5.1. Kifungo cha Covalent

Kifungo cha kemikali huundwa wakati atomi mbili au zaidi zinakuja pamoja ikiwa, kama matokeo ya mwingiliano wao, jumla ya nishati ya mfumo hupungua. Mipangilio thabiti zaidi ya kielektroniki ya makombora ya elektroni ya nje ya atomi ni ya atomi bora ya gesi, inayojumuisha elektroni mbili au nane. Maganda ya nje ya elektroni ya atomi ya vipengele vingine yana elektroni moja hadi saba, i.e. hazijakamilika. Wakati molekuli inapoundwa, atomi huwa na kupata ganda thabiti la elektroni mbili au nane. Elektroni za valence za atomi hushiriki katika uundaji wa dhamana ya kemikali.

Covalent ni dhamana ya kemikali kati ya atomi mbili, ambayo huundwa na jozi za elektroni ambazo wakati huo huo ni za atomi hizi mbili.

Kuna taratibu mbili za uundaji wa vifungo vya ushirikiano: kubadilishana na mpokeaji wa wafadhili.

5.1.1. Utaratibu wa kubadilishana wa uundaji wa dhamana ya covalent

Utaratibu wa kubadilishana Uundaji wa dhamana ya ushirikiano hupatikana kwa sababu ya mwingiliano wa mawingu ya elektroni ya elektroni za atomi tofauti. Kwa mfano, wakati atomi mbili za hidrojeni zinakaribiana, obiti za elektroni za 1s zinaingiliana. Matokeo yake, jozi ya kawaida ya elektroni inaonekana, wakati huo huo ni mali ya atomi zote mbili. Katika kesi hii, dhamana ya kemikali huundwa na elektroni zilizo na spins za antiparallel, Mtini. 5.1.

Mchele. 5.1. Uundaji wa molekuli ya hidrojeni kutoka kwa atomi mbili za H

5.1.2. Utaratibu wa wafadhili wa kibali kwa ajili ya kuunda vifungo vya ushirikiano

Kwa utaratibu wa kukubali wafadhili wa malezi ya dhamana ya ushirikiano, dhamana pia huundwa kwa kutumia jozi za elektroni. Hata hivyo, katika kesi hii, atomi moja (wafadhili) hutoa jozi yake ya elektroni, na atomi nyingine (mpokeaji) inashiriki katika malezi ya dhamana na orbital yake ya bure. Mfano wa utekelezaji wa dhamana ya kukubali wafadhili ni malezi ya ioni ya amonia NH 4 + wakati wa mwingiliano wa amonia NH 3 na cation ya hidrojeni H +.

Katika molekuli ya NH 3, jozi tatu za elektroni huunda vifungo vitatu vya N - H, jozi ya nne ya elektroni ya atomi ya nitrojeni ni pekee. Jozi hii ya elektroni inaweza kuunda dhamana na ioni ya hidrojeni ambayo ina orbital isiyo na mtu. Matokeo yake ni ioni ya amonia NH 4 +, Mtini. 5.2.

Mchele. 5.2. Kuonekana kwa dhamana ya wafadhili-kukubali wakati wa kuundwa kwa ioni ya amonia

Ikumbukwe kwamba vifungo vinne vya ushirikiano vya N-H vilivyopo katika NH 4 + ion ni sawa. Katika ioni ya amonia haiwezekani kutambua dhamana inayoundwa na utaratibu wa wafadhili wa kukubali.

5.1.3. Dhamana ya covalent ya polar na isiyo ya polar

Ikiwa kifungo cha ushirikiano kinaundwa na atomi zinazofanana, basi jozi ya elektroni iko katika umbali sawa kati ya nuclei ya atomi hizi. Uhusiano kama huo unaitwa nonpolar. Mifano ya molekuli zilizo na dhamana isiyo ya polar covalent ni H2, Cl2, O2, N2, nk.

Katika kesi ya dhamana ya polar covalent, jozi ya elektroni iliyoshirikiwa huhamishiwa kwenye atomi yenye uwezo wa juu wa elektroni. Aina hii ya dhamana hupatikana katika molekuli zinazoundwa na atomi tofauti. Kifungo cha polar covalent hutokea katika molekuli za HCl, HBr, CO, NO, nk Kwa mfano, uundaji wa dhamana ya polar covalent katika molekuli ya HCl inaweza kuwakilishwa na mchoro, Mtini. 5.3:

Mchele. 5.3. Uundaji wa dhamana ya polar iliyounganishwa katika molekuli ya HC1

Katika molekuli inayozingatiwa, jozi ya elektroni huhamishiwa kwenye atomi ya klorini, kwa kuwa uwezo wake wa elektroni (2.83) ni mkubwa kuliko uwezo wa elektroni wa atomi ya hidrojeni (2.1).

5.1.4. Wakati wa dipole na muundo wa Masi

Kipimo cha polarity ya dhamana ni wakati wake wa dipole μ:

μ = e l,

Wapi e- malipo ya elektroni; l- umbali kati ya vituo vya chaji chanya na hasi.

Wakati wa Dipole ni wingi wa vekta. Dhana za "wakati wa dipole wa dhamana" na "wakati wa dipole wa molekuli" zinapatana tu kwa molekuli za diatomiki. Wakati wa dipole wa molekuli ni sawa na jumla ya vekta ya muda wa dipole wa vifungo vyote. Kwa hivyo, wakati wa dipole wa molekuli ya polyatomic inategemea muundo wake.

Katika molekuli ya CO 2 ya mstari, kwa mfano, kila moja ya vifungo vya C-O ni polar. Hata hivyo, molekuli ya CO 2 kwa ujumla sio ya kawaida, kwa kuwa wakati wa dipole wa vifungo hufuta kila mmoja (Mchoro 5.4). Wakati wa dipole wa molekuli ya dioksidi kaboni ni m = 0.

Katika molekuli ya angular H2O, vifungo vya polar H-O ziko kwenye pembe ya 104.5 o. Jumla ya vector ya muda wa dipole wa vifungo viwili vya H-O huonyeshwa na diagonal ya parallelogram (Mchoro 5.4). Matokeo yake, wakati wa dipole wa molekuli ya maji m si sawa na sifuri.

Mchele. 5.4. Nyakati za dipole za molekuli za CO 2 na H 2 O

5.1.5. Valency ya vipengele katika misombo na vifungo covalent

Valence ya atomi imedhamiriwa na idadi ya elektroni ambazo hazijaoanishwa zinazoshiriki katika uundaji wa jozi za elektroni za kawaida na elektroni za atomi zingine. Kuwa na elektroni moja ambayo haijaunganishwa kwenye safu ya elektroni ya nje, atomi za halojeni katika molekuli F 2, HCl, PBr 3 na CCl 4 ni monovalent. Vipengele vya kikundi kidogo cha oksijeni vina elektroni mbili ambazo hazijaoanishwa kwenye safu ya nje, kwa hivyo katika misombo kama O 2, H 2 O, H 2 S na SCl 2 ni tofauti.

Kwa kuwa, pamoja na vifungo vya kawaida vya ushirikiano, dhamana inaweza kuundwa katika molekuli na utaratibu wa kukubali wafadhili, valence ya atomi pia inategemea kuwepo kwa jozi za elektroni pekee na obiti za bure za elektroni. Kipimo cha kiasi cha valensi ni idadi ya vifungo vya kemikali ambapo atomi fulani huunganishwa na atomi nyingine.

Upeo wa juu wa vitu, kama sheria, hauwezi kuzidi idadi ya kikundi ambamo ziko. Isipokuwa ni vipengele vya kikundi kidogo cha pili cha kikundi cha kwanza Cu, Ag, Au, ambacho valence katika misombo ni kubwa kuliko moja. Elektroni za valence kimsingi ni pamoja na elektroni za tabaka za nje, hata hivyo, kwa vipengele vya vikundi vidogo vya upande, elektroni za tabaka za penultimate (kabla ya nje) pia hushiriki katika uundaji wa dhamana ya kemikali.

5.1.6. Valence ya vipengele katika hali ya kawaida na ya msisimko

Ubora wa vipengele vingi vya kemikali hutegemea ikiwa vipengele hivi viko katika hali ya kawaida au ya msisimko. Usanidi wa kielektroniki wa atomi ya Li: 1s 2 2s 1. Atomi ya lithiamu katika ngazi ya nje ina elektroni moja isiyo na paired, i.e. lithiamu ni monovalent. Matumizi makubwa sana ya nishati yanahitajika yanayohusiana na mpito wa elektroni ya 1s hadi obiti ya 2p ili kupata lithiamu tatu. Matumizi haya ya nishati ni makubwa sana kwamba hayalipwi na nishati iliyotolewa wakati wa kuunda vifungo vya kemikali. Katika suala hili, hakuna misombo ya trivalent ya lithiamu.

Usanidi wa safu ya elektroniki ya nje ya vipengee vya kikundi kidogo cha beriliamu ns 2. Hii ina maana kwamba katika safu ya elektroni ya nje ya vipengele hivi katika orbital ya seli ya ns kuna elektroni mbili zilizo na miiba kinyume. Vipengele vya kikundi kidogo cha berili havi na elektroni zisizo na paired, hivyo valence yao katika hali ya kawaida ni sifuri. Katika hali ya msisimko, usanidi wa umeme wa vipengele vya kikundi kidogo cha beryllium ni ns 1 nр 1, i.e. vipengele huunda misombo ambayo wao ni divalent.

Uwezekano wa Valence wa atomi ya boroni

Hebu fikiria usanidi wa elektroniki wa atomi ya boroni katika hali ya chini: 1s 2 2s 2 2p 1. Atomi ya boroni katika hali ya chini ina elektroni moja isiyo na nguvu (Mchoro 5.5), i.e. ni monovalent. Hata hivyo, boroni sio sifa ya kuundwa kwa misombo ambayo ni monovalent. Wakati atomi ya boroni inasisimua, mabadiliko ya elektroni ya 2s hadi 2p orbital (Mchoro 5.5). Atomi ya boroni katika hali ya msisimko ina elektroni 3 ambazo hazijaoanishwa na inaweza kuunda misombo ambayo valency yake ni tatu.

Mchele. 5.5. Majimbo ya Valence ya atomi ya boroni katika hali ya kawaida na ya msisimko

Nishati inayotumika kwa mpito wa atomi hadi hali ya msisimko ndani ya kiwango kimoja cha nishati, kama sheria, ni zaidi ya kulipwa na nishati iliyotolewa wakati wa kuunda vifungo vya ziada.

Kwa sababu ya uwepo wa obiti moja ya bure ya 2p katika atomi ya boroni, boroni katika misombo inaweza kuunda kifungo cha nne cha ushirikiano, kinachofanya kazi kama kipokezi cha jozi ya elektroni. Mchoro 5.6 unaonyesha jinsi molekuli ya BF inavyoingiliana na F - ion, na kusababisha kuundwa kwa - ion, ambayo boroni huunda vifungo vinne vya covalent.

Mchele. 5.6. Utaratibu wa kipokeaji cha wafadhili wa kuunda dhamana ya nne ya ushirikiano kwenye atomi ya boroni

Uwezekano wa Valence wa atomi ya nitrojeni

Hebu fikiria muundo wa elektroniki wa atomi ya nitrojeni (Mchoro 5.7).

Mchele. 5.7. Usambazaji wa elektroni katika obiti za atomi ya nitrojeni

Kutoka kwenye mchoro uliowasilishwa ni wazi kwamba nitrojeni ina elektroni tatu zisizo na nguvu, inaweza kuunda vifungo vitatu vya kemikali na valency yake ni tatu. Mpito wa atomi ya nitrojeni kwa hali ya msisimko hauwezekani, kwani ngazi ya pili ya nishati haina d-orbitals. Wakati huo huo, atomi ya nitrojeni inaweza kutoa jozi ya elektroni pekee ya elektroni za nje 2s 2 kwa atomi iliyo na obitali ya bure (kipokezi). Matokeo yake, dhamana ya nne ya kemikali ya atomi ya nitrojeni inaonekana, kama ilivyo, kwa mfano, katika ioni ya amonia (Mchoro 5.2). Kwa hivyo, kiwango cha juu cha ushirikiano (idadi ya vifungo vya ushirikiano vilivyoundwa) vya atomi ya nitrojeni ni nne. Katika misombo yake, nitrojeni, tofauti na vipengele vingine vya kundi la tano, haiwezi kuwa pentavalent.

Uwezekano wa Valence wa fosforasi, sulfuri na atomi za halojeni

Tofauti na atomi za nitrojeni, oksijeni na fluorini, atomi za fosforasi, sulfuri na klorini ziko katika kipindi cha tatu zina seli za 3d za bure ambazo elektroni zinaweza kuhamisha. Wakati atomi ya fosforasi inasisimua (Mchoro 5.8), ina elektroni 5 ambazo hazijaunganishwa kwenye safu yake ya nje ya elektroni. Matokeo yake, katika misombo atomi ya fosforasi inaweza kuwa si tu tri-, lakini pia pentavalent.

