ساعت 71 شب انرژی یونیزاسیون
(الکترون اول) 1680.0 (17.41) kJ/mol (eV) پیکربندی الکترونیکی 2s 2 2p 5 خواص شیمیایی شعاع کووالانسی ساعت 72 بعد از ظهر شعاع یونی (-1e) 133 بعد از ظهر الکترونگاتیوی
(به گفته پاولینگ) 3,98 پتانسیل الکترود 0 حالت های اکسیداسیون −1 خواص ترمودینامیکی یک ماده ساده تراکم (در -189 درجه سانتیگراد) 1.108 /cm³ ظرفیت حرارتی مولی 31.34 J / (مول) رسانایی گرمایی 0.028 W /( ) دمای ذوب 53,53 حرارت ذوب (F-F) 0.51 کیلوژول بر مول دمای جوش 85,01 گرمای تبخیر 6.54 (F-F) kJ/mol حجم مولی 17.1 سانتی متر در مول شبکه کریستالی یک ماده ساده ساختار مشبک مونوکلینیک پارامترهای شبکه 5.50 b=3.28 c=7.28 β=90.0 نسبت c/a — دمای دبای n/a

اف	9
18,9984
2s 2 2p 5
فلوئور

خواص شیمیایی

فعال ترین غیر فلزی، به شدت با تقریباً همه مواد (استثنای نادر فلوئوروپلاست ها) و با اکثر آنها - با احتراق و انفجار تعامل می کند. تماس فلوئور با هیدروژن منجر به اشتعال و انفجار حتی در ارتفاع بسیار زیاد می شود دمای پایین(تا 252- درجه سانتیگراد). حتی آب و پلاتین: اورانیوم برای صنعت هسته ای در اتمسفر فلوئور می سوزد.
کلر تری فلوراید ClF 3 - یک عامل فلوئور کننده و یک عامل اکسید کننده قوی سوخت موشک
هگزافلوراید گوگرد SF 6 - عایق گازی در صنعت برق
فلوریدهای فلزی (مثلاً W و V) که مقداری دارند خواص مفید
فریون ها مبردهای خوبی هستند
تفلون - پلیمرهای شیمیایی بی اثر
هگزافلوئوروآلومینات سدیم - برای تولید بعدی آلومینیوم با الکترولیز
اتصالات مختلففلوئور

فناوری موشکی

ترکیبات فلوئور به طور گسترده در فناوری موشک به عنوان اکسید کننده پیشرانه استفاده می شود.

کاربرد در پزشکی

ترکیبات فلوئور به طور گسترده در پزشکی به عنوان جایگزین خون استفاده می شود.

نقش بیولوژیکی و فیزیولوژیکی

فلوئور یک عنصر حیاتی برای بدن است. در بدن انسان، فلوئور عمدتاً در مینای دندان به عنوان بخشی از فلوراپاتیت - Ca 5 F (PO 4) 3 یافت می شود. با ناکافی (کمتر از 0.5 میلی گرم در لیتر). آب آشامیدنی) یا مصرف بیش از حد (بیش از 1 میلی گرم در لیتر) فلوئور توسط بدن می تواند باعث ایجاد بیماری های دندانی شود: پوسیدگی و فلوئوروزیس (مینای خالدار) و استئوسارکوم.

برای جلوگیری از پوسیدگی، استفاده از خمیردندان با افزودنی های فلوراید یا نوشیدن آب فلورایددار (تا غلظت 1 میلی گرم در لیتر) و یا استفاده موضعی از محلول فلوراید سدیم 1 تا 2 درصد یا محلول فلوراید قلع توصیه می شود. چنین اقداماتی می تواند احتمال پوسیدگی را 30-50٪ کاهش دهد.

حداکثر غلظت مجاز فلوئور محدود شده در هوای اماکن صنعتی 0005/0 میلی گرم در لیتر است.

اطلاعات تکمیلی

فلوئور، فلوروم، F(9)
فلوئور (Fluorine، فرانسوی و آلمانی Fluor) در سال 1886 به صورت آزاد به دست آمد، اما ترکیبات آن از دیرباز شناخته شده بوده و به طور گسترده در متالورژی و تولید شیشه استفاده می شد. اولین ذکر فلوریت (CaP) تحت نام فلورسپات (Fliisspat) به قرن شانزدهم برمی گردد. یکی از آثار منسوب به واسیلی والنتین افسانه‌ای، سنگ‌هایی را ذکر می‌کند که با رنگ‌های مختلف - فلاکس (Fliisse از لاتین fluere - flow, pour) نقاشی شده‌اند که به عنوان شار در ذوب فلزات استفاده می‌شدند. آگریکولا و لیباویوس در همین مورد می نویسند. دومی نام های خاصی را برای این شار معرفی می کند - فلورسپات (Flusspat) و مذاب معدنی. بسیاری از نویسندگان نوشته های شیمیایی و فنی قرن 17 و 18. توصیف کردن انواع متفاوتفلورسپار در روسیه به این سنگ ها پلاویک، اسپلت، اسپات می گفتند. لومونوسوف این سنگ ها را به عنوان سلنیت طبقه بندی کرد و آنها را اسپار یا فلاکس (شار کریستال) نامید. استادان روسی و همچنین مجموعه داران مجموعه های معدنی (به عنوان مثال، در قرن 18، شاهزاده پی. آب گرم) نوری در تاریکی. با این حال، حتی لایب نیتس در تاریخ فسفر خود (1710) در این رابطه از ترموفسفر (Thermophosphorus) یاد می کند.

ظاهراً شیمیدانان و شیمیدانان صنعتگر تا اواخر قرن هفدهم با اسید هیدروفلوئوریک آشنا شدند. در سال 1670، شوانهارد، صنعتگر نورنبرگ، از فلورسپار مخلوط شده با اسید سولفوریک برای حک کردن طرح ها بر روی جام های شیشه ای استفاده کرد. با این حال، در آن زمان ماهیت فلورسپار و اسید هیدروفلوئوریک کاملاً ناشناخته بود. به عنوان مثال، اعتقاد بر این بود که اسید سیلیسیک اثر اچینگ در فرآیند شوانهارد دارد. این نظر اشتباه توسط Scheele حذف شد و ثابت کرد که در برهمکنش فلورسپار با اسید سولفوریک، اسید سیلیسیک در نتیجه فرسایش شیشه شیشه توسط اسید هیدروفلوریک حاصل به دست می آید. علاوه بر این، Scheele (1771) ثابت کرد که فلورسپار ترکیبی از خاک آهکی با اسید خاصی است که به آن "اسید سوئدی" می گفتند.

لاووازیه رادیکال اسید هیدروفلوئوریک (رادیکال فلوریک) را به عنوان یک جسم ساده تشخیص داد و آن را در جدول اجسام ساده خود گنجاند. در کم و بیش شکل خالصاسید هیدروفلوئوریک در سال 1809 به دست آمد. Gay-Lussac و Tenard با تقطیر فلورسپار با اسید سولفوریک در یک مخزن سرب یا نقره. طی این عملیات هر دو محقق مسموم شدند. ماهیت واقعی اسید هیدروفلوئوریک در سال 1810 توسط آمپر مشخص شد. او نظر لاووازیه را که اسید هیدروفلوریک باید حاوی اکسیژن باشد رد کرد و تشابه این اسید را با اسید کلریدریک ثابت کرد. آمپر یافته های خود را به دیوی گزارش داد، که اندکی قبل از آن ماهیت عنصری کلر را مشخص کرده بود. دیوی کاملاً با استدلال های آمپر موافق بود و تلاش زیادی برای به دست آوردن فلوئور آزاد از طریق الکترولیز اسید هیدروفلوئوریک و راه های دیگر صرف کرد. با در نظر گرفتن اثر خورنده قوی اسید هیدروفلوئوریک بر روی شیشه، و همچنین بر روی بافت های گیاهی و جانوری، آمپر پیشنهاد کرد که عنصر موجود در آن را فلوئور (یونانی - تخریب، مرگ، آفت، طاعون و غیره) نامید. با این حال، دیوی این نام را نپذیرفت و نام دیگری را پیشنهاد کرد - فلورین (Fluorine) به قیاس با نام آن زمان کلر - کلر (Chlorine) که هر دو نام هنوز در زبان انگلیسی. در زبان روسی، نامی که آمپر داده است حفظ شده است.

