, за разлика от неметалите, доста лесно даряват външни електрони, т.е. са силни редуциращи агенти
Междумолекулни взаимодействия
Отделно, струва си да се разгледат взаимодействията, които възникват между отделните молекули в дадено вещество - междумолекулни взаимодействия . Междумолекулните взаимодействия са вид взаимодействие между неутрални атоми, при което не се появяват нови ковалентни връзки. Силите на взаимодействие между молекулите са открити от ван дер Ваалс през 1869 г. и са кръстени на него. Силите на Ван Дар Ваалс. Силите на Ван дер Ваалс се делят на ориентация, индукция И дисперсия . Енергията на междумолекулните взаимодействия е много по-малка от енергията на химичната връзка.
Ориентационни сили на привличане възникват между полярните молекули (дипол-диполно взаимодействие). Тези сили възникват между полярните молекули. Индуктивни взаимодействия е взаимодействието между полярна молекула и неполярна. Неполярната молекула се поляризира поради действието на полярна, което генерира допълнително електростатично привличане.
Специален вид междумолекулно взаимодействие са водородните връзки. - това са междумолекулни (или вътрешномолекулни) химични връзки, които възникват между молекули, в които има силно полярни ковалентни връзки - H-F, H-O или H-N. Ако има такива връзки в молекулата, тогава между молекулите ще има допълнителни сили на привличане .
Механизъм на образование Водородната връзка е отчасти електростатична и отчасти донорно-акцепторна. В този случай атом на силно електроотрицателен елемент (F, O, N) действа като донор на електронна двойка, а свързаните с тези атоми водородни атоми действат като акцептор. Характеризират се водородните връзки ориентация в космоса и насищане .
Водородната връзка може да бъде обозначена с точки: H ··· O. Колкото по-голяма е електроотрицателността на атом, свързан с водород, и колкото по-малък е неговият размер, толкова по-силна е водородната връзка. Характерно е преди всичко за съединенията флуор с водород , както и към кислород с водород , по-малко азот с водород .
Водородните връзки възникват между следните вещества:
— флуороводород HF(газ, разтвор на флуороводород във вода - флуороводородна киселина), вода H2O (пара, лед, течна вода):
— разтвор на амоняк и органични амини- между амоняк и водни молекули;
— органични съединения, в които O-H или N-H връзки: алкохоли, карбоксилни киселини, амини, аминокиселини, феноли, анилин и неговите производни, протеини, разтвори на въглехидрати - монозахариди и дизахариди.
Водородната връзка влияе върху физичните и химичните свойства на веществата. По този начин допълнителното привличане между молекулите затруднява кипенето на веществата. Веществата с водородни връзки показват необичайно повишаване на точката на кипене.
Например Като правило, с увеличаване на молекулното тегло се наблюдава повишаване на точката на кипене на веществата. Въпреки това, в редица вещества H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Teне наблюдаваме линейна промяна в точките на кипене.
А именно при точката на кипене на водата е необичайно висока - не по-малко от -61 o C, както ни показва правата линия, но много повече, +100 o C. Тази аномалия се обяснява с наличието на водородни връзки между водните молекули. Следователно, при нормални условия (0-20 o C), водата е течностпо фазово състояние.