Mchele. 5.8. Usambazaji wa elektroni za valence katika obiti kwa atomi ya fosforasi katika hali ya msisimko

Katika hali ya msisimko, sulfuri, pamoja na valence ya mbili, pia inaonyesha valence ya nne na sita. Katika kesi hii, elektroni 3p na 3s zimeunganishwa kwa sequentially (Mchoro 5.9).

Mchele. 5.9. Uwezekano wa Valence wa atomi ya sulfuri katika hali ya msisimko

Katika hali ya msisimko, kwa vipengele vyote vya kikundi kikuu cha V, isipokuwa fluorine, kuunganisha kwa mlolongo wa jozi za kwanza za p- na kisha s-electron inawezekana. Matokeo yake, vipengele hivi vinakuwa tri-, penta- na heptavalent (Mchoro 5.10).

Mchele. 5.10. Uwezekano wa Valence wa klorini, bromini na atomi za iodini katika hali ya msisimko

5.1.7. Urefu, nishati na mwelekeo wa dhamana ya ushirikiano

Vifungo vya mshikamano kawaida huunda kati ya atomi zisizo za metali. Tabia kuu za dhamana ya ushirikiano ni urefu, nishati na mwelekeo.

Urefu wa dhamana ya covalent

Urefu wa kifungo ni umbali kati ya nuclei za atomi zinazounda kifungo hiki. Imedhamiriwa na mbinu za kimwili za majaribio. Urefu wa dhamana unaweza kukadiriwa kwa kutumia kanuni ya nyongeza, kulingana na ambayo urefu wa dhamana katika molekuli ya AB ni takriban sawa na nusu ya jumla ya urefu wa dhamana katika molekuli A 2 na B 2:

.

Kutoka juu hadi chini pamoja na vikundi vidogo vya mfumo wa mara kwa mara wa vipengele, urefu wa dhamana ya kemikali huongezeka, kwani radii ya atomi huongezeka katika mwelekeo huu (Jedwali 5.1). Kadiri wingi wa dhamana unavyoongezeka, urefu wake hupungua.

Jedwali 5.1.

Urefu wa vifungo vingine vya kemikali

Nishati ya mawasiliano

Kipimo cha nguvu ya dhamana ni nishati ya dhamana. Nishati ya mawasiliano kuamuliwa na nishati inayohitajika kuvunja dhamana na kuondoa atomi zinazounda dhamana hiyo kwa umbali mkubwa sana kutoka kwa kila mmoja. Uhusiano wa ushirikiano ni nguvu sana. Nishati yake inaanzia makumi kadhaa hadi mia kadhaa kJ/mol. Kwa molekuli ya IСl 3, kwa mfano, Ebond ni ≈40, na kwa molekuli za N 2 na CO Ebond ni ≈1000 kJ/mol.

Kutoka juu hadi chini pamoja na vikundi vidogo vya mfumo wa mara kwa mara wa vipengele, nishati ya dhamana ya kemikali hupungua, kwani urefu wa dhamana huongezeka katika mwelekeo huu (Jedwali 5.1). Kadiri wingi wa dhamana unavyoongezeka, nishati yake huongezeka (Jedwali 5.2).

Jedwali 5.2.

Nishati ya vifungo vingine vya kemikali

Kueneza na mwelekeo wa vifungo vya ushirikiano

Sifa muhimu zaidi za dhamana ya ushirikiano ni kueneza kwake na mwelekeo. Kueneza kunaweza kufafanuliwa kama uwezo wa atomi kuunda idadi ndogo ya vifungo vya ushirika. Kwa hivyo, atomi ya kaboni inaweza kuunda vifungo vinne tu vya ushirika, na atomi ya oksijeni inaweza kuunda mbili. Idadi ya juu ya vifungo vya kawaida vya ushirikiano ambavyo atomi inaweza kuunda (bila kujumuisha vifungo vinavyoundwa na utaratibu wa kupokea wafadhili) ni sawa na idadi ya elektroni ambazo hazijaoanishwa.

Vifungo vya Covalent vina mwelekeo wa anga, kwa kuwa kuingiliana kwa obiti wakati wa kuundwa kwa kifungo kimoja hutokea kando ya mstari wa kuunganisha nuclei ya atomiki. Mpangilio wa anga wa obiti za elektroni za molekuli huamua jiometri yake. Pembe kati ya vifungo vya kemikali huitwa pembe za dhamana.

Kueneza na mwelekeo wa kifungo shirikishi hutofautisha kifungo hiki kutoka kwa kifungo cha ioniki, ambacho, tofauti na kifungo cha ushirikiano, hakijajaa na sio mwelekeo.

Muundo wa anga wa molekuli za H 2 O na NH 3

Wacha tuzingatie mwelekeo wa dhamana ya ushirikiano kwa kutumia mfano wa molekuli za H 2 O na NH 3.

Molekuli ya H 2 O huundwa kutoka kwa atomi ya oksijeni na atomi mbili za hidrojeni. Atomu ya oksijeni ina elektroni mbili za p ambazo hazijaoanishwa, ambazo huchukua obiti mbili ziko kwenye pembe za kulia kwa kila mmoja. Atomi za hidrojeni zina elektroni za 1s ambazo hazijaoanishwa. Pembe kati ya vifungo vinavyoundwa na p-elektroni inapaswa kuwa karibu na pembe kati ya obiti za p-elektroni. Kwa majaribio, hata hivyo, iligundua kuwa pembe kati ya vifungo vya O-H katika molekuli ya maji ni 104.50. Kuongezeka kwa pembe ikilinganishwa na angle ya 90 o inaweza kuelezewa na nguvu za kukataa zinazofanya kazi kati ya atomi za hidrojeni, Mtini. 5.11. Hivyo, molekuli ya H 2 O ina sura ya angular.

Elektroni tatu za p-elektroni za atomi ya nitrojeni, ambazo obiti zake ziko katika mwelekeo tatu wa pande zote, hushiriki katika uundaji wa molekuli ya NH 3. Kwa hiyo, vifungo vitatu vya N-H vinapaswa kuwepo kwa pembe kwa kila mmoja karibu na 90 ° (Mchoro 5.11). Thamani ya majaribio ya pembe kati ya vifungo katika molekuli ya NH 3 ni 107.3 °. Tofauti kati ya pembe kati ya vifungo na maadili ya kinadharia ni kwa sababu, kama ilivyo kwa molekuli ya maji, kwa kurudisha nyuma kwa atomi za hidrojeni. Kwa kuongeza, mipango iliyowasilishwa haizingatii uwezekano wa ushiriki wa elektroni mbili katika orbitals ya 2s katika malezi ya vifungo vya kemikali.

Mchele. 5.11. Kuingiliana kwa obiti za elektroniki wakati wa kuunda vifungo vya kemikali katika molekuli za H 2 O (a) na NH 3 (b)

Wacha tuzingatie uundaji wa molekuli ya BeC1 2. Atomi ya beriliamu katika hali ya msisimko ina elektroni mbili ambazo hazijaoanishwa: 2s na 2p. Inaweza kuzingatiwa kuwa atomi ya berili inapaswa kuunda vifungo viwili: kifungo kimoja kilichoundwa na s-electron na kifungo kimoja kilichoundwa na p-electron. Vifungo hivi lazima ziwe na nguvu tofauti na urefu tofauti. Molekuli ya BeCl 2 katika kesi hii haipaswi kuwa ya mstari, lakini ya angular. Uzoefu, hata hivyo, unaonyesha kuwa molekuli ya BeCl 2 ina muundo wa mstari na vifungo vyote vya kemikali ndani yake ni sawa. Hali sawa inazingatiwa wakati wa kuzingatia muundo wa molekuli BCl 3 na CCl 4 - vifungo vyote katika molekuli hizi ni sawa. Masi ya BC1 3 ina muundo wa gorofa, CC1 4 ina muundo wa tetrahedral.

Kuelezea muundo wa molekuli kama vile BeCl 2, BCl 3 na CCl 4, Pauling na Slater(USA) ilianzisha dhana ya mseto wa obiti za atomiki. Walipendekeza kuchukua nafasi ya obiti kadhaa za atomiki, ambazo hazitofautiani sana katika nishati yao, na idadi sawa ya obiti sawa, inayoitwa mseto. Obiti hizi za mseto zinaundwa na obiti za atomiki kama matokeo ya mchanganyiko wao wa mstari.

Kulingana na L. Pauling, wakati vifungo vya kemikali vinaundwa na atomi yenye elektroni za aina tofauti katika safu moja na, kwa hiyo, sio tofauti sana katika nishati (kwa mfano, s na p), inawezekana kubadilisha usanidi wa orbitals. aina tofauti, ambapo usawa wao katika sura na nishati hutokea. Matokeo yake, obiti za mseto huundwa ambazo zina umbo la asymmetric na zimeinuliwa sana upande mmoja wa kiini. Ni muhimu kusisitiza kuwa mfano wa mseto hutumiwa wakati elektroni za aina tofauti, kwa mfano s na p, zinahusika katika uundaji wa vifungo.

5.1.8.2. Aina mbalimbali za mseto wa obiti ya atomiki

sp mseto

Mseto wa moja s- na moja R- obiti ( sp- mseto) ni barabara, kwa mfano, wakati wa malezi ya kloridi ya berili. Kama inavyoonyeshwa hapo juu, katika hali ya msisimko, atomi ya Be ina elektroni mbili ambazo hazijaoanishwa, moja ambayo inachukua obiti ya 2s, na nyingine inachukua obiti ya 2p. Wakati dhamana ya kemikali inapoundwa, obiti hizi mbili tofauti hubadilishwa kuwa obiti mbili za mseto zinazofanana, zinazoelekezwa kwa pembe ya 180 ° kwa kila mmoja (Mchoro 5.12). Mpangilio wa mstari wa obiti mbili za mseto unalingana na kukataa kwao kidogo kutoka kwa kila mmoja. Kama matokeo, molekuli ya BeCl 2 ina muundo wa mstari - atomi zote tatu ziko kwenye mstari mmoja.

Mchele. 5.12. Mchoro wa mwingiliano wa obiti ya elektroni wakati wa kuunda molekuli ya BeCl 2

Muundo wa molekuli ya asetilini; vifungo vya sigma na pi

Hebu fikiria mchoro wa mwingiliano wa obiti za elektroniki wakati wa kuundwa kwa molekuli ya asetilini. Katika molekuli ya asetilini, kila atomi ya kaboni iko katika hali ya sp-mseto. Orbital mbili za sp-mseto ziko kwenye pembe ya 1800 kwa kila mmoja; wanaunda kifungo kimoja cha σ kati ya atomi za kaboni na vifungo viwili vya σ na atomi za hidrojeni (Mchoro 5.13).

Mchele. 5.13. Mpango wa malezi ya vifungo vya s katika molekuli ya asetilini

Kifungo cha σ ni kifungo kinachoundwa kama matokeo ya obiti za elektroni zinazoingiliana kwenye mstari unaounganisha nuclei za atomi.

Kila atomi ya kaboni katika molekuli ya asetilini ina p-elektroni mbili zaidi, ambazo hazishiriki katika uundaji wa vifungo vya σ. Mawingu ya elektroni ya elektroni hizi ziko katika ndege zenye usawa na, zikipishana, huunda vifungo viwili zaidi vya π kati ya atomi za kaboni kwa sababu ya mwingiliano wa upande wa mashirika yasiyo ya mseto. R-mawingu (Mchoro 5.14).

Kifungo cha π ni dhamana ya kemikali shirikishi inayoundwa kutokana na ongezeko la msongamano wa elektroni kwenye kila upande wa mstari unaounganisha viini vya atomi.

Mchele. 5.14. Mpango wa malezi ya σ - na π - vifungo katika molekuli ya asetilini.

Kwa hiyo, katika molekuli ya acetylene, dhamana ya tatu huundwa kati ya atomi za kaboni, ambayo inajumuisha moja σ - dhamana na mbili π - vifungo; σ -vifungo vina nguvu kuliko vifungo π.

sp2 mseto

Muundo wa molekuli ya BCl 3 inaweza kuelezewa kwa suala la sp 2- mseto. Atomi ya boroni katika hali ya msisimko kwenye safu ya elektroni ya nje ina s-electron moja na p-electrons mbili, i.e. elektroni tatu ambazo hazijaoanishwa. Mawingu haya matatu ya elektroni yanaweza kubadilishwa kuwa obiti tatu za mseto sawa. Upungufu wa chini wa obiti tatu za mseto kutoka kwa kila mmoja unafanana na eneo lao katika ndege moja kwa pembe ya 120 o kwa kila mmoja (Mchoro 5.15). Kwa hivyo, molekuli ya BCl 3 ina sura ya gorofa.