تلاش های متعدد برای جداسازی فلوئور آزاد در قرن نوزدهم منجر به نتایج موفقیت آمیز نشد. فقط در سال 1886 مویسان موفق به انجام این کار شد و فلوئور آزاد را به شکل گاز زرد-سبز بدست آورد. از آنجایی که فلوئور یک گاز غیرعادی تهاجمی است، مویسان قبل از اینکه ماده ای مناسب برای دستگاه در آزمایشات فلوئور پیدا کند، مجبور شد بر مشکلات زیادی غلبه کند. لوله U برای الکترولیز اسید هیدروفلوئوریک در دمای 55 درجه سانتیگراد (خنک شده با متیل کلرید مایع) از پلاتین با شاخه های فلورسپار ساخته شد. بعد از مواد شیمیایی و مشخصات فیزیکیفلوئور رایگان، کاربرد وسیعی پیدا کرده است. در حال حاضر فلوئور یکی از اجزای حیاتیسنتز مواد فلوئوارگانیک از طیف گسترده ای. در ادبیات روسیه اوایل XIX V. فلوئور را متفاوت می نامیدند: پایه اسید هیدروفلوئوریک، فلوئور (Dvigubsky، 1824)، فلوئور (Iovsky)، فلور (Shcheglov، 1830)، فلوئور، فلوئور، فلوئور. هس از سال 1831 نام فلوئور را معرفی کرد.

کار شماره 1

از لیست پیشنهادی، دو ترکیب را انتخاب کنید که در آنها پیوند شیمیایی یونی وجود دارد.

• 1. Ca(ClO2) 2
• 2. HClO 3
• 3.NH4Cl
• 4. HClO 4
• 5.Cl2O7

جواب: 13

در اکثریت قریب به اتفاق موارد، وجود یک نوع پیوند یونی در یک ترکیب را می توان با این واقعیت تعیین کرد که واحدهای ساختاری آن به طور همزمان شامل اتم های یک فلز معمولی و اتم های غیرفلز هستند.

بر این اساس، ما ثابت می کنیم که یک پیوند یونی در ترکیب شماره 1 - Ca(ClO 2) 2 وجود دارد، زیرا در فرمول آن، می توان اتم های یک فلز کلسیم معمولی و اتم های غیر فلزات - اکسیژن و کلر را مشاهده کرد.

با این حال، هیچ ترکیب دیگری حاوی اتم های فلزی و غیرفلزی در این لیست وجود ندارد.

در میان ترکیبات مشخص شده در انتساب، کلرید آمونیوم وجود دارد که در آن پیوند یونی بین کاتیون آمونیوم NH 4 + و یون کلرید Cl- ایجاد می شود.

کار شماره 2

از لیست پیشنهادی، دو ترکیب را انتخاب کنید که در آن نوع پیوند شیمیاییمانند مولکول فلوئور.

1) اکسیژن

2) اکسید نیتریک (II)

3) هیدروژن برومید

4) یدید سدیم

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 15

مولکول فلوئور (F 2) از دو اتم یک عنصر شیمیایی غیرفلزی تشکیل شده است، بنابراین پیوند شیمیایی در این مولکول کووالانسی غیر قطبی است.

پیوند کووالانسی غیرقطبی فقط بین اتم های همان عنصر شیمیایی یک غیر فلز قابل تحقق است.

از گزینه‌های پیشنهادی، فقط اکسیژن و الماس دارای پیوند کووالانسی غیرقطبی هستند. مولکول اکسیژن دو اتمی است و از اتم های یک عنصر شیمیایی یک غیر فلز تشکیل شده است. الماس ساختار اتمی دارد و در ساختار آن هر اتم کربن که غیرفلزی است به 4 اتم کربن دیگر پیوند دارد.

اکسید نیتریک (II) ماده ای متشکل از مولکول های تشکیل شده توسط اتم های دو غیرفلز مختلف است. از آنجایی که الکترونگاتیوی اتم های مختلفهمیشه متفاوت هستند، جفت الکترون مشترک در مولکول به یک عنصر الکترونگاتیو تر، در این مورد، به اکسیژن منتقل می شود. بنابراین، پیوند در مولکول NO قطبی کووالانسی است.

برمید هیدروژن همچنین از مولکول های دو اتمی تشکیل شده است که از اتم های هیدروژن و برم تشکیل شده است. جفت الکترون مشترک تشکیل دهنده پیوند H-Br به اتم برم الکترونگاتیو تر منتقل می شود. پیوند شیمیایی موجود در مولکول HBr نیز قطبی کووالانسی است.

یدید سدیم یک ماده یونی است که از یک کاتیون فلزی و یک آنیون یدید تشکیل می شود. پیوند در مولکول NaI به دلیل انتقال الکترون از 3 ایجاد می شود س-اوربیتال های اتم سدیم (اتم سدیم به کاتیون تبدیل می شود) به 5 کم پر شده پ-اوربیتال اتم ید (اتم ید به آنیون تبدیل می شود). چنین پیوند شیمیایی یونی نامیده می شود.

کار شماره 3

از لیست پیشنهادی، دو ماده را بین مولکول هایی که پیوندهای هیدروژنی از آنها تشکیل می شود، انتخاب کنید.

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

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 23

توضیح:

پیوندهای هیدروژنی در موادی با ساختار مولکولی که در آنها کولتال وجود دارد، وجود دارد اوراق قرضه H-O، H-N، H-F. آن ها پیوندهای کووالانسی یک اتم هیدروژن با اتم های سه عناصر شیمیاییبا بالاترین الکترونگاتیوی

بنابراین، بدیهی است که پیوندهای هیدروژنی بین مولکول ها وجود دارد:

2) الکل ها

3) فنل ها

4) اسیدهای کربوکسیلیک

5) آمونیاک

6) آمین های اولیه و ثانویه

7) اسید هیدروفلوئوریک

کار شماره 4

از لیست پیشنهادی، دو ترکیب با پیوند شیمیایی یونی را انتخاب کنید.

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

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 35

توضیح:

در اکثریت قریب به اتفاق موارد، می توان نتیجه گرفت که یک نوع پیوند یونی در یک ترکیب وجود دارد که ترکیب واحدهای ساختاری یک ماده به طور همزمان شامل اتم های یک فلز معمولی و اتم های غیرفلز است.

بر این اساس، ما ثابت می کنیم که یک پیوند یونی در ترکیب شماره 3 (NaCl) و 5 (MgO) وجود دارد.

توجه داشته باشید*

علاوه بر ویژگی فوق، وجود پیوند یونی در یک ترکیب را می توان گفت اگر واحد ساختاری آن حاوی یک کاتیون آمونیوم (NH 4 +) یا آنالوگ های آلی آن - کاتیون های آلکیلامونیوم RNH 3 +، دی آلکیلامونیوم R 2 NH 2 + باشد. تری آلکیلامونیوم R 3 NH + یا تترا آلکیلامونیوم R 4 N + ، که در آن R مقداری رادیکال هیدروکربنی است. مثلا، نوع یونیپیوند در ترکیب (CH 3) 4 NCl بین کاتیون (CH 3) 4 + و یون کلرید Cl - .

کار شماره 5

از لیست پیشنهادی، دو ماده با ساختار یکسان را انتخاب کنید.

4) نمک خوراکی

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 23

کار شماره 8

از لیست پیشنهادی، دو ماده با ساختار غیر مولکولی را انتخاب کنید.

2) اکسیژن

3) فسفر سفید

5) سیلیکون

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 45

کار شماره 11

از لیست پیشنهادی، دو ماده را انتخاب کنید که در مولکول های آنها پیوند دوگانه بین اتم های کربن و اکسیژن وجود دارد.

3) فرمالدئید

4) اسید استیک

5) گلیسیرین

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 34

کار شماره 14

از لیست پیشنهادی، دو ماده با پیوند یونی را انتخاب کنید.

1) اکسیژن

3) مونوکسید کربن (IV)

4) کلرید سدیم

5) اکسید کلسیم

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 45

کار شماره 15

از لیست پیشنهادی، دو ماده با همان نوع شبکه کریستالی مانند الماس را انتخاب کنید.

1) سیلیس SiO 2

2) اکسید سدیم Na 2 O

3) مونوکسید کربن CO

4) فسفر سفید P4

5) سیلیکون Si

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 15

کار شماره 20

از لیست پیشنهادی، دو ماده را انتخاب کنید که در مولکول های آنها یک پیوند سه گانه وجود دارد.