Mchele. 5.15. Muundo wa gorofa wa molekuli ya BCl 3

sp 3 - mseto

Mizunguko ya valence ya atomi ya kaboni (s, р x, р y, р z) inaweza kubadilishwa kuwa obiti nne za mseto sawa, ambazo ziko katika nafasi kwa pembe ya 109.5 o kwa kila mmoja na kuelekezwa kwa wima ya tetrahedron. , katikati ambayo ni kiini cha atomi ya kaboni (Mchoro 5.16).

Mchele. 5.16. Muundo wa Tetrahedral wa molekuli ya methane

5.1.8.3. Mseto unaohusisha jozi za elektroni pekee

Mtindo wa mseto unaweza kutumika kueleza muundo wa molekuli ambazo, pamoja na zile za kuunganisha, pia zina jozi pekee za elektroni. Katika molekuli za maji na amonia, jumla ya idadi ya jozi za elektroni za atomi kuu (O na N) ni nne. Wakati huo huo, molekuli ya maji ina mbili, na molekuli ya amonia ina jozi moja ya elektroni. Uundaji wa vifungo vya kemikali katika molekuli hizi unaweza kuelezewa kwa kudhani kuwa jozi pekee za elektroni zinaweza pia kujaza obiti za mseto. Jozi za elektroni pekee huchukua nafasi nyingi zaidi katika nafasi kuliko zile za kuunganisha. Kama matokeo ya kukataa ambayo hutokea kati ya jozi za elektroni pekee na za kuunganisha, pembe za dhamana katika maji na molekuli za amonia hupungua, ambazo zinageuka kuwa chini ya 109.5 o.

Mchele. 5.17. sp 3 - mseto unaohusisha jozi za elektroni pekee katika molekuli za H 2 O (A) na NH 3 (B)

5.1.8.4. Kuanzisha aina ya mseto na kuamua muundo wa molekuli

Kuanzisha aina ya mseto, na, kwa hiyo, muundo wa molekuli, sheria zifuatazo zinapaswa kutumika.

1. Aina ya mseto wa atomi ya kati, ambayo haina jozi pekee za elektroni, imedhamiriwa na idadi ya vifungo vya sigma. Ikiwa kuna vifungo viwili vile, sp-hybridization hutokea, tatu - sp 2 -hybridization, nne - sp 3 -hybridization. Jozi za elektroni pekee (kwa kutokuwepo kwa vifungo vinavyotengenezwa na utaratibu wa wafadhili-kukubali) hazipo katika molekuli zinazoundwa na atomi za beryllium, boroni, kaboni, silicon, i.e. katika vipengele vya vikundi vidogo vya II - IV vikundi.

2. Ikiwa atomi ya kati ina jozi za elektroni pekee, basi idadi ya obiti ya mseto na aina ya mseto imedhamiriwa na jumla ya idadi ya vifungo vya sigma na idadi ya jozi za elektroni pekee. Mseto unaohusisha jozi za elektroni pekee hutokea katika molekuli zinazoundwa na atomi za nitrojeni, fosforasi, oksijeni, sulfuri, i.e. vipengele vya vikundi vidogo vya vikundi V na VI.

3. Sura ya kijiometri ya molekuli imedhamiriwa na aina ya mseto wa atomi ya kati (Jedwali 5.3).

Jedwali 5.3.

Pembe za dhamana, umbo la kijiometri ya molekuli kulingana na idadi ya obiti mseto na aina ya mseto wa atomi kuu.

5.2. Dhamana ya Ionic

Uunganishaji wa ioni hutokea kupitia mvuto wa kielektroniki kati ya ioni zenye chaji kinyume. Ioni hizi huundwa kama matokeo ya uhamishaji wa elektroni kutoka atomi moja hadi nyingine. Kifungo cha ioni huundwa kati ya atomi ambazo zina tofauti kubwa katika uwezo wa kielektroniki (kawaida zaidi ya 1.7 kwenye mizani ya Pauling), kwa mfano, kati ya chuma cha alkali na atomi za halojeni.

Hebu tuzingatie kutokea kwa kifungo cha ionic kwa kutumia mfano wa uundaji wa NaCl. Kutoka kwa fomula za kielektroniki za atomi Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 na Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 ni wazi kwamba kukamilisha kiwango cha nje ni rahisi kwa atomi ya sodiamu kutoa elektroni moja. kuliko kuongeza saba, na ni rahisi kwa atomi ya klorini kuongeza moja, kuliko kutoa saba. Katika athari za kemikali, atomi ya sodiamu hutoa elektroni moja, na atomi ya klorini inachukua. Kama matokeo, ganda la elektroniki la atomi za sodiamu na klorini hubadilishwa kuwa ganda la elektroniki la gesi nzuri (usanidi wa elektroniki wa cation ya sodiamu ni Na + 1s 2 2s 2 2p 6, na usanidi wa elektroniki wa anion ya klorini Cl - - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6). Mwingiliano wa kielektroniki wa ayoni husababisha uundaji wa molekuli ya NaCl.

Tabia za msingi za vifungo vya ionic na mali ya misombo ya ionic

1. Dhamana ya ionic ni dhamana yenye nguvu ya kemikali. Nishati ya dhamana hii ni juu ya utaratibu wa 300 - 700 kJ / mol.

2. Tofauti na dhamana ya ushirikiano, dhamana ya ionic ni zisizo za mwelekeo, kwani ioni inaweza kuvutia ioni za ishara kinyume na yenyewe katika mwelekeo wowote.

3. Tofauti na dhamana ya ushirikiano, dhamana ya ionic ni isiyojaa, kwani mwingiliano wa ioni za ishara kinyume hauongoi fidia kamili ya pande zote za uwanja wao wa nguvu.

4. Wakati wa kuundwa kwa molekuli na dhamana ya ionic, uhamisho kamili wa elektroni haufanyiki, kwa hiyo, asilimia mia moja ya vifungo vya ionic haipo katika asili. Katika molekuli ya NaCl, dhamana ya kemikali ni ioni 80% tu.

5. Michanganyiko yenye vifungo vya ionic ni mango ya fuwele ambayo yana viwango vya juu vya kuyeyuka na kuchemka.

6. Misombo mingi ya ioni huyeyuka katika maji. Suluhisho na kuyeyuka kwa misombo ya ionic hufanya mkondo wa umeme.

5.3. Uunganisho wa chuma

Atomi za chuma kwenye kiwango cha nishati ya nje zina idadi ndogo ya elektroni za valence. Kwa kuwa nishati ya ionization ya atomi za chuma ni ndogo, elektroni za valence huhifadhiwa kwa udhaifu katika atomi hizi. Matokeo yake, ions chaji chanya na elektroni bure kuonekana katika kimiani kioo ya metali. Katika kesi hiyo, cations za chuma ziko kwenye nodes za latiti yao ya kioo, na elektroni hutembea kwa uhuru katika uwanja wa vituo vyema vinavyounda kinachojulikana kama "gesi ya elektroni". Uwepo wa elektroni iliyo na chaji hasi kati ya cations mbili husababisha kila cation kuingiliana na elektroni hii. Kwa hivyo, kuunganisha kwa metali ni kuunganisha kati ya ioni chanya katika fuwele za chuma, ambayo hutokea kupitia mvuto wa elektroni zinazohamia kwa uhuru katika kioo.

Kwa kuwa elektroni za valence katika chuma husambazwa sawasawa katika fuwele yote, kifungo cha metali, kama bondi ya ioni, ni kifungo kisicho mwelekeo. Tofauti na dhamana ya ushirikiano, dhamana ya metali ni dhamana isiyojaa. Kutoka kwa dhamana ya ushirikiano uhusiano wa chuma Pia hutofautiana katika nguvu. Nishati ya dhamana ya metali ni takriban mara tatu hadi nne chini ya nishati ya dhamana ya ushirikiano.

Kutokana na uhamaji mkubwa wa gesi ya elektroni, metali zina sifa ya juu ya umeme na conductivity ya mafuta.

5.4. Dhamana ya hidrojeni

Katika molekuli za misombo HF, H 2 O, NH 3, kuna vifungo vya hidrojeni na kipengele cha nguvu cha elektroni (H-F, H-O, H-N). Kati ya molekuli za misombo hiyo inaweza kuunda vifungo vya hidrojeni vya intermolecular. Katika baadhi ya molekuli za kikaboni zilizo na vifungo vya H-O, H-N, vifungo vya hidrojeni vya intramolecular.

Utaratibu wa uundaji wa dhamana ya hidrojeni ni sehemu ya kielektroniki, asili ya kipokeaji cha wafadhili. Katika kesi hii, wafadhili wa jozi ya elektroni ni atomi ya kipengele cha elektronegative (F, O, N), na kikubali ni atomi za hidrojeni zilizounganishwa na atomi hizi. Kama vifungo vya ushirikiano, vifungo vya hidrojeni vina sifa ya kuzingatia katika nafasi na kueneza.

Vifungo vya haidrojeni kawaida huonyeshwa kwa nukta: H ··· F. Kadiri dhamana ya hidrojeni inavyokuwa na nguvu, ndivyo uwezo wa elektroni wa atomi mshirika unavyoongezeka na ukubwa wake mdogo. Ni tabia hasa ya misombo ya fluorine, pamoja na oksijeni, kwa kiasi kidogo cha nitrojeni, na kwa kiasi kidogo zaidi cha klorini na sulfuri. Nishati ya dhamana ya hidrojeni pia inabadilika ipasavyo (Jedwali 5.4).

Jedwali 5.4.

Thamani za wastani za nishati ya bondi ya hidrojeni

Kuunganisha kwa hidrojeni ya intermolecular na intramolecular

Shukrani kwa vifungo vya hidrojeni, molekuli huchanganya katika dimers na washirika ngumu zaidi. Kwa mfano, malezi ya dimer ya asidi ya fomu inaweza kuwakilishwa na mchoro ufuatao (Mchoro 5.18).

Mchele. 5.18. Uundaji wa vifungo vya hidrojeni ya intermolecular katika asidi ya fomu

Minyororo ndefu ya washirika (H 2 O) n inaweza kuonekana kwenye maji (Mchoro 5.19).

Mchele. 5.19. Uundaji wa mlolongo wa washirika katika maji ya kioevu kutokana na vifungo vya hidrojeni vya intermolecular

Kila molekuli ya H2O inaweza kuunda vifungo vinne vya hidrojeni, lakini molekuli ya HF inaweza kuunda mbili tu.

Vifungo vya hidrojeni vinaweza kutokea kati ya molekuli tofauti (kiunganishi cha hidrojeni kati ya molekuli) na ndani ya molekuli (kiunga cha hidrojeni ya intramolecular). Mifano ya uundaji wa vifungo vya intramolecular kwa baadhi ya vitu vya kikaboni vinawasilishwa kwenye Mtini. 5.20.

Mchele. 5.20. Uundaji wa vifungo vya hidrojeni ya intramolecular katika molekuli za misombo mbalimbali ya kikaboni

Ushawishi wa kuunganisha hidrojeni kwenye mali ya dutu

Kiashiria rahisi zaidi cha kuwepo kwa vifungo vya hidrojeni ya intermolecular ni kiwango cha kuchemsha cha dutu. Kiwango cha juu cha kuchemsha cha maji (100 o C ikilinganishwa na misombo ya hidrojeni ya vipengele vya kikundi kidogo cha oksijeni (H 2 S, H 2 Se, H 2 Te) inaelezewa na kuwepo kwa vifungo vya hidrojeni: nishati ya ziada lazima itumike ili kuharibu intermolecular. vifungo vya hidrojeni katika maji.

Kuunganishwa kwa hidrojeni kunaweza kuathiri kwa kiasi kikubwa muundo na mali ya vitu. Uwepo wa vifungo vya hidrojeni vya intermolecular huongeza pointi za kuyeyuka na kuchemsha za dutu. Kuwepo kwa dhamana ya hidrojeni ndani ya molekuli husababisha molekuli ya deoksiribonucleic acid (DNA) kukunjwa kuwa hesi mbili katika maji.

Kuunganishwa kwa hidrojeni pia kuna jukumu muhimu katika michakato ya kufutwa, kwani umumunyifu pia hutegemea uwezo wa kiwanja kuunda vifungo vya hidrojeni na kutengenezea. Kama matokeo, vitu vyenye vikundi vya OH kama vile sukari, sukari, alkoholi, na asidi ya kaboksili, kama sheria, huyeyuka sana katika maji.

5.5. Aina za lati za kioo

Mango kawaida huwa na muundo wa fuwele. Chembe zinazounda fuwele (atomi, ioni au molekuli) ziko katika sehemu zilizoainishwa kabisa katika nafasi, na kutengeneza kimiani ya fuwele. Mwamba wa kioo una seli za msingi ambazo huhifadhi sifa za muundo wa kimiani fulani. Pointi ambazo chembe ziko huitwa nodi za kimiani za kioo. Kulingana na aina ya chembe zilizo kwenye tovuti za kimiani na asili ya unganisho kati yao, aina 4 za lati za fuwele zinajulikana.