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

شماره اتصالات انتخاب شده را در قسمت پاسخ یادداشت کنید.

جواب: 45

توضیح:

برای یافتن پاسخ صحیح، نقاشی بکشید فرمول های ساختاریترکیبات از لیست ارائه شده:

بنابراین، می بینیم که پیوند سه گانه در مولکول های نیتروژن و استیلن وجود دارد. آن ها پاسخ های صحیح 45

کار شماره 21

از لیست پیشنهادی، دو ماده را انتخاب کنید که در مولکول های آنها پیوند کووالانسی غیر قطبی وجود دارد.

موضوعات کد کننده USE: پیوند شیمیایی کووالانسی، انواع و مکانیسم های تشکیل آن. ویژگی های پیوند کووالانسی (قطبیت و انرژی پیوند). پیوند یونی. اتصال فلزی. پیوند هیدروژنی

پیوندهای شیمیایی درون مولکولی

اجازه دهید ابتدا پیوندهایی را که بین ذرات درون مولکول ها ایجاد می شود در نظر بگیریم. چنین اتصالاتی نامیده می شود درون مولکولی.

پیوند شیمیایی بین اتم های عناصر شیمیایی ماهیت الکترواستاتیکی دارد و به دلیل تشکیل می شود برهمکنش الکترون های خارجی ( ظرفیت )، در درجه کم و بیش توسط هسته های دارای بار مثبت نگهداری می شوداتم های پیوند خورده

مفهوم کلیدی اینجاست قدرت الکتریکی. این اوست که نوع پیوند شیمیایی بین اتم ها و خواص این پیوند را تعیین می کند.

توانایی یک اتم برای جذب (نگه داشتن) است خارجی(ظرفیت) الکترون ها. الکترونگاتیوی با درجه جذب الکترون های خارجی به هسته تعیین می شود و عمدتاً به شعاع اتم و بار هسته بستگی دارد.

تعیین الکترونگاتیوی به طور واضح دشوار است. L. Pauling جدولی از الکترونگاتیوی نسبی (بر اساس انرژی های پیوند مولکول های دو اتمی) تهیه کرد. الکترونگاتیوترین عنصر است فلوئوربا معنی 4 .

توجه به این نکته ضروری است که در منابع مختلف می توانید مقیاس ها و جداول متفاوتی از مقادیر الکترونگاتیوی را پیدا کنید. این نباید ترسیده شود، زیرا تشکیل پیوند شیمیایی نقش دارد اتم ها، و تقریباً در هر سیستمی یکسان است.

اگر یکی از اتم های پیوند شیمیایی A:B الکترون ها را با شدت بیشتری جذب کند، آنگاه جفت الکترون به سمت آن جابه جا می شود. بیشتر اختلاف الکترونگاتیویاتم ها، جفت الکترون بیشتر جابجا می شود.

اگر مقادیر الکترونگاتیوی اتم های برهم کنش مساوی یا تقریباً برابر باشد: EO(A)≈EO(V)، سپس جفت الکترون مشترک به هیچ یک از اتم ها جابه جا نمی شود: الف: ب. چنین ارتباطی نامیده می شود کووالانسی غیر قطبی

اگر الکترونگاتیوی اتم های برهم کنش متفاوت باشد، اما نه زیاد (تفاوت در الکترونگاتیوی تقریباً از 0.4 تا 2 است: 0,4<ΔЭО<2 ، سپس جفت الکترون به یکی از اتم ها منتقل می شود. چنین ارتباطی نامیده می شود قطبی کووالانسی .

اگر الکترونگاتیوی اتم های برهم کنش به طور قابل توجهی متفاوت باشد (تفاوت در الکترونگاتیوی بیشتر از 2 است: ΔEO>2، سپس یکی از الکترون ها تقریباً به طور کامل به اتم دیگری منتقل می شود، با تشکیل یون ها. چنین ارتباطی نامیده می شود یونی.

انواع اصلی پیوندهای شیمیایی − هستند کووالانسی, یونیو فلزیاتصالات بیایید آنها را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

پیوند شیمیایی کووالانسی

پیوند کووالانسی – این یک پیوند شیمیایی است تشکیل شده توسط تشکیل یک جفت الکترون مشترک A:B . در این حالت دو اتم همپوشانیاوربیتال های اتمی یک پیوند کووالانسی از برهمکنش اتم ها با یک تفاوت کوچک در الکترونگاتیوی تشکیل می شود (به عنوان یک قاعده، بین دو نافلز) یا اتم های یک عنصر.

خواص اساسی پیوندهای کووالانسی

• گرایش,
• اشباع پذیری,
• قطبیت,
• قطبی پذیری.

این ویژگی های پیوند بر خواص شیمیایی و فیزیکی مواد تأثیر می گذارد.

جهت ارتباط ساختار شیمیایی و شکل مواد را مشخص می کند. زوایای بین دو پیوند را زوایای پیوند می گویند. به عنوان مثال، در یک مولکول آب، زاویه پیوند H-O-H 104.45 o است، بنابراین مولکول آب قطبی است، و در مولکول متان، زاویه پیوند H-C-H 108 o 28 است.

اشباع پذیری توانایی اتم ها برای تشکیل تعداد محدودی پیوند شیمیایی کووالانسی است. به تعداد پیوندهایی که یک اتم می تواند تشکیل دهد گفته می شود.

قطبیتپیوندها به دلیل توزیع ناهموار چگالی الکترون بین دو اتم با الکترونگاتیوی متفاوت ایجاد می شوند. پیوندهای کووالانسی به دو دسته قطبی و غیرقطبی تقسیم می شوند.

قطبی پذیری اتصالات هستند توانایی الکترون های پیوند برای جابجایی توسط یک میدان الکتریکی خارجی(به ویژه میدان الکتریکی یک ذره دیگر). قطبش پذیری به تحرک الکترون بستگی دارد. هرچه الکترون از هسته دورتر باشد، تحرک بیشتری دارد و بر این اساس، مولکول قطبی‌پذیرتر است.

پیوند شیمیایی کووالانسی غیر قطبی

2 نوع پیوند کووالانسی وجود دارد - قطبیو غیر قطبی .

مثال . ساختار مولکول هیدروژن H 2 را در نظر بگیرید. هر اتم هیدروژن 1 الکترون جفت نشده را در سطح انرژی بیرونی خود حمل می کند. برای نمایش یک اتم، از ساختار لوئیس استفاده می کنیم - این نموداری از ساختار سطح انرژی خارجی یک اتم است، زمانی که الکترون ها با نقطه مشخص می شوند. مدل‌های ساختار نقطه‌ای لوئیس هنگام کار با عناصر دوره دوم کمک خوبی هستند.

اچ. + . H=H:H

بنابراین، مولکول هیدروژن یک جفت الکترون مشترک و یک پیوند شیمیایی H-H دارد. این جفت الکترون به هیچ یک از اتم های هیدروژن جابه جا نمی شود، زیرا الکترونگاتیوی اتم های هیدروژن یکسان است. چنین ارتباطی نامیده می شود کووالانسی غیر قطبی .

پیوند کووالانسی غیر قطبی (متقارن). - این یک پیوند کووالانسی است که توسط اتم هایی با الکترونگاتیو برابر (به عنوان یک قاعده، همان غیر فلزات) و بنابراین با توزیع یکنواخت چگالی الکترون بین هسته اتم ها تشکیل شده است.

گشتاور دوقطبی پیوندهای غیرقطبی 0 است.

مثال ها: H2 (H-H)، O2 (O=O)، S8.

پیوند شیمیایی قطبی کووالانسی

پیوند قطبی کووالانسی یک پیوند کووالانسی است که بین اتم هایی با الکترونگاتیوی متفاوت (معمولا، غیر فلزات مختلف) و مشخص می شود جابه جاییجفت الکترون مشترک به یک اتم الکترونگاتیو تر (قطبی شدن).

چگالی الکترون به یک اتم الکترونگاتیو تر منتقل می شود - بنابراین، یک بار منفی جزئی (δ-) روی آن ظاهر می شود و یک بار مثبت جزئی روی یک اتم الکترونگاتیو کمتر (δ+، دلتا +) ظاهر می شود.