5.5.1. Kioo cha atomiki

Katika nodi za lati za kioo za atomiki kuna atomi zilizounganishwa kwa kila mmoja kwa vifungo vya ushirikiano. Dutu zilizo na kimiani ya atomiki ni pamoja na almasi, silicon, carbides, silicides, nk. Katika muundo wa kioo cha atomiki haiwezekani kutenga molekuli ya mtu binafsi; kioo nzima inachukuliwa kuwa molekuli moja kubwa. Muundo wa almasi umeonyeshwa kwenye Mtini. 5.21. Almasi imeundwa na atomi za kaboni, ambayo kila moja imeunganishwa kwa atomi nne za jirani. Kutokana na ukweli kwamba vifungo vya covalent vina nguvu, vitu vyote vilivyo na lati za atomiki ni kinzani, ngumu na chini-tete. Wao ni mumunyifu kidogo katika maji.

Mchele. 5.21. Mwamba wa kioo wa almasi

5.5.2. Mwamba wa kioo wa Masi

Katika nodes za latti za kioo za molekuli kuna molekuli zilizounganishwa kwa kila mmoja na nguvu dhaifu za intermolecular. Kwa hivyo, vitu vilivyo na kimiani cha Masi vina ugumu wa chini, vinaweza fusible, vinaonyeshwa na tete kubwa, vinayeyuka kidogo katika maji, na suluhisho zao, kama sheria, hazifanyi umeme wa sasa. Dutu nyingi zilizo na kimiani ya fuwele za Masi hujulikana. Hizi ni hidrojeni imara, klorini, monoksidi kaboni (IV) na vitu vingine vilivyo katika hali ya gesi kwenye joto la kawaida. Misombo mingi ya kikaboni ya fuwele ina kimiani ya Masi.

5.5.3. Latisi ya kioo ya Ionic

Latti za kioo zilizo na ions kwenye nodes zao huitwa ionic. Wao huundwa na vitu vilivyo na vifungo vya ionic, kwa mfano, halidi za chuma za alkali. Katika fuwele za ionic, molekuli za kibinafsi haziwezi kutofautishwa; fuwele nzima inaweza kuzingatiwa kama macromolecule moja. Vifungo kati ya ioni ni nguvu, kwa hivyo vitu vilivyo na kimiani cha ioni vina tetemeko la chini na viwango vya juu vya kuyeyuka na kuchemka. Kioo cha kloridi ya sodiamu kinaonyeshwa kwenye Mtini. 5.22.

Mchele. 5.22. Kioo kimiani cha kloridi ya sodiamu

Katika takwimu hii, mipira ya mwanga ni Na + ions, mipira ya giza ni Cl - ions. Upande wa kushoto kwenye Mtini. Mchoro 5.22 unaonyesha kiini kiini cha NaCl.

5.5.4. Metal kioo kimiani

Vyuma katika hali ngumu huunda lati za fuwele za metali. Maeneo ya latti hizo yana ioni za chuma chanya, na elektroni za valence hutembea kwa uhuru kati yao. Elektroni huvutia cations kwa njia ya kielektroniki, na hivyo kutoa utulivu kwenye kimiani ya chuma. Muundo huu wa kimiani huamua conductivity ya juu ya mafuta, conductivity ya umeme na plastiki ya metali - wakati wa deformation ya mitambo hakuna kuvunja vifungo na uharibifu wa kioo, kwani ions zinazounda zinaonekana kuelea katika wingu la gesi ya elektroni. Katika Mtini. Mchoro 5.23 unaonyesha kimiani ya fuwele ya sodiamu.

Mchele. 5.23. Kioo cha sodiamu

7.11. Muundo wa vitu vilivyo na vifungo vya covalent

Dutu ambazo, kati ya aina zote za vifungo vya kemikali, moja tu ya ushirikiano iko, imegawanywa katika makundi mawili yasiyo ya usawa: Masi (nyingi sana) na yasiyo ya Masi (kiasi kidogo).
Fuwele za dutu dhabiti za molekuli hujumuisha molekuli zilizounganishwa dhaifu na nguvu za mwingiliano wa molekuli za molekuli. Fuwele hizo hazina nguvu nyingi na ugumu (fikiria barafu au sukari). Kiwango chao cha kuyeyuka na kuchemsha pia ni cha chini (tazama Jedwali 22).

Jedwali 22. Kiwango cha kuyeyuka na kuchemsha cha dutu fulani za Masi

Tofauti na wenzao wa Masi, vitu visivyo vya Masi na vifungo vya ushirikiano huunda fuwele ngumu sana. Fuwele za almasi (dutu ngumu zaidi) ni ya aina hii.
Katika kioo cha almasi (Mchoro 7.5), kila atomi ya kaboni imeunganishwa na atomi nyingine nne za kaboni kwa vifungo rahisi vya ushirikiano (sp 3 mseto). Atomi za kaboni huunda mfumo wa pande tatu. Kimsingi kioo kizima cha almasi ni molekuli moja kubwa na yenye nguvu sana.
Fuwele za silicon, zinazotumiwa sana katika umeme wa redio na uhandisi wa elektroniki, zina muundo sawa.
Ukibadilisha nusu ya atomi za kaboni kwenye almasi na atomi za silicon bila kusumbua muundo wa fuwele, utapata fuwele ya silicon carbide SiC - pia dutu ngumu sana inayotumika kama nyenzo ya abrasive. Mchanga wa kawaida wa quartz (silicon dioxide) pia ni wa aina hii ya dutu ya fuwele. Quartz ni dutu ngumu sana; Chini ya jina "emery" pia hutumiwa kama nyenzo ya abrasive. Muundo wa quartz hupatikana kwa urahisi kwa kuingiza atomi za oksijeni kati ya kila atomi mbili za silicon kwenye fuwele ya silicon. Katika kesi hii, kila atomi ya silicon itahusishwa na atomi nne za oksijeni, na kila atomi ya oksijeni na atomi mbili za silicon.

Fuwele za almasi, silicon, quartz na miundo sawa huitwa fuwele za atomiki.
Fuwele ya atomiki ni fuwele inayojumuisha atomi za elementi moja au zaidi zilizounganishwa na vifungo vya kemikali.
Dhamana ya kemikali katika kioo cha atomiki inaweza kuwa covalent au metali.
Kama unavyojua tayari, kioo chochote cha atomiki, kama kioo cha ionic, ni "supermolecule" kubwa. Njia ya kimuundo ya "supermolecule" kama hiyo haiwezi kuandikwa - unaweza kuonyesha tu kipande chake, kwa mfano:

Tofauti na dutu za molekuli, vitu vinavyounda fuwele za atomiki ni kati ya kinzani zaidi (tazama jedwali 23.).

Jedwali 23. Kiwango cha kuyeyuka na kuchemsha kwa vitu visivyo vya Masi Na vifungo vya ushirikiano

Vile joto la juu la kuyeyuka linaeleweka kabisa ikiwa tunakumbuka kwamba wakati vitu hivi vinayeyuka, sio vifungo dhaifu vya intermolecular vinavyovunjwa, lakini vifungo vikali vya kemikali. Kwa sababu hiyo hiyo, vitu vingi vinavyounda fuwele za atomiki haziyeyuki inapokanzwa, lakini hutengana au hubadilika mara moja kuwa hali ya mvuke (sublimate), kwa mfano, sublime za grafiti kwa 3700 o C.

7.12. Polarity ya dhamana covalent. Umeme

Kumbuka kwamba atomi zilizotengwa za vitu tofauti zina mwelekeo tofauti wa kukata tamaa na kukubali elektroni. Tofauti hizi zinaendelea baada ya kuundwa kwa dhamana ya ushirikiano. Hiyo ni, atomi za baadhi ya vipengele huwa na kuvutia jozi ya elektroni ya kifungo covalent kwa wenyewe kwa nguvu zaidi kuliko atomi ya vipengele vingine.

Fikiria molekuli HCl.
Kwa kutumia mfano huu, hebu tuone jinsi tunavyoweza kukadiria uhamishaji wa wingu la mawasiliano ya elektroni kwa kutumia nishati ya ioni ya molar na njia kwa elektroni. 1312 kJ / mol, na 1251 kJ / mol - tofauti ni ndogo, takriban 5%. 73 kJ/mol, na 349 kJ/mol - hapa tofauti ni kubwa zaidi: nishati ya mshikamano wa elektroni ya atomi ya klorini ni karibu mara tano zaidi kuliko ile ya atomi ya hidrojeni. Kutokana na hili tunaweza kuhitimisha kwamba jozi ya elektroni ya dhamana covalent katika molekuli ya kloridi hidrojeni kwa kiasi kikubwa kubadilishwa kuelekea atomi ya klorini. Kwa maneno mengine, elektroni za kuunganisha hutumia muda mwingi karibu na atomi ya klorini kuliko karibu na atomi ya hidrojeni. Usambazaji huu usio sawa wa msongamano wa elektroni husababisha ugawaji upya wa chaji za umeme ndani ya molekuli.Chaji za sehemu (ziada) hutokea kwenye atomi; kwenye atomi ya hidrojeni ni chanya, na kwenye atomi ya klorini ni hasi.

Katika kesi hii, dhamana inasemekana kuwa polarized, na dhamana yenyewe inaitwa dhamana ya polar covalent.
Ikiwa jozi ya elektroni ya dhamana shirikishi haijahamishwa kwa atomi zozote zilizounganishwa, yaani, elektroni za dhamana kwa usawa ni za atomi zilizounganishwa, basi dhamana kama hiyo inaitwa dhamana isiyo ya polar.
Wazo la "malipo rasmi" katika kesi ya dhamana ya ushirika pia inatumika. Tu katika ufafanuzi hatupaswi kuzungumza juu ya ions, lakini kuhusu atomi. Kwa ujumla, ufafanuzi ufuatao unaweza kutolewa.

Katika molekuli ambayo vifungo vya covalent huundwa tu na utaratibu wa kubadilishana, malipo rasmi ya atomi ni sawa na sifuri. Kwa hivyo, katika molekuli ya HCl, malipo rasmi kwenye atomi za klorini na hidrojeni ni sifuri. Kwa hivyo, katika molekuli hii chaji halisi (zinazofaa) kwenye atomi za klorini na hidrojeni ni sawa na chaji za sehemu (ziada).
Sio rahisi kila wakati kuamua ishara ya malipo ya sehemu kwenye atomi ya kitu kimoja au kingine kwenye molekuli kulingana na nguvu za ionization ya molar na ushirika wa elektroni, ambayo ni, kukadiria ni mwelekeo gani jozi za elektroni za vifungo ziko. kubadilishwa. Kawaida, kwa madhumuni haya, tabia nyingine ya nishati ya atomi hutumiwa - electronegativity.

Hivi sasa, hakuna jina moja, linalokubalika kwa ujumla la uwezo wa kielektroniki. Inaweza kuonyeshwa kwa herufi E/O. Pia hakuna mbinu moja inayokubalika kwa ujumla ya kukokotoa uwezo wa kielektroniki. Kwa njia iliyorahisishwa, inaweza kuwakilishwa kama nusu ya jumla ya nishati ya ionization ya molar na mshikamano wa elektroni - hii ilikuwa mojawapo ya njia za kwanza za kuihesabu.
Maadili kamili ya elektroni ya atomi ya vitu anuwai hutumiwa mara chache sana. Inayotumika zaidi ni uwezo wa kielektroniki wa jamaa, unaoonyeshwa na c. Hapo awali, thamani hii ilifafanuliwa kama uwiano wa elektronegativity ya atomi ya kipengele fulani kwa elektronegativity ya atomi ya lithiamu. Baadaye, njia za hesabu yake zilibadilika kidogo.
Uwezo wa kielektroniki wa jamaa ni wingi usio na kipimo. Maadili yake yametolewa katika Kiambatisho 10.

Kwa kuwa elektronegativity ya jamaa inategemea hasa nishati ya ionization ya atomi (nishati ya mshikamano wa elektroni daima iko chini sana), basi katika mfumo wa vipengele vya kemikali hubadilika takriban sawa na nishati ya ionization, yaani, inaongezeka diagonally kutoka cesium (0.86) kwa florini (4.10). Thamani za elektronegativity ya jamaa ya heliamu na neon iliyotolewa kwenye jedwali haina umuhimu wa vitendo, kwani vitu hivi havifanyi misombo.

Kwa kutumia jedwali la elektronegativity, unaweza kuamua kwa urahisi ni ipi kati ya atomi mbili ambazo elektroni zinazounganisha atomi hizi hubadilishwa, na, kwa hivyo, ishara za chaji za sehemu zinazotokea kwenye atomi hizi.

Kwa hivyo, katika kesi ya malezi ya dhamana ya ushirika kati ya atomi za vitu tofauti, dhamana kama hiyo itakuwa ya polar kila wakati, na katika kesi ya malezi ya dhamana ya ushirikiano kati ya atomi za kitu kimoja (katika vitu rahisi), dhamana ni katika hali nyingi zisizo za polar.

Kadiri tofauti ya elektronegativity ya atomi zilizounganishwa inavyoongezeka, ndivyo dhamana ya ushirikiano kati ya atomi hizi inavyozidi kuwa ya polar.