هرچه اختلاف الکترونگاتیوی اتم ها بیشتر باشد، بیشتر است قطبیتاتصالات و حتی بیشتر لحظه دوقطبی . بین مولکول های همسایه و بارهای مخالف در علامت، نیروهای جاذبه اضافی عمل می کنند که افزایش می یابد استحکام - قدرتاتصالات

قطبیت پیوند بر خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات تأثیر می گذارد. مکانیسم واکنش و حتی واکنش پذیری پیوندهای همسایه به قطبیت پیوند بستگی دارد. قطبیت یک پیوند اغلب تعیین می کند قطبیت مولکولو بنابراین مستقیماً بر خواص فیزیکی مانند نقطه جوش و نقطه ذوب، حلالیت در حلال های قطبی تأثیر می گذارد.

مثال ها: HCl، CO 2، NH 3.

مکانیسم های تشکیل پیوند کووالانسی

پیوند شیمیایی کووالانسی می تواند با 2 مکانیسم ایجاد شود:

1. مکانیسم تبادل تشکیل یک پیوند شیمیایی کووالانسی زمانی است که هر ذره یک الکترون جفت نشده برای تشکیل یک جفت الکترون مشترک فراهم کند:

آ . + . B= A:B

2. تشکیل پیوند کووالانسی مکانیزمی است که در آن یکی از ذرات یک جفت الکترون مشترک را فراهم می کند و ذره دیگر یک اوربیتال خالی برای این جفت الکترون فراهم می کند:

آ: + B= A:B

در این مورد، یکی از اتم ها یک جفت الکترون مشترک ( اهدا کننده) و اتم دیگر یک اوربیتال خالی برای این جفت فراهم می کند ( پذیرنده). در نتیجه تشکیل یک پیوند، انرژی هر دو الکترون کاهش می یابد، یعنی. این برای اتم ها مفید است.

یک پیوند کووالانسی که توسط مکانیسم دهنده - گیرنده ایجاد می شود، متفاوت نیستتوسط خواص از دیگر پیوندهای کووالانسی تشکیل شده توسط مکانیسم تبادل. تشکیل یک پیوند کووالانسی توسط مکانیسم دهنده-گیرنده برای اتم هایی با تعداد زیادی الکترون در سطح انرژی خارجی (الکترون دهنده) یا برعکس با تعداد بسیار کمی الکترون (پذیرنده های الکترون) معمول است. احتمالات ظرفیت اتم ها با جزئیات بیشتری در متن مربوطه در نظر گرفته شده است.

یک پیوند کووالانسی توسط مکانیسم دهنده - گیرنده تشکیل می شود:

- در یک مولکول مونوکسید کربن CO(پیوند در مولکول سه گانه است، 2 پیوند توسط مکانیسم تبادل، یکی توسط مکانیسم دهنده - گیرنده ایجاد می شود): C≡O;

- V یون آمونیوم NH 4 +، در یون آمین های آلیبه عنوان مثال، در یون متیل آمونیوم CH 3 -NH 2 + ;

- V ترکیبات پیچیدهیک پیوند شیمیایی بین اتم مرکزی و گروه‌های لیگاندها، به عنوان مثال، در سدیم تتراهیدروکسوآلومینات سدیم پیوند بین آلومینیوم و یون‌های هیدروکسید.

- V اسید نیتریک و نمک های آن- نیترات ها: HNO 3، NaNO 3، در برخی دیگر از ترکیبات نیتروژن.

- در یک مولکول ازن O 3.

ویژگی های اصلی پیوند کووالانسی

یک پیوند کووالانسی، به عنوان یک قاعده، بین اتم های غیر فلزات تشکیل می شود. ویژگی های اصلی پیوند کووالانسی عبارتند از طول، انرژی، تعدد و جهت.

تعدد پیوندهای شیمیایی

تعدد پیوندهای شیمیایی - این تعداد جفت الکترون های مشترک بین دو اتم در یک ترکیب. تعدد پیوند را می توان به راحتی از روی ارزش اتم هایی که مولکول را تشکیل می دهند تعیین کرد.

مثلا ، در مولکول هیدروژن H 2 تعدد پیوند 1 است، زیرا هر هیدروژن فقط 1 الکترون جفت نشده در سطح انرژی بیرونی دارد، بنابراین یک جفت الکترون مشترک تشکیل می شود.

در مولکول اکسیژن O 2، تعدد پیوند 2 است، زیرا هر اتم دارای 2 الکترون جفت نشده در سطح انرژی بیرونی خود است: O=O.

در مولکول نیتروژن N 2، تعدد پیوند 3 است، زیرا بین هر اتم 3 الکترون جفت نشده در سطح انرژی بیرونی وجود دارد و اتم ها 3 جفت الکترون مشترک N≡N را تشکیل می دهند.

طول پیوند کووالانسی

طول پیوند شیمیایی فاصله بین مراکز هسته اتم هایی است که پیوند ایجاد می کنند. با روش های فیزیکی تجربی تعیین می شود. طول پیوند را می توان تقریباً با توجه به قانون افزایشی تخمین زد که طبق آن طول پیوند در مولکول AB تقریباً برابر با نصف مجموع طول پیوند در مولکول های A 2 و B 2 است:

طول یک پیوند شیمیایی را می توان تقریباً تخمین زد در امتداد شعاع اتم ها، تشکیل یک پیوند یا با تعدد ارتباطاتاگر شعاع اتم ها خیلی متفاوت نباشد.

با افزایش شعاع اتم های تشکیل دهنده پیوند، طول پیوند افزایش می یابد.

مثلا

با افزایش تعدد پیوندهای بین اتم ها (که شعاع اتمی آنها تفاوتی ندارد یا کمی متفاوت است) طول پیوند کاهش می یابد.

مثلا . در سری‌های C–C، C=C، C≡C، طول پیوند کاهش می‌یابد.

انرژی پیوند

معیار قدرت یک پیوند شیمیایی، انرژی پیوند است. انرژی پیوند با انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند و حذف اتم های تشکیل دهنده این پیوند تا فاصله بی نهایت از یکدیگر تعیین می شود.

پیوند کووالانسی است بسیار بادوامانرژی آن از چند ده تا چند صد کیلوژول بر مول متغیر است. هر چه انرژی پیوند بیشتر باشد، استحکام پیوند بیشتر است و بالعکس.

استحکام یک پیوند شیمیایی به طول پیوند، قطبیت پیوند و تعدد پیوند بستگی دارد. هر چه پیوند شیمیایی طولانی‌تر باشد، شکستن آن آسان‌تر است و هر چه انرژی پیوند کمتر باشد، استحکام آن کمتر می‌شود. هرچه پیوند شیمیایی کوتاه تر باشد، قوی تر است و انرژی پیوند بیشتر است.

مثلا، در سری ترکیبات HF, HCl, HBr از چپ به راست استحکام پیوند شیمیایی کاهش می دهد، زیرا طول پیوند افزایش می یابد.

پیوند شیمیایی یونی

پیوند یونی یک پیوند شیمیایی است که بر اساس جاذبه الکترواستاتیکی یونها.

یون هادر فرآیند پذیرش یا دادن الکترون توسط اتم ها تشکیل می شوند. به عنوان مثال، اتم های تمام فلزات الکترون های سطح انرژی بیرونی را ضعیف نگه می دارند. بنابراین، اتم های فلز مشخص می شوند خواص ترمیمیتوانایی اهدای الکترون

مثال. اتم سدیم دارای 1 الکترون در سطح سوم انرژی است. اتم سدیم که به راحتی آن را از دست می دهد، یون Na + بسیار پایدارتری را با پیکربندی الکترونی گاز نئون نجیب Ne تشکیل می دهد. یون سدیم حاوی 11 پروتون و تنها 10 الکترون است، بنابراین بار کل یون -10+11 = +1 است:

+11Na) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 Na +) 2 ) 8

مثال. اتم کلر دارای 7 الکترون در سطح انرژی بیرونی خود است. برای به دست آوردن پیکربندی یک اتم آرگون بی اثر پایدار Ar، کلر نیاز به اتصال 1 الکترون دارد. پس از اتصال یک الکترون، یک یون کلر پایدار تشکیل می شود که از الکترون ها تشکیل شده است. بار کل یون -1 است:

+17Cl) 2 ) 8 ) 7 + 1e = +17 Cl — ) 2 ) 8 ) 8

توجه داشته باشید:

• خواص یون ها با خواص اتم ها متفاوت است!
• یون های پایدار نه تنها می توانند تشکیل شوند اتم ها، اما همچنین گروه های اتم. به عنوان مثال: یون آمونیوم NH 4 +، یون سولفات SO 4 2-، و غیره. پیوندهای شیمیایی تشکیل شده توسط چنین یون هایی نیز یونی در نظر گرفته می شوند.
• پیوندهای یونی معمولاً بین آنها تشکیل می شود فلزاتو غیر فلزات(گروه های غیر فلزات)؛

یون های حاصل به دلیل جاذبه الکتریکی جذب می شوند: Na + Cl -، Na 2 + SO 4 2-.

اجازه دهید از نظر بصری تعمیم دهیم تفاوت بین انواع پیوند کووالانسی و یونی:

پیوند شیمیایی فلزی

اتصال فلزی رابطه ای است که به طور نسبی شکل می گیرد الکترون های آزادبین یون های فلزیتشکیل یک شبکه کریستالی

اتم های فلزات در سطح انرژی بیرونی معمولاً دارند یک تا سه الکترون. شعاع اتم های فلزی، به عنوان یک قاعده، بزرگ است - بنابراین، اتم های فلز، بر خلاف غیر فلزات، به راحتی الکترون های بیرونی را اهدا می کنند، یعنی. عوامل کاهنده قوی هستند

فعل و انفعالات بین مولکولی

به طور جداگانه، ارزش آن را دارد که فعل و انفعالاتی را که بین مولکول های فردی در یک ماده رخ می دهد در نظر بگیریم - فعل و انفعالات بین مولکولی . برهمکنش های بین مولکولی نوعی برهمکنش بین اتم های خنثی است که در آن پیوندهای کووالانسی جدید ظاهر نمی شوند. نیروهای برهمکنش بین مولکول ها توسط ون دروالس در سال 1869 کشف شد و به نام او نامگذاری شد. نیروهای وان داروالس. نیروهای ون دروالس به دو دسته تقسیم می شوند گرایش, القاء و پراکندگی . انرژی برهمکنش های بین مولکولی بسیار کمتر از انرژی یک پیوند شیمیایی است.

جهت گیری نیروهای جاذبه بین مولکول های قطبی بوجود می آیند (برهمکنش دوقطبی-دوقطبی). این نیروها بین مولکول های قطبی ایجاد می شوند. تعاملات استقرایی برهمکنش بین یک مولکول قطبی و یک مولکول غیر قطبی است. یک مولکول غیر قطبی به دلیل عمل یک مولکول قطبی قطبی می شود که یک جاذبه الکترواستاتیک اضافی ایجاد می کند.

نوع خاصی از برهمکنش بین مولکولی پیوندهای هیدروژنی است. - اینها پیوندهای شیمیایی بین مولکولی (یا درون مولکولی) هستند که بین مولکول هایی ایجاد می شوند که در آنها پیوندهای کووالانسی قوی قطبی وجود دارد - H-F، H-O یا H-N. اگر چنین پیوندهایی در مولکول وجود داشته باشد، بین مولکول ها وجود خواهد داشت نیروهای جذب اضافی .

مکانیسم آموزش پیوند هیدروژنی تا حدی الکترواستاتیک و تا حدی گیرنده دهنده است. در این حالت، اتم یک عنصر به شدت الکترونگاتیو (F, O, N) به عنوان دهنده جفت الکترون عمل می کند و اتم های هیدروژن متصل به این اتم ها به عنوان گیرنده عمل می کنند. پیوندهای هیدروژنی مشخص می شوند گرایش در فضا و اشباع .

پیوند هیدروژنی را می توان با نقطه نشان داد: H ··· O. هرچه الکترونگاتیوی اتم متصل به هیدروژن بیشتر باشد و اندازه آن کوچکتر باشد، پیوند هیدروژنی قوی تر است. در درجه اول مشخصه ترکیبات است فلوئور با هیدروژن ، و همچنین به اکسیژن با هیدروژن ، کمتر نیتروژن با هیدروژن .

پیوندهای هیدروژنی بین مواد زیر ایجاد می شود:

— هیدروژن فلوراید HF(گاز، محلول هیدروژن فلوراید در آب - اسید هیدروفلوئوریک)، اب H 2 O (بخار، یخ، آب مایع):

— محلول آمونیاک و آمین های آلی- بین مولکول های آمونیاک و آب؛

— ترکیبات آلی که در آنها پیوند O-H یا N-H وجود دارد: الکل ها، اسیدهای کربوکسیلیک، آمین ها، اسیدهای آمینه، فنل ها، آنیلین و مشتقات آن، پروتئین ها، محلول های کربوهیدرات ها - مونوساکاریدها و دی ساکاریدها.

پیوند هیدروژنی بر خواص فیزیکی و شیمیایی مواد تأثیر می گذارد. بنابراین، جاذبه اضافی بین مولکول ها، جوشاندن مواد را دشوار می کند. مواد دارای پیوند هیدروژنی افزایش غیر طبیعی در نقطه جوش را نشان می دهند.

مثلا به عنوان یک قاعده، با افزایش وزن مولکولی، افزایش نقطه جوش مواد مشاهده می شود. با این حال، در تعدادی از مواد H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Teما تغییر خطی در نقاط جوش مشاهده نمی کنیم.

یعنی در نقطه جوش آب به طور غیر طبیعی بالاست - نه کمتر از -61 درجه سانتیگراد، همانطور که خط مستقیم به ما نشان می دهد، اما بسیار بیشتر، +100 درجه سانتیگراد. این ناهنجاری با وجود پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب توضیح داده می شود. بنابراین در شرایط عادی (0-20 درجه سانتیگراد)، آب است مایعتوسط حالت فاز

فلوئور آزاد از مولکول های دو اتمی تشکیل شده است. از نقطه نظر شیمیایی، فلوئور را می توان به عنوان یک نافلز تک ظرفیتی، و علاوه بر این، فعال ترین از همه غیر فلزات توصیف کرد. این به دلایل متعددی از جمله سهولت تجزیه مولکول F 2 به اتم های جداگانه است - انرژی مورد نیاز برای این تنها 159 کیلوژول در مول است (در مقابل 493 کیلوژول در مول برای O 2 و 242 کیلوژول در مول برای C 12). اتم های فلوئور میل الکترونی قابل توجهی دارند و از نظر اندازه نسبتا کوچک هستند. بنابراین، پیوندهای ظرفیت آنها با اتم های عناصر دیگر قوی تر از پیوندهای مشابه سایر متالوئیدها است (به عنوان مثال، انرژی پیوند H-F - 564 kJ / mol در مقابل 460 kJ / mol برای پیوند H-O و 431 kJ / mol برای پیوند H-O است. پیوند H-C1).

پیوند F-F با فاصله هسته ای 1.42 A مشخص می شود. برای تفکیک حرارتی فلوئور، داده های زیر با محاسبه به دست آمد:

اتم فلوئور در حالت پایه دارای ساختار لایه الکترونی بیرونی 2s 2 2p 5 و تک ظرفیتی است. تحریک حالت سه ظرفیتی مرتبط با انتقال یک الکترون 2p به سطح 3s نیاز به هزینه 1225 کیلوژول بر مول دارد و عملاً محقق نمی شود.

میل ترکیبی الکترون یک اتم فلوئور خنثی 339 کیلوژول بر مول برآورد شده است. یون F - با شعاع موثر 1.33 A و انرژی هیدراتاسیون 485 کیلوژول بر مول مشخص می شود. برای شعاع کووالانسی فلوئور، معمولاً مقدار 71 pm در نظر گرفته می‌شود (یعنی نصف فاصله بین هسته‌ای در مولکول F2).

پیوند شیمیایی پدیده‌ای الکترونیکی است که در آن حداقل یک الکترون که در میدان نیروی هسته‌اش قرار داشته، خود را در میدان نیروی یک هسته دیگر یا چندین هسته به طور همزمان می‌بیند.

بیشتر مواد ساده و همه مواد پیچیده (ترکیبات) متشکل از اتم هایی هستند که به روش خاصی با یکدیگر تعامل دارند. به عبارت دیگر، یک پیوند شیمیایی بین اتم ها برقرار می شود. هنگامی که یک پیوند شیمیایی تشکیل می شود، انرژی همیشه آزاد می شود، یعنی انرژی ذره تشکیل شده باید کمتر از انرژی کل ذرات اولیه باشد.