BONDI YA POLAR COVALENT, BONDI YA KISICHO YA POLAR, UMEME KABISA, UMEME JAMANI.
1. Majaribio na hesabu zilizofuata zilionyesha kuwa malipo ya silicon katika tetrafluoride ya silikoni ni +1.64 e, na xenon katika xenon hexafluoride +2.3 e. Amua thamani ya kiasi cha malipo kwenye atomi za florini katika misombo hii. 2. Tengeneza kanuni za kimuundo za vitu vifuatavyo na, kwa kutumia vidokezo "" na "", sifa ya polarity ya vifungo vya ushirikiano katika molekuli za misombo hii: a) CH 4, CCl 4, SiCl 4; b) H 2 O, H 2 S, H 2 Se, H 2 Te; c) NH 3, NF 3, NCl 3; d) SO 2, Cl 2 O, YA 2.
3.Kutumia meza ya electronegativity, onyesha ambayo ya misombo dhamana ni polar zaidi: a) CCl 4 au SiCl 4; b) H 2 S au H 2 O; c) NF 3 au NCl 3; d) Cl 2 O au YA 2.

7.13. Utaratibu wa wafadhili wa kukubali wa malezi ya dhamana

Katika aya zilizopita, ulijifunza kwa undani kuhusu aina mbili za vifungo: ionic na covalent. Kumbuka kwamba dhamana ya ionic huundwa wakati elektroni inahamishwa kabisa kutoka atomi moja hadi nyingine. Covalent - wakati wa kushiriki elektroni ambazo hazijaoanishwa za atomi zilizounganishwa.

Kwa kuongeza, kuna utaratibu mwingine wa kuunda dhamana. Wacha tuizingatie kwa kutumia mfano wa mwingiliano wa molekuli ya amonia na molekuli ya trifluoride ya boroni:

Kama matokeo, vifungo vya covalent na ionic huibuka kati ya atomi za nitrojeni na boroni. Katika kesi hii, atomi ya nitrojeni ni mfadhili jozi ya elektroni ("hutoa" kwa ajili ya kuunda dhamana), na atomi ya boroni - mpokeaji("inakubali" wakati wa kuunda muunganisho). Kwa hivyo jina la utaratibu wa kuunda unganisho kama hilo - " mfadhili-mkubali".

Wakati dhamana inapoundwa kwa kutumia utaratibu wa kupokea wafadhili, kifungo cha ushirikiano na dhamana ya ionic huundwa kwa wakati mmoja.
Bila shaka, baada ya kuundwa kwa dhamana, kutokana na tofauti katika electronegativity ya atomi zilizounganishwa, polarization ya dhamana hutokea na malipo ya sehemu hutokea, kupunguza malipo ya ufanisi (halisi) ya atomi.

Hebu tuangalie mifano mingine.

Ikiwa kuna molekuli ya kloridi ya hidrojeni yenye polar karibu na molekuli ya amonia, ambayo kuna malipo makubwa ya sehemu kwenye atomi ya hidrojeni, basi katika kesi hii jukumu la mpokeaji wa jozi ya elektroni litachezwa na atomi ya hidrojeni. yake 1 s-AO, ingawa sio tupu kabisa, kama atomi ya boroni katika mfano uliopita, msongamano wa elektroni kwenye wingu la obiti hii umepunguzwa sana.

Muundo wa anga wa cation inayosababisha ni ioni ya amonia NH 4 ni sawa na muundo wa molekuli ya methane, yaani, vifungo vyote vinne vya N-H vinafanana kabisa.
Uundaji wa fuwele za ioni za kloridi ya amonia NH 4 Cl inaweza kuzingatiwa kwa kuchanganya gesi ya amonia na gesi ya kloridi hidrojeni:

NH 3 (g) + HCl (g) = NH 4 Cl (cr)

Sio tu atomi ya nitrojeni inaweza kuwa mtoaji wa jozi ya elektroni. Inaweza kuwa, kwa mfano, atomi ya oksijeni ya molekuli ya maji. Molekuli ya maji itaingiliana na kloridi sawa ya hidrojeni kama ifuatavyo:

Kesi ya H3O inayotokana inaitwa ioni ya oxonium na, kama utajifunza hivi karibuni, ni muhimu sana katika kemia.
Kwa kumalizia, hebu tuzingatie muundo wa elektroniki wa monoksidi kaboni (monoxide ya kaboni) CO molekuli:

Mbali na vifungo vitatu vya ushirikiano (bondi tatu), pia ina dhamana ya ionic.
Masharti ya kuunda dhamana kulingana na utaratibu wa kipokeaji cha wafadhili:
1) uwepo wa jozi pekee ya elektroni za valence katika moja ya atomi;
2) uwepo wa obiti ya bure kwenye kiwango cha chini cha valence ya atomi nyingine.
Utaratibu wa kukubali wafadhili wa malezi ya dhamana umeenea kabisa. Inatokea hasa mara nyingi wakati wa kuundwa kwa misombo d-vipengele. Karibu atomi za kila mtu d-vipengele vina obiti nyingi tupu za valence. Kwa hiyo, wao ni wapokeaji wa kazi wa jozi za elektroni.

TARATIBU YA KUTENGENEZA BONDI YA WAFADHILI, IONI YA AMMONIUM, OXONIUM ION, MASHARTI YA KUTENGENEZA BONDI KWA MFUMO UNAOKUBALI WAFADHILI.
1.Fanya milinganyo ya majibu na mifumo ya uundaji
a) bromidi ya amonia NH 4 Br kutoka kwa bromidi ya amonia na hidrojeni;
b) sulfate ya ammoniamu (NH 4) 2 SO 4 kutoka kwa amonia na asidi ya sulfuriki.
2. Unda milinganyo ya majibu na mifumo ya mwingiliano kwa a) maji yenye bromidi ya hidrojeni; b) maji yenye asidi ya sulfuriki.
3.Je, atomi zipi katika miitikio minne ya awali ni wafadhili wa jozi ya elektroni, na zipi ni wapokeaji? Kwa nini? Eleza jibu lako kwa michoro ya viwango vidogo vya valence.
4.Mchanganyiko wa muundo wa asidi ya nitriki Pembe kati ya vifungo vya O-N–O ni karibu na 120 o. Bainisha:
a) aina ya mseto wa atomi ya nitrojeni;
b) ambayo AO ya atomi ya nitrojeni inashiriki katika uundaji wa -bond;
c) ambayo AO ya atomi ya nitrojeni inashiriki katika uundaji wa -bondi kulingana na utaratibu wa kupokea wafadhili.
Je, unafikiri pembe kati ya vifungo vya H-O-N katika molekuli hii ni takriban sawa na nini? 5.Unda fomula ya kimuundo ya ioni ya sianidi CN (chaji hasi kwenye atomi ya kaboni). Inajulikana kuwa cyanides (misombo iliyo na ioni kama hiyo) na monoksidi kaboni CO ni sumu kali, na athari zao za kibaolojia ni sawa. Toa maelezo yako ya ukaribu wa hatua yao ya kibaolojia.

7.14. Uunganisho wa chuma. Vyuma

Kifungo cha ushirikiano huundwa kati ya atomi ambazo zinafanana katika mwelekeo wao wa kukata tamaa na kupata elektroni wakati tu ukubwa wa atomi zilizounganishwa ni ndogo. Katika kesi hii, wiani wa elektroni katika eneo la mawingu ya elektroni yanayoingiliana ni muhimu, na atomi zinageuka kuwa zimefungwa sana, kama, kwa mfano, katika molekuli ya HF. Ikiwa angalau moja ya atomi zilizounganishwa ina radius kubwa, uundaji wa dhamana ya ushirikiano inakuwa chini ya faida, kwa kuwa wiani wa elektroni katika eneo la mawingu ya elektroni yanayoingiliana kwa atomi kubwa ni chini sana kuliko kwa ndogo. Mfano wa molekuli kama hiyo iliyo na dhamana dhaifu ni molekuli ya HI (kwa kutumia Jedwali 21, linganisha nguvu za atomization za molekuli za HF na HI).

Na bado kati ya atomi kubwa ( r o > 1.1) dhamana ya kemikali hutokea, lakini katika kesi hii inaundwa kutokana na kugawana zote (au sehemu) ya elektroni za valence za atomi zote zilizounganishwa. Kwa mfano, katika kesi ya atomi za sodiamu, zote 3 s- elektroni za atomi hizi, na wingu moja ya elektroni huundwa:

Atomi huunda fuwele na chuma mawasiliano
Kwa njia hii, atomi zote za kitu kimoja na atomi za vitu tofauti zinaweza kushikamana na kila mmoja. Katika kesi ya kwanza, vitu rahisi vinavyoitwa metali, na katika pili - dutu tata inayoitwa misombo ya intermetallic.

Kati ya vitu vyote vilivyo na vifungo vya metali kati ya atomi, utajifunza tu kuhusu metali shuleni. Muundo wa anga wa metali ni nini? Kioo cha chuma kinajumuisha mifupa ya atomiki, iliyobaki baada ya ujamaa wa elektroni za valence, na wingu la elektroni la elektroni zilizounganishwa. Viini vya atomiki kawaida huunda ufungashaji wa karibu sana, na wingu la elektroni huchukua kiasi cha bure kilichobaki cha fuwele.

Aina kuu za ufungaji mnene ni Ufungashaji wa karibu wa ujazo(KPU) na kufunga hexagonal karibu(GPU). Majina ya vifurushi hivi yanahusishwa na ulinganifu wa fuwele ambazo zinatambulika. Baadhi ya metali huunda fuwele zilizopakiwa kwa urahisi - ujazo unaozingatia mwili(OTSK). Mifano ya kiasi na mpira-na-fimbo ya vifurushi hivi imeonyeshwa kwenye Mchoro 7.6.
Ufungashaji wa karibu wa ujazo huundwa na atomi za Cu, Al, Pb, Au na vitu vingine. Ufungaji wa karibu wa hexagonal - atomi za Be, Zn, Cd, Sc na idadi ya wengine. Ufungashaji wa ujazo unaozingatia mwili wa atomi upo katika fuwele za metali za alkali, vipengele vya vikundi vya VB na VIB. Metali zingine zinaweza kuwa na muundo tofauti kwa joto tofauti. Sababu za tofauti hizo na vipengele vya miundo ya metali bado hazijaeleweka kikamilifu.
Wakati wa kuyeyuka, fuwele za chuma hugeuka maji ya chuma. Aina ya dhamana ya kemikali kati ya atomi haibadilika.
Dhamana ya chuma haina mwelekeo na kueneza. Katika suala hili ni sawa na dhamana ya ionic.
Katika kesi ya misombo ya intermetallic, tunaweza pia kuzungumza juu ya polarizability ya dhamana ya metali.
Tabia za kimwili za metali:
1) conductivity ya juu ya umeme;
2) conductivity ya juu ya mafuta;
3) ductility ya juu.

Sehemu za kuyeyuka za metali tofauti ni tofauti sana kutoka kwa kila mmoja: kiwango cha chini cha kuyeyuka ni zebaki (- 39 o C), na ya juu ni ya tungsten (3410 o C).

CHUMA, KIWANGO CHA INTERMETALI, BONDI YA METALI, UFUNGASHAJI mnene.
1. Ili kubainisha vifurushi mbalimbali, dhana ya "mgawo wa kujaza nafasi" hutumiwa, yaani, uwiano wa kiasi cha atomi kwa kiasi cha kioo.

Wapi V a - kiasi cha atomi,
Z ni idadi ya atomi katika seli ya kitengo,
V i- kiasi cha seli ya kitengo.
Atomi katika kesi hii zinawakilishwa na mipira ngumu ya radius R, kugusana. Kiasi cha mpira V w = (4/3) R 3 .
Amua kipengele cha kujaza nafasi kwa ufungashaji wa wingi na bcc.
2. Kwa kutumia maadili ya radii ya chuma (Kiambatisho 9), hesabu saizi ya seli ya a) shaba (CPU), b) alumini (CPU) na c) cesium (BCC).

E.N.Frenkel

Mafunzo ya Kemia

Mwongozo kwa wale ambao hawajui, lakini wanataka kujifunza na kuelewa kemia

Sehemu ya I. Vipengele vya kemia ya jumla
(kiwango cha ugumu wa kwanza)

Muendelezo. Tazama katika nambari 13, 18, 23/2007;
6/2008

Sura ya 4. Dhana ya kuunganisha kemikali

Sura za awali za mwongozo huu zilijadili ukweli kwamba maada imeundwa na molekuli, na molekuli zimeundwa na atomi. Umewahi kujiuliza: kwa nini atomi zinazounda molekuli haziruka mbali katika mwelekeo tofauti? Ni nini hushikilia atomi kwenye molekuli?

Huwazuia dhamana ya kemikali .