انتقال یک الکترون از یک اتم به اتم دیگر، که منجر به تشکیل یون هایی با بار مخالف با پیکربندی های الکترونیکی پایدار می شود، که بین آنها یک جاذبه الکترواستاتیک برقرار می شود، ساده ترین مدل پیوند یونی است:

X → X + + e - ; Y + e - → Y - ; X+Y-

فرضیه تشکیل یونها و وقوع جاذبه الکترواستاتیکی بین آنها برای اولین بار توسط دانشمند آلمانی W. Kossel (1916) مطرح شد.

مدل دیگر پیوند، اشتراک الکترون ها توسط دو اتم است که در نتیجه آن پیکربندی های الکترونیکی پایدار نیز شکل می گیرد. چنین پیوندی کووالانسی نامیده می شود؛ در سال 1916، دانشمند آمریکایی G. Lewis شروع به توسعه نظریه خود کرد.

نقطه مشترک در هر دو نظریه، تشکیل ذرات با پیکربندی الکترونیکی پایدار و همزمان با پیکربندی الکترونیکی یک گاز نجیب بود.

به عنوان مثال، در تشکیل لیتیوم فلوراید، مکانیسم یونی تشکیل پیوند محقق می شود. اتم لیتیوم (3 Li 1s 2 2s 1) یک الکترون از دست می دهد و به یک کاتیون (3 Li + 1s 2) با پیکربندی الکترونی هلیم تبدیل می شود. فلوئور (9 F 1s 2 2s 2 2p 5) یک الکترون را می پذیرد و یک آنیون (9 F - 1s 2 2s 2 2p 6) با پیکربندی الکترونیکی نئون تشکیل می دهد. یک جاذبه الکترواستاتیک بین یون لیتیوم Li + و یون فلوئور F - ایجاد می شود که به دلیل آن یک ترکیب جدید - فلوراید لیتیوم تشکیل می شود.

هنگامی که هیدروژن فلوراید تشکیل می شود، تنها الکترون اتم هیدروژن (1s) و الکترون جفت نشده اتم فلوئور (2p) در میدان عمل هر دو هسته - اتم هیدروژن و اتم فلوئور قرار دارند. بنابراین، یک جفت الکترون مشترک به وجود می آید که به معنای توزیع مجدد چگالی الکترون و ظهور حداکثر چگالی الکترون است. در نتیجه، اکنون دو الکترون با هسته اتم هیدروژن (پیکربندی الکترونیکی اتم هلیوم)، و هشت الکترون از سطح انرژی بیرونی با هسته فلوئور (پیکربندی الکترونیکی اتم نئون) مرتبط هستند:

پیوندی که توسط یک جفت الکترون انجام می شود پیوند منفرد نامیده می شود.

با یک خط تیره بین نمادهای عنصر نشان داده می شود: H-F.

تمایل به تشکیل یک پوسته هشت الکترونی پایدار با انتقال یک الکترون از یک اتم به اتم دیگر (پیوند یونی) یا با اشتراک الکترون ها (پیوند کووالانسی) قانون اکتت نامیده می شود.

تشکیل پوسته های دو الکترونی برای یک یون لیتیوم و یک اتم هیدروژن یک مورد خاص است.

با این حال، ترکیباتی وجود دارد که از این قانون پیروی نمی کنند. به عنوان مثال، اتم بریلیم در بریلیم فلوراید BeF 2 تنها دارای یک پوسته چهار الکترونی است. شش لایه الکترونی مشخصه اتم بور هستند (نقاط نشان دهنده الکترون های سطح انرژی بیرونی هستند):

در عین حال، در ترکیباتی مانند کلرید فسفر (V) و فلوراید گوگرد (VI)، فلوراید ید (VII)، لایه‌های الکترونی اتم‌های مرکزی حاوی بیش از هشت الکترون هستند (فسفر - 10؛ گوگرد - 12؛ ید - 14):

در بیشتر ربط‌های عنصر d، قانون هشت‌گانه نیز رعایت نمی‌شود.

در تمام مثال های بالا، یک پیوند شیمیایی بین اتم های عناصر مختلف تشکیل می شود. هترواتمی نامیده می شود. با این حال، یک پیوند کووالانسی نیز می تواند بین اتم های یکسان تشکیل شود. به عنوان مثال، یک مولکول هیدروژن با به اشتراک گذاشتن 15 الکترون از هر اتم هیدروژن تشکیل می شود که در نتیجه هر اتم یک پیکربندی الکترونیکی پایدار از دو الکترون به دست می آورد. یک اکتت در طی تشکیل مولکول های سایر مواد ساده مانند فلوئور تشکیل می شود:

تشکیل یک پیوند شیمیایی نیز می تواند با اجتماعی شدن چهار یا شش الکترون انجام شود. در مورد اول، یک پیوند دوگانه تشکیل می شود که دو جفت الکترون تعمیم یافته است، در مورد دوم - یک پیوند سه گانه (سه جفت الکترون تعمیم یافته).

به عنوان مثال، هنگامی که یک مولکول نیتروژن N 2 تشکیل می شود، یک پیوند شیمیایی با اجتماعی شدن شش الکترون تشکیل می شود: سه الکترون p جفت نشده از هر اتم. برای دستیابی به یک پیکربندی هشت الکترونی، سه جفت الکترون رایج تشکیل می‌شوند:

یک پیوند دوگانه با دو خط تیره، یک پیوند سه گانه با سه نشان داده می شود. مولکول نیتروژن N 2 را می توان به صورت زیر نشان داد: N≡N.

در مولکول های دو اتمی که توسط اتم های یک عنصر تشکیل می شوند، حداکثر چگالی الکترون در وسط خط بین هسته ای قرار دارد. از آنجایی که بارها بین اتم ها جدایی وجود ندارد، به این نوع پیوند کووالانسی غیرقطبی می گویند. یک پیوند هترواتمی همیشه کم و بیش قطبی است، زیرا حداکثر چگالی الکترون به سمت یکی از اتم ها جابه جا می شود، به همین دلیل بار منفی جزئی به دست می آورد (که σ- نشان داده می شود). اتمی که حداکثر چگالی الکترون از آن جابه‌جا می‌شود، یک بار مثبت جزئی به دست می‌آورد (که σ+ نشان داده می‌شود). ذرات خنثی الکتریکی که در آنها مراکز بارهای منفی جزئی و جزئی مثبت در فضا منطبق نیستند، دوقطبی نامیده می شوند. قطبیت یک پیوند با گشتاور دوقطبی (μ) اندازه گیری می شود که با بزرگی بارها و فاصله بین آنها نسبت مستقیم دارد.

برنج. نمایش شماتیک یک دوقطبی

فهرست ادبیات استفاده شده

1. پوپکوف V. A.، Puzakov S. A. شیمی عمومی: کتاب درسی. - م.: GEOTAR-Media، 2010. - 976 ص: ISBN 978-5-9704-1570-2. [با. 32-35]

در سال 1916، اولین نظریه های بسیار ساده شده در مورد ساختار مولکول ها ارائه شد که در آن از نمایش های الکترونیکی استفاده شد: نظریه شیمیدان فیزیک آمریکایی G. Lewis (1875-1946) و دانشمند آلمانی W. Kossel. بر اساس نظریه لوئیس، تشکیل پیوند شیمیایی در یک مولکول دو اتمی شامل الکترون های ظرفیت دو اتم در آن واحد است. بنابراین، به عنوان مثال، در یک مولکول هیدروژن، به جای یک ظرفیت اول، آنها شروع به کشیدن یک جفت الکترون کردند که یک پیوند شیمیایی تشکیل می دهد:

پیوند شیمیایی که توسط یک جفت الکترون ایجاد می شود، پیوند کووالانسی نامیده می شود. مولکول هیدروژن فلوراید به صورت زیر نشان داده شده است:

تفاوت بین مولکول های مواد ساده (H2، F2، N2، O2) و مولکول های مواد پیچیده (HF، NO، H2O، NH3) در این است که اولی دارای گشتاور دوقطبی نیست، در حالی که دومی دارای گشتاور دوقطبی است. ممان دوقطبی m به عنوان حاصل ضرب قدر مطلق بار q و فاصله بین دو بار مخالف r تعریف می شود:

گشتاور دوقطبی m یک مولکول دو اتمی را می توان به دو روش تعیین کرد. اولاً، از آنجایی که مولکول از نظر الکتریکی خنثی است، بار مثبت کل مولکول Z" مشخص است (برابر مجموع بارهای هسته اتم است: Z" = ZA + ZB). با دانستن فاصله بین هسته ای، می توان مکان مرکز ثقل بار مثبت مولکول را تعیین کرد. مقدار مولکول های m از آزمایش بدست می آید. بنابراین، می توانید r" - فاصله بین مراکز ثقل بار مثبت و منفی کل مولکول را پیدا کنید:

ثانیاً، می توانیم فرض کنیم که وقتی یک جفت الکترونی تشکیل دهنده یک پیوند شیمیایی به یکی از اتم ها جابه جا می شود، مقداری بار منفی اضافی -q "روی این اتم ظاهر می شود و بار + q" روی اتم دوم ظاهر می شود. فاصله بین اتم ها برابر است:

گشتاور دوقطبی مولکول HF 6.4×10-30 Cl×m است، فاصله بین هسته ای H-F 0.917×10-10 متر است. محاسبه q" به دست می آید: q" = 0.4 بار اولیه (یعنی بار الکترون). از آنجایی که بار منفی اضافی روی اتم فلوئور ظاهر می شود، به این معنی است که جفت الکترونی که پیوند شیمیایی در مولکول HF تشکیل می دهد به اتم فلوئور منتقل می شود. چنین پیوند شیمیایی را پیوند قطبی کووالانسی می نامند. مولکول های نوع A2 گشتاور دوقطبی ندارند. پیوندهای شیمیایی که این مولکول ها را تشکیل می دهند نامیده می شوند پیوندهای کووالانسی غیر قطبی.

نظریه کوسلبرای توصیف مولکول های تشکیل شده توسط فلزات فعال (قلیایی و خاک قلیایی) و غیر فلزات فعال (هالوژن ها، اکسیژن، نیتروژن) پیشنهاد شد. الکترون‌های ظرفیت بیرونی اتم‌های فلز بیشترین فاصله را از هسته اتم دارند و بنابراین نسبتاً ضعیف توسط اتم فلز حفظ می‌شوند. برای اتم های عناصر شیمیایی واقع در یک ردیف از سیستم تناوبی، هنگام حرکت از چپ به راست، بار هسته همیشه افزایش می یابد و الکترون های اضافی در همان لایه الکترونی قرار می گیرند. این منجر به این واقعیت می شود که پوسته الکترونی بیرونی منقبض می شود و الکترون ها بیشتر و محکم تر در اتم نگه داشته می شوند. بنابراین، در مولکول MeX، امکان جابجایی الکترون ظرفیت بیرونی ضعیف فلز با صرف انرژی برابر با پتانسیل یونیزاسیون به داخل پوسته الکترون ظرفیت اتم غیرفلز با آزاد شدن انرژی برابر با میل الکترونی وجود دارد. . در نتیجه دو یون تشکیل می شود: Me+ و X-. برهمکنش الکترواستاتیکی این یونها یک پیوند شیمیایی است. این نوع اتصال نامیده می شود یونی.

اگر گشتاورهای دوقطبی مولکول‌های MeX را به صورت جفت تعیین کنیم، معلوم می‌شود که بار اتم فلز به طور کامل به اتم غیرفلز منتقل نمی‌شود و پیوند شیمیایی در چنین مولکول‌هایی بهتر به عنوان پیوند کووالانسی بسیار قطبی توصیف می‌شود. کاتیون‌های فلزی مثبت Me + و آنیون‌های منفی اتم‌های غیرفلز X- معمولاً در محل‌های شبکه بلوری بلورهای این مواد وجود دارند. اما در این حالت، هر یون فلزی مثبت اول از همه به صورت الکترواستاتیکی با نزدیک ترین آنیون های غیرفلزی، سپس با کاتیون های فلزی و غیره برهم کنش می دهد. یعنی در کریستال های یونی، پیوندهای شیمیایی غیرمحلی می شوند و هر یون در نهایت با تمام یون های دیگری که وارد کریستال می شوند، که یک مولکول غول پیکر است، برهم کنش می دهد.

همراه با ویژگی های کاملاً تعریف شده اتم ها، مانند بارهای هسته اتم، پتانسیل یونیزاسیون، میل ترکیبی الکترون، ویژگی های کمتر تعریف شده نیز در شیمی استفاده می شود. یکی از آنها الکترونگاتیوی است. این توسط شیمیدان آمریکایی ال.پاولینگ وارد علم شد. اجازه دهید ابتدا داده‌های مربوط به اولین پتانسیل یونیزاسیون و میل الکترون را برای عناصر سه دوره اول در نظر بگیریم.

نظم در پتانسیل های یونیزاسیون و میل الکترونی به طور کامل توسط ساختار لایه های الکترون ظرفیت اتم ها توضیح داده شده است. میل ترکیبی الکترونی یک اتم نیتروژن جدا شده بسیار کمتر از اتم های فلز قلیایی است، اگرچه نیتروژن یک غیر فلز فعال است. در مولکول ها هنگام برهم کنش با اتم های سایر عناصر شیمیایی است که نیتروژن ثابت می کند که یک غیرفلز فعال است. این همان کاری است که L. Pauling سعی کرد انجام دهد و "الکتروننگاتیوی" را به عنوان توانایی اتم های عناصر شیمیایی برای جابجایی یک جفت الکترون به سمت خود در طول شکل گیری معرفی کرد. پیوندهای قطبی کووالانسی. مقیاس الکترونگاتیوی برای عناصر شیمیایی توسط L. Pauling پیشنهاد شد. وی بیشترین الکترونگاتیوی را در واحدهای بدون بعد دلخواه به فلوئور - 4.0، اکسیژن - 3.5، کلر و نیتروژن - 3.0، برم - 2.8 نسبت داد. ماهیت تغییر در الکترونگاتیوی اتم ها کاملاً مطابق با قوانینی است که در سیستم تناوبی بیان می شود. بنابراین، استفاده از مفهوم الکترونگاتیوی«به سادگی آن الگوهایی را در تغییر خواص فلزات و غیرفلزات که قبلاً در سیستم تناوبی منعکس شده اند به زبان دیگری ترجمه می کند.

بسیاری از فلزات در حالت جامد، بلورهای تقریباً کاملی هستند.. در گره های شبکه کریستالی در کریستال اتم ها یا یون های فلزی مثبت قرار دارند. الکترون‌های آن اتم‌های فلزی که یون‌های مثبت از آن‌ها تشکیل شده‌اند به شکل گاز الکترونی در فضای بین گره‌های شبکه بلوری هستند و متعلق به همه اتم‌ها و یون‌ها هستند. آنها درخشش فلزی مشخصه، رسانایی الکتریکی بالا و هدایت حرارتی فلزات را تعیین می کنند. تایپ کنید پیوند شیمیایی، که توسط الکترون های اجتماعی شده در یک بلور فلزی انجام می شود، نامیده می شودپیوند فلزی.

در سال 1819، دانشمندان فرانسوی P. Dulong و A. Petit به طور تجربی ثابت کردند که ظرفیت گرمایی مولی تقریباً تمام فلزات در حالت کریستالی 25 J/mol است. اکنون می‌توانیم به راحتی توضیح دهیم که چرا چنین است. اتم های فلزات در گره های شبکه کریستالی همیشه در حرکت هستند - آنها حرکات نوسانی را انجام می دهند. این حرکت پیچیده را می توان به سه حرکت نوسانی ساده در سه صفحه متقابل عمود بر هم تجزیه کرد. هر حرکت نوسانی انرژی خاص خود را دارد و قانون تغییر آن با افزایش دما - ظرفیت گرمایی خاص خود را دارد. مقدار محدود ظرفیت گرمایی برای هر حرکت نوسانی اتم برابر با R - ثابت گاز جهانی است. سه حرکت ارتعاشی مستقل اتم ها در یک کریستال با ظرفیت گرمایی برابر با 3R مطابقت دارد. هنگامی که فلزات گرم می شوند، با شروع از دمای بسیار پایین، ظرفیت گرمایی آنها از صفر افزایش می یابد. در دمای اتاق و بالاتر، ظرفیت گرمایی اکثر فلزات به حداکثر مقدار خود می رسد - 3R.