Ili kuelewa asili ya dhamana ya kemikali, inatosha kukumbuka majaribio rahisi ya kimwili. Mipira miwili inayoning'inia kwa upande kwenye nyuzi "haifanyiki" kwa kila mmoja kwa njia yoyote. Lakini ikiwa unatoa mpira mmoja malipo chanya na mwingine malipo hasi, watavutia kila mmoja. Je, hii sio nguvu inayovutia atomi kwa kila mmoja? Hakika, utafiti umeonyesha hivyo dhamana ya kemikali ni asili ya umeme.

Je, malipo katika atomi zisizoegemea upande wowote hutoka wapi?

Nakala hiyo ilichapishwa kwa msaada wa kozi ya mkondoni ya kuandaa Mtihani wa Jimbo la Umoja "Mtihani". Kwenye tovuti utapata vifaa vyote muhimu kwa ajili ya maandalizi ya kujitegemea kwa Mtihani wa Jimbo la Umoja - kuchora mpango wa maandalizi ya kipekee kwa kila mtumiaji, kufuatilia maendeleo juu ya kila mada ya somo, nadharia na kazi. Kazi zote zinatii mabadiliko na nyongeza za hivi karibuni. Inawezekana pia kutuma kazi kutoka kwa sehemu iliyoandikwa ya Uchunguzi wa Jimbo la Umoja kwa wataalam kupokea pointi na kuchambua kazi kulingana na vigezo vya tathmini. Kazi katika mfumo wa Jumuia na mkusanyiko wa uzoefu, viwango vya kukamilisha, kupokea mafao na tuzo, mashindano na marafiki kwenye Uwanja wa Mtihani wa Jimbo la Umoja. Ili kuanza kuandaa, fuata kiungo: https://examer.ru.

Wakati wa kuelezea muundo wa atomi, ilionyeshwa kuwa atomi zote, isipokuwa atomi bora za gesi, huwa na kupata au kuacha elektroni. Sababu ni malezi ya kiwango cha nje cha elektroni nane (kama gesi nzuri). Wakati wa kupokea au kutoa elektroni, chaji za umeme hutokea na, kwa sababu hiyo, mwingiliano wa kielektroniki kati ya chembe. Hivi ndivyo inavyotokea dhamana ya ionic , i.e. uhusiano kati ya ions.

Ioni ni chembe zilizochajiwa thabiti ambazo huundwa kama matokeo ya kukubali au kupoteza elektroni.

Kwa mfano, atomi ya chuma hai na isiyo ya metali hai inashiriki katika athari:

Katika mchakato huu, atomi ya chuma (sodiamu) hutoa elektroni:

a) Je, chembe kama hiyo ni thabiti?

b) Je, elektroni ngapi zimesalia kwenye atomu ya sodiamu?

c) Je, chembe hii itakuwa na chaji?

Kwa hiyo, katika mchakato huu chembe imara iliundwa (elektroni 8 kwenye ngazi ya nje), ambayo ina malipo, kwa sababu. kiini cha atomi ya sodiamu bado ina malipo ya +11, na elektroni zilizobaki zina malipo ya jumla ya -10. Kwa hiyo, malipo ya ioni ya sodiamu ni +1. Rekodi fupi ya mchakato huu inaonekana kama hii:

Ni nini kinatokea kwa atomi ya sulfuri? Atomu hii inakubali elektroni hadi kiwango cha nje kimekamilika:

Hesabu rahisi inaonyesha kuwa chembe hii ina chaji:

Ioni zinazochajiwa kinyume huvutiana, na kusababisha kifungo cha ioni na "molekuli ya ioni":

Kuna njia zingine za kuunda ioni, ambazo zitajadiliwa katika Sura ya 6.

Hapo awali, sulfidi ya sodiamu inajulikana kwa utungaji huu wa molekuli, ingawa dutu hii, inayojumuisha ioni, ina takriban muundo ufuatao (Mchoro 1):

Hivyo, vitu vinavyojumuisha ions hazina molekuli ya mtu binafsi! Katika kesi hii, tunaweza tu kuzungumza juu ya "molekuli ya ionic" ya masharti.

Kazi 4.1. Onyesha jinsi uhamisho wa elektroni hutokea wakati kifungo cha ionic kinatokea kati ya atomi:

a) kalsiamu na klorini;

b) alumini na oksijeni.

KUMBUKA! Atomu ya chuma inatoa elektroni za nje; Atomu isiyo ya metali inachukua elektroni ambazo hazipo.

Hitimisho. Kwa mujibu wa utaratibu ulioelezwa hapo juu, dhamana ya ionic huundwa kati ya atomi za metali hai na zisizo za kazi.

Utafiti, hata hivyo, unaonyesha kwamba uhamisho kamili wa elektroni kutoka atomi moja hadi nyingine haufanyiki kila wakati. Mara nyingi sana, dhamana ya kemikali huundwa si kwa kutoa na kupokea elektroni, lakini kutokana na kuundwa kwa jozi za elektroni za kawaida *. Uunganisho huu unaitwa covalent .

Kifungo cha ushirikiano hutokea kutokana na kuundwa kwa jozi za elektroni zilizoshirikiwa. Aina hii ya dhamana huundwa, kwa mfano, kati ya atomi zisizo za chuma. Kwa hivyo, inajulikana kuwa molekuli ya nitrojeni ina atomi mbili - N 2. Je, kifungo cha ushirikiano kinatokeaje kati ya atomi hizi? Ili kujibu swali hili, ni muhimu kuzingatia muundo wa atomi ya nitrojeni:

Swali. Ni elektroni ngapi hazipo kabla ya kiwango cha nje kukamilika?

JIBU: Elektroni tatu hazipo. Kwa hivyo, kuashiria kila elektroni ya kiwango cha nje na nukta, tunapata:

Swali. Kwa nini elektroni tatu zinawakilishwa na nukta moja?

JIBU: Jambo ni kwamba tunataka kuonyesha uundaji wa jozi za pamoja za elektroni. Jozi ni elektroni mbili. Jozi hiyo hutokea, hasa, ikiwa kila atomi hutoa elektroni moja ili kuunda jozi. Atomu ya nitrojeni ni elektroni tatu fupi ya kukamilisha kiwango cha nje. Hii ina maana kwamba lazima "aandae" elektroni tatu moja ili kuunda jozi za baadaye (Mchoro 2).

Imepokelewa formula ya elektroni ya molekuli nitrojeni, ambayo inaonyesha kwamba kila atomi ya nitrojeni sasa ina elektroni nane (sita kati yao ni mviringo katika mviringo pamoja na elektroni 2 zao wenyewe); jozi tatu za kawaida za elektroni zilionekana kati ya atomi (makutano ya miduara).

Kila jozi ya elektroni inalingana na kifungo kimoja cha ushirikiano. Ni vifungo vingapi vya ushirika viliundwa? Tatu. Tunaonyesha kila dhamana (kila jozi ya elektroni iliyoshirikiwa) kwa kutumia dashi (kiharusi cha valence):

Njia hizi zote, hata hivyo, hazitoi jibu kwa swali: ni nini kinachounganisha atomi wakati kifungo cha ushirikiano kinaundwa? Fomula ya elektroniki inaonyesha kuwa jozi ya kawaida ya elektroni iko kati ya atomi. Malipo hasi ya ziada yanaonekana katika eneo hili la nafasi. Na viini vya atomi, kama inavyojulikana, vina chaji chanya. Kwa hivyo, viini vya atomi zote mbili vinavutiwa na malipo hasi ya kawaida, ambayo yalitokea kwa sababu ya jozi za elektroni za kawaida (kwa usahihi, makutano ya mawingu ya elektroni) (Mchoro 3).

Je! uhusiano kama huo unaweza kutokea kati ya atomi tofauti? Labda. Acha atomi ya nitrojeni iingiliane na atomi za hidrojeni:

Muundo wa atomi ya hidrojeni unaonyesha kwamba atomi ina elektroni moja. Ni ngapi kati ya atomi hizi lazima zichukuliwe ili atomi ya nitrojeni "ipate kile inachotaka" - elektroni tatu? Ni wazi atomi tatu za hidrojeni
(Kielelezo 4):

Msalaba katika Mtini. 4 inaonyesha elektroni za atomi ya hidrojeni. Fomula ya kielektroniki ya molekuli ya amonia inaonyesha kwamba atomi ya nitrojeni sasa ina elektroni nane, na kila atomi ya hidrojeni sasa ina elektroni mbili (na hawezi kuwa na zaidi katika ngazi ya kwanza ya nishati).

Fomula ya picha inaonyesha kwamba atomi ya nitrojeni ina valence tatu (dashi tatu, au viboko vitatu vya valence), na kila atomi ya hidrojeni ina valence moja (dashi moja).

Ingawa molekuli zote mbili za N 2 na NH 3 zina atomi sawa ya nitrojeni, vifungo vya kemikali kati ya atomi ni tofauti kutoka kwa kila mmoja. Katika molekuli ya nitrojeni N2, vifungo vya kemikali huunda atomi zinazofanana, hivyo jozi za pamoja za elektroni ziko katikati kati ya atomi. atomi kubaki neutral. Dhamana hii ya kemikali inaitwa zisizo za polar .

Katika molekuli ya amonia NH 3 dhamana ya kemikali huundwa atomi tofauti. Kwa hiyo, moja ya atomi (katika kesi hii, atomi ya nitrojeni) huvutia jozi ya kawaida ya elektroni kwa nguvu zaidi. Jozi za kawaida za elektroni hubadilishwa kuelekea atomi ya nitrojeni, na chaji hasi kidogo inaonekana juu yake, na chanya kwenye atomi ya hidrojeni, nguzo za umeme zimetokea - dhamana. polar (Mchoro 5).

Dutu nyingi zilizojengwa kwa kutumia vifungo vya covalent vinajumuisha molekuli ya mtu binafsi (Mchoro 6).

Kutoka Mtini. Mchoro wa 6 unaonyesha kuwa kuna vifungo vya kemikali kati ya atomi, lakini kati ya molekuli hazipo au hazina maana.

Aina ya dhamana ya kemikali huathiri mali ya dutu na tabia yake katika ufumbuzi. Kwa hiyo, kivutio kikubwa kati ya chembe, ni vigumu zaidi kuwaondoa kutoka kwa kila mmoja na ni vigumu zaidi kubadili imara katika hali ya gesi au kioevu. Jaribu kuamua katika mchoro hapa chini ambayo chembe zina nguvu kubwa za mwingiliano na ni dhamana gani ya kemikali inayoundwa (Mchoro 7).

Ukisoma sura hiyo kwa uangalifu, jibu lako litakuwa kama ifuatavyo: mwingiliano wa juu kati ya chembe hutokea ikiwa mimi (kifungo cha ionic). Kwa hiyo, vitu vyote hivyo ni imara. Mwingiliano mdogo kati ya chembe zisizochajiwa (kesi III - dhamana isiyo ya polar covalent). Dutu kama hizo mara nyingi ni gesi.

Kazi 4.2. Tambua ni uhusiano gani wa kemikali hutokea kati ya atomi katika dutu: NaCl, HCl, Cl 2, AlCl 3, H 2 O. Toa maelezo.

Kazi 4.3. Tengeneza fomula za kielektroniki na za picha kwa vitu hivyo kutoka kwa kazi ya 4.2 ambayo uliamua uwepo wa dhamana ya ushirikiano. Kwa kuunganisha ionic, chora michoro ya uhamishaji wa elektroni.

Sura ya 5. Ufumbuzi

Hakuna mtu Duniani ambaye hajaona suluhisho. Na ni nini?

Suluhisho ni mchanganyiko wa homogeneous wa vipengele viwili au zaidi (vipengele au vitu).

Mchanganyiko wa homogeneous ni nini? Homogeneity ya mchanganyiko inadhani kuwa kati ya vitu vyake vinavyohusika kukosa kiolesura. Katika kesi hii, haiwezekani, angalau kuibua, kuamua ni vitu ngapi vilivyotengeneza mchanganyiko uliopewa. Kwa mfano, kuangalia maji ya bomba katika kioo, ni vigumu kufikiria kwamba, pamoja na molekuli ya maji, ina ioni kadhaa nzuri na molekuli (O 2, CO 2, Ca 2+, nk). Na hakuna darubini itakusaidia kuona chembe hizi.

Lakini kutokuwepo kwa interface sio ishara pekee ya homogeneity. Katika mchanganyiko wa homogeneous muundo wa mchanganyiko ni sawa wakati wowote. Kwa hiyo, ili kupata suluhisho, unahitaji kuchanganya kabisa vipengele (vitu) vinavyounda.

Suluhisho zinaweza kuwa na hali tofauti za mkusanyiko:

Ufumbuzi wa gesi (kwa mfano, hewa - mchanganyiko wa gesi O 2, N 2, CO 2, Ar);

Ufumbuzi wa kioevu (kwa mfano, cologne, syrup, brine);

Suluhisho thabiti (kwa mfano, aloi).

Moja ya vitu vinavyotengeneza suluhisho huitwa kutengenezea. Kimumunyisho kina hali sawa ya mkusanyiko na suluhisho. Kwa hiyo, kwa ufumbuzi wa kioevu ni kioevu: maji, mafuta, petroli, nk. Mara nyingi katika mazoezi, ufumbuzi wa maji hutumiwa. Yatajadiliwa zaidi (isipokuwa uhifadhi unaolingana unafanywa).

Ni nini hufanyika wakati vitu mbalimbali vinayeyuka katika maji? Kwa nini vitu vingine huyeyuka vizuri katika maji, wakati vingine huyeyuka vibaya? Ni nini huamua umumunyifu - uwezo wa dutu kuyeyuka katika maji?

Hebu fikiria kwamba kipande cha sukari kinawekwa kwenye glasi ya maji ya joto. Ililala pale, ikapungua kwa ukubwa na ... ikatoweka. Wapi? Je, sheria ya uhifadhi wa maada (misa yake, nishati) inakiukwa? Hapana. Kuchukua sip ya ufumbuzi kusababisha na utakuwa na hakika kwamba maji ni tamu na sukari haijatoweka. Lakini kwa nini haionekani?

Ukweli ni kwamba wakati wa kufuta, kusagwa (kusaga) kwa dutu hutokea. Katika kesi hii, kipande cha sukari kimevunjika ndani ya molekuli, lakini hatuwezi kuwaona. Ndio, lakini kwa nini sukari iliyo kwenye meza haigawanyika kuwa molekuli? Kwa nini kipande cha majarini kilichowekwa ndani ya maji pia hakipotei? Lakini kwa sababu kugawanyika kwa dutu ya mumunyifu hutokea chini ya ushawishi wa kutengenezea, kwa mfano maji. Lakini kutengenezea kutaweza "kuvuta" kioo, dutu imara, ndani ya molekuli ikiwa itaweza "kukamata" kwa chembe hizi. Kwa maneno mengine, wakati dutu inayeyuka lazima iwepo mwingiliano kati ya dutu na kutengenezea.

Ni wakati gani mwingiliano kama huo unawezekana? Tu katika kesi wakati muundo wa dutu (wote mumunyifu na kutengenezea) ni sawa. Utawala wa alchemists umejulikana kwa muda mrefu: "kama kuyeyuka kwa kama." Katika mifano yetu, molekuli za sukari ni polar na kuna nguvu fulani za mwingiliano kati yao na molekuli za maji ya polar. Hakuna nguvu kama hizo kati ya molekuli za mafuta zisizo za polar na molekuli za maji ya polar. Kwa hiyo, mafuta hayapunguki katika maji. Hivyo, umumunyifu inategemea asili ya solute na kutengenezea.

Kama matokeo ya mwingiliano kati ya solute na maji, misombo huundwa - hutia maji. Hizi zinaweza kuwa miunganisho yenye nguvu sana:

Misombo kama hiyo inapatikana kama vitu vya mtu binafsi: besi, asidi iliyo na oksijeni. Kwa kawaida, wakati wa kuundwa kwa misombo hii, vifungo vikali vya kemikali hutokea na joto hutolewa. Kwa hiyo, wakati CaO (quicklime) inapofutwa katika maji, joto nyingi hutolewa kwamba mchanganyiko hupuka.

Lakini kwa nini, wakati sukari au chumvi hupasuka katika maji, ufumbuzi unaosababishwa hauwaka moto? Kwanza, sio hidrati zote zina nguvu kama asidi ya sulfuriki au hidroksidi ya kalsiamu. Kuna hydrates ya chumvi (maji ya kioo), ambayo hutengana kwa urahisi inapokanzwa:

Pili, wakati wa kufutwa, kama ilivyotajwa tayari, mchakato wa kusagwa hufanyika. Na hii hutumia nishati na inachukua joto.

Kwa kuwa michakato yote miwili hutokea wakati huo huo, suluhisho linaweza joto au baridi, kulingana na mchakato gani unaotawala.

Kazi 5.1. Amua ni mchakato gani - kusagwa au unyevu - unaotawala katika kila kesi:

a) wakati wa kufuta asidi ya sulfuriki katika maji, ikiwa suluhisho ni joto;

b) wakati nitrati ya ammoniamu inafutwa katika maji, ikiwa suluhisho limepozwa;

c) wakati chumvi ya meza hupasuka katika maji, ikiwa hali ya joto ya suluhisho inabakia bila kubadilika.

Kwa kuwa hali ya joto ya suluhisho hubadilika wakati wa kufutwa, ni kawaida kudhani hivyo umumunyifu hutegemea joto. Hakika, umumunyifu wa vitu vingi vikali huongezeka kwa joto. Umumunyifu wa gesi hupungua wakati wa joto. Kwa hivyo, vitu vikali kawaida huyeyushwa katika maji ya joto au moto, wakati vinywaji vya kaboni huwekwa baridi.

Umumunyifu(uwezo wa kufuta) dutu haitegemei kusaga kwa dutu au ukali wa kuchanganya. Lakini kwa kuongeza joto, kusaga dutu, kuchochea ufumbuzi wa kumaliza, unaweza kuongeza kasi ya mchakato wa kufuta. Kwa kubadilisha hali ya kupata suluhisho, inawezekana kupata ufumbuzi wa nyimbo tofauti. Kwa kawaida, kuna kikomo, juu ya kufikia ambayo ni rahisi kugundua kwamba dutu haipatikani tena katika maji. Suluhisho hili linaitwa tajiri. Kwa vitu vyenye mumunyifu, suluhisho lililojaa litakuwa na solute nyingi. Kwa hivyo, suluhisho lililojaa la KNO 3 kwa 100 ° C lina 245 g ya chumvi kwa 100 g ya maji (katika 345 g ya suluhisho), hii. kujilimbikizia suluhisho. Suluhisho zilizojaa za vitu visivyo na mumunyifu huwa na misombo isiyo na maana ya misombo iliyoyeyushwa. Hivyo, ufumbuzi uliojaa wa kloridi ya fedha ina 0.15 mg ya AgCl katika 100 g ya maji. Hii ni sana diluted suluhisho.

Kwa hivyo, ikiwa suluhisho lina mengi ya solute kuhusiana na kutengenezea, inaitwa kujilimbikizia, ikiwa kuna dutu kidogo, inaitwa dilute. Mara nyingi sana, mali zake, na kwa hiyo matumizi yake, hutegemea muundo wa suluhisho.

Kwa hivyo, suluhisho la asidi ya asetiki (siki ya meza) hutumiwa kama ladha, na suluhisho la kujilimbikizia la asidi hii (asili ya asetiki inapochukuliwa kwa mdomo) inaweza kusababisha kuchoma mbaya.

Ili kutafakari utungaji wa kiasi cha ufumbuzi, tumia thamani inayoitwa sehemu kubwa ya solute :

Wapi m(v-va) - wingi wa solute katika suluhisho; m(suluhisho) - jumla ya molekuli ya suluhisho iliyo na solute na kutengenezea.

Kwa hiyo, ikiwa 100 g ya siki ina 6 g ya asidi asetiki, basi tunazungumzia ufumbuzi wa 6% wa asidi ya asidi (hii ni siki ya meza). Njia za kutatua shida kwa kutumia dhana ya sehemu ya molekuli ya solute itajadiliwa katika Sura ya 8.

Hitimisho la Sura ya 5. Suluhisho ni mchanganyiko wa homogeneous unaojumuisha angalau vitu viwili, moja ambayo inaitwa kutengenezea, nyingine ni solute. Wakati kufutwa, dutu hii huingiliana na kutengenezea, kutokana na ambayo solute huvunjwa. Muundo wa suluhisho huonyeshwa kwa kutumia sehemu kubwa ya solute kwenye suluhisho.

* Jozi hizi za elektroni hutokea kwenye makutano ya mawingu ya elektroni.

Itaendelea

169338 0

Kila atomi ina idadi fulani ya elektroni.

Wakati wa kuingia katika athari za kemikali, atomi huchangia, kupata, au kushiriki elektroni, kufikia usanidi thabiti zaidi wa kielektroniki. Usanidi ulio na nishati ya chini kabisa (kama katika atomi za gesi bora) unageuka kuwa thabiti zaidi. Mchoro huu unaitwa "utawala wa octet" (Mchoro 1).

Mchele. 1.

Sheria hii inatumika kwa kila mtu aina za viunganisho. Miunganisho ya kielektroniki kati ya atomi inaziruhusu kuunda miundo thabiti, kutoka kwa fuwele rahisi hadi biomolecules changamano ambazo hatimaye huunda mifumo hai. Wanatofautiana na fuwele katika kimetaboliki yao inayoendelea. Wakati huo huo, athari nyingi za kemikali zinaendelea kulingana na taratibu uhamisho wa kielektroniki, ambayo ina jukumu muhimu katika michakato ya nishati katika mwili.

Kifungo cha kemikali ni nguvu inayoshikilia pamoja atomi mbili au zaidi, ioni, molekuli, au mchanganyiko wowote wa hizi..

Asili ya dhamana ya kemikali ni ya ulimwengu wote: ni nguvu ya kielektroniki ya mvuto kati ya elektroni zenye chaji hasi na viini vilivyo na chaji chanya, iliyoamuliwa na usanidi wa elektroni za ganda la nje la atomi. Uwezo wa atomi kuunda vifungo vya kemikali huitwa valence, au hali ya oxidation. Dhana ya elektroni za valence- elektroni zinazounda vifungo vya kemikali, yaani, ziko katika orbitals ya juu ya nishati. Ipasavyo, ganda la nje la atomi iliyo na obiti hizi inaitwa ganda la valence. Hivi sasa, haitoshi kuonyesha kuwepo kwa dhamana ya kemikali, lakini ni muhimu kufafanua aina yake: ionic, covalent, dipole-dipole, metali.

Aina ya kwanza ya uunganisho niionic uhusiano

Kulingana na nadharia ya Lewis na Kossel ya elektroniki ya valence, atomi zinaweza kufikia usanidi thabiti wa elektroniki kwa njia mbili: kwanza, kwa kupoteza elektroni, kuwa. cations, pili, kupata yao, kugeuka ndani anions. Kama matokeo ya uhamishaji wa elektroni, kwa sababu ya nguvu ya umeme ya kivutio kati ya ioni na malipo ya ishara tofauti, dhamana ya kemikali huundwa, inayoitwa na Kossel " umeme"(sasa inaitwa ionic).

Katika kesi hii, anions na cations huunda usanidi thabiti wa elektroniki na shell iliyojaa ya elektroni ya nje. Vifungo vya kawaida vya ionic huundwa kutoka kwa vikundi vya T na II vya mfumo wa upimaji na anions ya vitu visivyo vya metali vya vikundi VI na VII (vikundi 16 na 17, mtawaliwa; chalcojeni Na halojeni) Vifungo vya misombo ya ionic havijajazwa na sio mwelekeo, kwa hivyo huhifadhi uwezekano wa mwingiliano wa kielektroniki na ayoni zingine. Katika Mtini. Kielelezo cha 2 na 3 kinaonyesha mifano ya vifungo vya ionic vinavyolingana na mfano wa Kossel wa uhamisho wa elektroni.

Mchele. 2.

Mchele. 3. Kifungo cha Ionic katika molekuli ya chumvi ya meza (NaCl)

Hapa ni sahihi kukumbuka baadhi ya mali zinazoelezea tabia ya vitu katika asili, hasa, kuzingatia wazo la asidi Na sababu.

Suluhisho la maji la vitu hivi vyote ni elektroliti. Wanabadilisha rangi tofauti viashiria. Utaratibu wa hatua ya viashiria uligunduliwa na F.V. Ostwald. Alionyesha kuwa viashiria ni asidi dhaifu au besi, rangi ambayo inatofautiana katika majimbo yasiyounganishwa na yaliyotengwa.

Besi zinaweza kupunguza asidi. Sio besi zote zinaweza kuyeyuka katika maji (kwa mfano, misombo ya kikaboni ambayo haina vikundi vya OH haimunyiki, haswa, triethylamine N(C 2 H 5) 3); besi za mumunyifu huitwa alkali.

Suluhisho la maji la asidi hupitia athari za tabia:

a) na oksidi za chuma - na malezi ya chumvi na maji;

b) na metali - pamoja na malezi ya chumvi na hidrojeni;

c) na carbonates - na malezi ya chumvi, CO 2 na N 2 O.

Sifa za asidi na besi zinaelezewa na nadharia kadhaa. Kwa mujibu wa nadharia ya S.A. Arrhenius, asidi ni dutu ambayo hutengana na kuunda ioni N+ , huku msingi ukitengeneza ioni HE-. Nadharia hii haizingatii kuwepo kwa besi za kikaboni ambazo hazina vikundi vya hidroksili.

Kulingana na protoni Kulingana na nadharia ya Brønsted na Lowry, asidi ni dutu iliyo na molekuli au ioni zinazotoa protoni ( wafadhili protoni), na msingi ni dutu inayojumuisha molekuli au ioni zinazokubali protoni ( wapokeaji protoni). Kumbuka kwamba katika ufumbuzi wa maji, ioni za hidrojeni zipo katika fomu ya hidrati, yaani, katika mfumo wa ions hidronium. H3O+ . Nadharia hii inaelezea athari sio tu kwa maji na ioni za hidroksidi, lakini pia zile zinazofanywa kwa kutokuwepo kwa kutengenezea au kwa kutengenezea isiyo na maji.

Kwa mfano, katika mmenyuko kati ya amonia N.H. 3 (msingi dhaifu) na kloridi ya hidrojeni katika awamu ya gesi, kloridi ya amonia imara huundwa, na katika mchanganyiko wa usawa wa vitu viwili daima kuna chembe 4, mbili ambazo ni asidi, na nyingine mbili ni besi:

Mchanganyiko huu wa usawa una jozi mbili za mchanganyiko wa asidi na besi:

1)N.H. 4+ na N.H. 3

2) HCl Na Cl ‑

Hapa, katika kila jozi ya conjugate, asidi na msingi hutofautiana na protoni moja. Kila asidi ina msingi wa conjugate. Asidi kali ina msingi dhaifu wa kuunganisha, na asidi dhaifu ina msingi wa conjugate wenye nguvu.

Nadharia ya Brønsted-Lowry husaidia kueleza nafasi ya kipekee ya maji kwa maisha ya biolojia. Maji, kulingana na dutu inayoingiliana nayo, yanaweza kuonyesha sifa za asidi au msingi. Kwa mfano, katika majibu na ufumbuzi wa maji ya asidi asetiki, maji ni msingi, na katika athari na ufumbuzi wa maji ya amonia, ni asidi.

1) CH 3 COOH + H2O ↔ H3O + + CH 3 COO-. Hapa, molekuli ya asidi ya asetiki hutoa protoni kwa molekuli ya maji;

2) NH 3 + H2O ↔ NH 4 + + HE-. Hapa, molekuli ya amonia inakubali protoni kutoka kwa molekuli ya maji.

Kwa hivyo, maji yanaweza kuunda jozi mbili za kuunganisha:

1) H2O(asidi) na HE- (msingi wa kuunganisha)

2) H 3 O+ (asidi) na H2O(msingi wa kuunganisha).

Katika kesi ya kwanza, maji hutoa protoni, na kwa pili, inakubali.

Mali hii inaitwa amphiprotonism. Dutu zinazoweza kuguswa kama vile asidi na besi zinavyoitwa amphoteric. Dutu kama hizo mara nyingi hupatikana katika asili hai. Kwa mfano, amino asidi inaweza kuunda chumvi na asidi zote mbili na besi. Kwa hiyo, peptidi huunda misombo ya uratibu kwa urahisi na ioni za chuma zilizopo.

Kwa hivyo, mali ya tabia ya dhamana ya ionic ni harakati kamili ya elektroni za kuunganisha kwenye moja ya nuclei. Hii ina maana kwamba kati ya ions kuna kanda ambapo wiani wa elektroni ni karibu sifuri.

Aina ya pili ya uunganisho nicovalent uhusiano

Atomu zinaweza kuunda usanidi thabiti wa kielektroniki kwa kushiriki elektroni.

Uhusiano kama huo huundwa wakati jozi ya elektroni inashirikiwa moja kwa wakati kutoka kwa kila mtu chembe. Katika kesi hii, elektroni za dhamana za pamoja zinasambazwa sawa kati ya atomi. Mifano ya vifungo vya ushirikiano ni pamoja na homonuclear diatomic molekuli H 2 , N 2 , F 2. Aina sawa ya uunganisho hupatikana katika allotropes O 2 na ozoni O 3 na kwa molekuli ya polyatomic S 8 na pia molekuli za heteronuclear kloridi hidrojeni HCl, kaboni dioksidi CO 2, methane CH 4, ethanoli NA 2 N 5 HE, hexafluoride ya sulfuri SF 6, asetilini NA 2 N 2. Molekuli hizi zote hushiriki elektroni sawa, na vifungo vyao vimejaa na kuelekezwa kwa njia sawa (Mchoro 4).

Ni muhimu kwa wanabiolojia kwamba vifungo viwili na vitatu vimepunguza radii ya atomiki ya covalent ikilinganishwa na dhamana moja.

Mchele. 4. Kifungo cha covalent katika molekuli ya Cl 2.

Aina za vifungo vya ionic na covalent ni kesi mbili kali za aina nyingi zilizopo za vifungo vya kemikali, na katika mazoezi vifungo vingi ni vya kati.

Michanganyiko ya vipengee viwili vilivyo kwenye ncha tofauti za vipindi sawa au tofauti vya mfumo wa mara kwa mara huunda vifungo vya ionic. Vipengee vinaposogea karibu pamoja ndani ya muda, asili ya ioni ya misombo yao hupungua, na tabia ya ushirikiano huongezeka. Kwa mfano, halidi na oksidi za vitu kwenye upande wa kushoto wa jedwali la upimaji huunda vifungo vya ionic ( NaCl, AgBr, BaSO 4, CaCO 3, KNO 3, CaO, NaOH), na misombo sawa ya vipengele kwenye upande wa kulia wa meza ni covalent ( H 2 O, CO 2, NH 3, NO 2, CH 4, phenoli C6H5OH, glucose C 6 H 12 O 6, ethanoli C 2 H 5 OH).

Kifungo cha ushirika, kwa upande wake, kina muundo mmoja zaidi.

Katika ioni za polyatomic na katika molekuli changamano za kibiolojia, elektroni zote mbili zinaweza tu kutoka moja chembe. Inaitwa mfadhili jozi ya elektroni. Atomi inayoshiriki jozi hii ya elektroni na wafadhili inaitwa mpokeaji jozi ya elektroni. Aina hii ya dhamana ya covalent inaitwa uratibu (mfadhili-mkubali, audative) mawasiliano(Mchoro 5). Aina hii ya dhamana ni muhimu zaidi kwa biolojia na dawa, kwani kemia ya vipengele vya d muhimu zaidi kwa kimetaboliki inaelezwa kwa kiasi kikubwa na vifungo vya uratibu.

Mtini. 5.

Kama sheria, katika kiwanja changamano chembe ya chuma hufanya kama kikubali cha jozi ya elektroni; kinyume chake, katika vifungo vya ionic na covalent atomi ya chuma ni wafadhili wa elektroni.

Kiini cha dhamana ya ushirikiano na aina zake - dhamana ya uratibu - inaweza kufafanuliwa kwa msaada wa nadharia nyingine ya asidi na besi iliyopendekezwa na GN. Lewis. Kwa kiasi fulani alipanua dhana ya kisemantiki ya maneno "asidi" na "msingi" kulingana na nadharia ya Brønsted-Lowry. Nadharia ya Lewis inaelezea asili ya malezi ya ions ngumu na ushiriki wa dutu katika athari za uingizwaji wa nucleophilic, ambayo ni, katika malezi ya CS.

Kulingana na Lewis, asidi ni dutu yenye uwezo wa kutengeneza kifungo cha ushirikiano kwa kukubali jozi ya elektroni kutoka kwa msingi. Msingi wa Lewis ni dutu ambayo ina jozi ya elektroni pekee, ambayo, kwa kutoa elektroni, huunda dhamana ya ushirikiano na asidi ya Lewis.

Hiyo ni, nadharia ya Lewis inapanua anuwai ya athari za msingi wa asidi pia kwa athari ambazo protoni hazishiriki kabisa. Aidha, protoni yenyewe, kwa mujibu wa nadharia hii, pia ni asidi, kwa kuwa ina uwezo wa kukubali jozi ya elektroni.

Kwa hivyo, kulingana na nadharia hii, cations ni asidi ya Lewis na anions ni besi za Lewis. Mfano unaweza kuwa majibu yafuatayo:

Ilibainika hapo juu kuwa mgawanyiko wa vitu kuwa ionic na covalent ni jamaa, kwani uhamishaji kamili wa elektroni kutoka kwa atomi za chuma hadi atomi za kukubali haufanyiki katika molekuli za ushirikiano. Katika misombo yenye vifungo vya ionic, kila ioni iko kwenye uwanja wa umeme wa ions ya ishara kinyume, hivyo ni polarized, na shells zao ni deformed.

Polarizability imedhamiriwa na muundo wa elektroniki, malipo na saizi ya ion; kwa anions ni ya juu kuliko kwa cations. Uwezeshaji wa juu zaidi kati ya cations ni kwa cations za chaji kubwa na saizi ndogo, kwa mfano, Hg 2+, Cd 2+, Pb 2+, Al 3+, Tl 3+. Ina athari kali ya polarizing N+ . Kwa kuwa ushawishi wa polarization ya ion ni ya njia mbili, inabadilisha sana mali ya misombo inayounda.

Aina ya tatu ya uunganisho nidipole-dipole uhusiano

Mbali na aina zilizoorodheshwa za mawasiliano, pia kuna dipole-dipole intermolecular mwingiliano, pia huitwa van der Waals .

Nguvu ya mwingiliano huu inategemea asili ya molekuli.

Kuna aina tatu za mwingiliano: dipole ya kudumu - dipole ya kudumu ( dipole-dipole kivutio); dipole ya kudumu - iliyotolewa dipole ( induction kivutio); dipole ya papo hapo - dipole iliyosababishwa ( mtawanyiko kivutio, au vikosi vya London; mchele. 6).

Mchele. 6.

Molekuli tu zilizo na vifungo vya polar covalent zina wakati wa dipole-dipole ( HCl, NH 3, SO 2, H 2 O, C 6 H 5 Cl), na nguvu ya dhamana ni 1-2 Debaya(1D = 3.338 × 10-30 mita za coulomb - C × m).

Katika biochemistry, kuna aina nyingine ya unganisho - hidrojeni uhusiano ambao ni kesi ya kikwazo dipole-dipole kivutio. Kifungo hiki kinaundwa na mvuto kati ya atomi ya hidrojeni na atomi ndogo ya elektroni, mara nyingi oksijeni, florini na nitrojeni. Na atomi kubwa ambazo zina uwezo sawa wa kielektroniki (kama vile klorini na salfa), dhamana ya hidrojeni ni dhaifu zaidi. Atomu ya hidrojeni inatofautishwa na kipengele kimoja muhimu: wakati elektroni za kuunganisha zinatolewa, kiini chake - protoni - huwekwa wazi na hailindwa tena na elektroni.

Kwa hiyo, atomi inageuka kuwa dipole kubwa.

Kifungo cha hidrojeni, tofauti na dhamana ya van der Waals, huundwa sio tu wakati wa mwingiliano wa intermolecular, lakini pia ndani ya molekuli moja - intramolecular dhamana ya hidrojeni. Vifungo vya hidrojeni vina jukumu muhimu katika biochemistry, kwa mfano, kuimarisha muundo wa protini kwa namna ya helix, au kwa ajili ya kuundwa kwa helix mbili ya DNA (Mchoro 7).

Mtini.7.

Vifungo vya hidrojeni na van der Waals ni dhaifu zaidi kuliko vifungo vya ionic, covalent na uratibu. Nishati ya vifungo vya intermolecular imeonyeshwa kwenye meza. 1.

Jedwali 1. Nishati ya nguvu za intermolecular

Kumbuka: Kiwango cha mwingiliano kati ya molekuli huonyeshwa na enthalpy ya kuyeyuka na uvukizi (kuchemsha). Misombo ya ioni inahitaji nishati zaidi kutenganisha ioni kuliko kutenganisha molekuli. Enthalpy ya kuyeyuka kwa misombo ya ionic ni kubwa zaidi kuliko ile ya misombo ya molekuli.

Aina ya nne ya uunganisho niuhusiano wa chuma

Hatimaye, kuna aina nyingine ya vifungo vya intermolecular - chuma: uhusiano wa ions chanya ya kimiani chuma na elektroni bure. Aina hii ya uunganisho haitokei katika vitu vya kibiolojia.

Kutoka kwa mapitio mafupi ya aina za dhamana, undani moja inakuwa wazi: parameter muhimu ya atomi ya chuma au ion - mtoaji wa elektroni, pamoja na atomi - kipokeaji elektroni, ni yake. ukubwa.

Bila kuingia katika maelezo, tunaona kwamba mionzi ya atomi shirikishi, radii ya ionic ya metali na radii ya van der Waals ya molekuli zinazoingiliana huongezeka kadiri idadi yao ya atomiki inavyoongezeka katika vikundi vya mfumo wa muda. Katika kesi hii, maadili ya ion radii ndio ndogo zaidi, na radii ya van der Waals ndio kubwa zaidi. Kama sheria, wakati wa kusonga chini ya kikundi, radii ya vitu vyote huongezeka, covalent na van der Waals.

Ya umuhimu mkubwa kwa wanabiolojia na madaktari ni uratibu(wafadhili-mkubali) vifungo vinavyozingatiwa na kemia ya uratibu.

Bioinorganics ya matibabu. G.K. Barashkov