با حرارت دادن، شبکه کریستالی فلزات از بین رفته و به حالت مذاب می روند. با حرارت دادن بیشتر، فلزات تبخیر می شوند. در بخارات، بسیاری از فلزات به عنوان مولکول Me2 وجود دارند. در این مولکول ها، اتم های فلزی قادر به تشکیل پیوندهای کووالانسی غیرقطبی هستند.

فلوئور یک عنصر شیمیایی (نماد F، عدد اتمی 9)، غیرفلزی است که به گروه هالوژن تعلق دارد. فعال ترین و الکترونگاتیوترین ماده است. در دما و فشار معمولی، مولکول فلوئور زرد کم رنگ با فرمول F2 است. مانند سایر هالیدها، فلورین مولکولی بسیار خطرناک است و در تماس با پوست باعث سوختگی شدید شیمیایی می شود.

استفاده

فلوئور و ترکیبات آن به طور گسترده ای استفاده می شود، از جمله برای تولید داروها، مواد شیمیایی کشاورزی، سوخت و روان کننده ها و منسوجات. برای حکاکی شیشه استفاده می شود، در حالی که پلاسمای فلوئور برای تولید نیمه هادی و سایر مواد استفاده می شود. غلظت پایین یون F در خمیر دندان و آب آشامیدنی ممکن است به جلوگیری از پوسیدگی دندان کمک کند، در حالی که غلظت های بالاتر در برخی حشره کش ها یافت می شود. بسیاری از داروهای بیهوشی عمومی از مشتقات هیدروفلوئوروکربن هستند. ایزوتوپ 18 F منبع پوزیترون برای تصویربرداری پزشکی توسط توموگرافی انتشار پوزیترون است و هگزا فلوراید اورانیوم برای جداسازی ایزوتوپ های اورانیوم و تولید نیروگاه های هسته ای استفاده می شود.

تاریخچه کشف

کانی های حاوی ترکیبات فلوئور سال ها قبل از جداسازی این عنصر شیمیایی شناخته شده بودند. به عنوان مثال، فلورسپات معدنی (یا فلوریت)، متشکل از فلوراید کلسیم، در سال 1530 توسط جورج آگریکولا توصیف شد. او متوجه شد که می توان از آن به عنوان شار استفاده کرد، ماده ای که به کاهش نقطه ذوب فلز یا سنگ معدن کمک می کند و به خالص سازی فلز مورد نظر کمک می کند. بنابراین، فلوئور نام لاتین خود را از کلمه fluere ("جریان") گرفته است.

در سال 1670، هاینریش شوانهارد شیشه‌گر کشف کرد که شیشه با عمل فلوراید کلسیم (فلورسپار) که با اسید تصفیه شده است، حکاکی می‌شود. کارل شیل و بسیاری از محققان بعدی، از جمله هامفری دیوی، جوزف-لوئیس گی-لوساک، آنتوان لاووازیه، لویی تنارد، اسید هیدروفلوئوریک (HF) را آزمایش کردند، که به راحتی با درمان CaF با اسید سولفوریک غلیظ به دست آمد.

در نهایت مشخص شد که HF حاوی یک عنصر ناشناخته قبلی است. با این حال، به دلیل واکنش پذیری بیش از حد، این ماده تا سال ها قابل جداسازی نبود. جدا شدن از ترکیبات نه تنها دشوار است، بلکه بلافاصله با سایر اجزای آنها واکنش می دهد. جداسازی فلوئور عنصری از اسید هیدروفلوئوریک بسیار خطرناک است و تلاش های اولیه باعث کوری و مرگ چندین دانشمند شد. این افراد به «شهدای فلوراید» معروف شدند.

کشف و تولید

سرانجام در سال 1886 شیمیدان فرانسوی هنری مویسان موفق شد فلوئور را با الکترولیز مخلوطی از فلوریدهای پتاسیم مذاب و اسید هیدروفلوئوریک جدا کند. به همین دلیل او در سال 1906 جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد. روش الکترولیتی او امروزه برای تولید صنعتی این عنصر شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد.

اولین تولید فلوئور در مقیاس بزرگ در طول جنگ جهانی دوم آغاز شد. برای یکی از مراحل ساخت بمب اتمی به عنوان بخشی از پروژه منهتن مورد نیاز بود. از فلوئور برای تولید هگزافلوورید اورانیوم (UF 6) استفاده می شد که به نوبه خود برای جداسازی دو ایزوتوپ 235 U و 238 U از یکدیگر استفاده می شد.امروزه UF6 گازی برای تولید اورانیوم غنی شده برای انرژی هسته ای مورد نیاز است.

مهمترین خواص فلوئور

در جدول تناوبی، عنصر در بالای گروه 17 (گروه 7A سابق) قرار دارد که به آن هالوژن می گویند. هالوژن های دیگر عبارتند از کلر، برم، ید و استاتین. علاوه بر این، F در دوره دوم بین اکسیژن و نئون قرار دارد.

فلوئور خالص یک گاز خورنده (فرمول شیمیایی F 2) با بوی تند مشخص است که در غلظت 20 نانو لیتر در لیتر حجم یافت می شود. به عنوان واکنش پذیرترین و الکترونگاتیوترین عنصر در بین همه عناصر، به راحتی با اکثر آنها ترکیباتی تشکیل می دهد. فلوئور بسیار واکنش پذیر است و نمی تواند در شکل عنصری خود وجود داشته باشد و با بیشتر مواد، از جمله سیلیکون، چنان میل دارد که نمی توان آن را تهیه کرد یا در ظروف شیشه ای ذخیره کرد. در هوای مرطوب، با آب واکنش می دهد و اسید هیدروفلوئوریک کمتر خطرناکی را تشکیل می دهد.

فلوئور، در تعامل با هیدروژن، حتی در دماهای پایین و در تاریکی منفجر می شود. به شدت با آب واکنش می دهد و اسید هیدروفلوئوریک و گاز اکسیژن تشکیل می دهد. مواد مختلف، از جمله فلزات و شیشه های ریز پراکنده، با شعله درخشان در یک جت فلوئور گازی می سوزند. علاوه بر این، این عنصر شیمیایی با گازهای نجیب کریپتون، زنون و رادون ترکیباتی را تشکیل می دهد. با این حال، مستقیماً با نیتروژن و اکسیژن واکنش نشان نمی دهد.

با وجود فعالیت شدید فلوئور، روش‌هایی برای جابجایی و حمل و نقل ایمن آن اکنون در دسترس قرار گرفته‌اند. این عنصر را می توان در ظروف فولادی یا مونل (آلیاژ غنی از نیکل) نگهداری کرد، زیرا فلوراید روی سطح این مواد تشکیل می شود که از واکنش بیشتر جلوگیری می کند.

فلوریدها موادی هستند که در آنها فلوئور به صورت یک یون با بار منفی (F-) در ترکیب با برخی از عناصر دارای بار مثبت وجود دارد. ترکیبات فلوئور با فلزات از پایدارترین نمکها هستند. وقتی در آب حل می شوند به یون تقسیم می شوند. اشکال دیگر فلوئور کمپلکس هایی مانند - و H 2 F + هستند.

ایزوتوپ ها

ایزوتوپ های زیادی از این هالوژن وجود دارد که از 14 فارنهایت تا 31 فارنهایت متغیر است. اما ترکیب ایزوتوپی فلوئور تنها شامل یکی از آنها می شود، 19 F که حاوی 10 نوترون است، زیرا تنها ایزوتوپی است که پایدار است. ایزوتوپ رادیواکتیو 18 F منبع ارزشمندی از پوزیترون است.

تاثیر بیولوژیکی

فلوئور در بدن عمدتاً در استخوان ها و دندان ها به شکل یون یافت می شود. بر اساس گزارش شورای ملی تحقیقات آکادمی ملی علوم ایالات متحده، فلوراید کردن آب آشامیدنی با غلظت کمتر از یک قسمت در میلیون به طور قابل توجهی بروز پوسیدگی را کاهش می دهد. از سوی دیگر، تجمع بیش از حد فلوراید می تواند منجر به فلوئوروزیس شود که در دندان های خالدار خود را نشان می دهد. این اثر معمولاً در مناطقی مشاهده می شود که محتوای این عنصر شیمیایی در آب آشامیدنی از غلظت ppm 10 بیشتر باشد.

فلوئور عنصری و نمک های فلوراید سمی هستند و باید با احتیاط زیادی از آنها استفاده کرد. از تماس با پوست یا چشم باید به دقت اجتناب شود. واکنش با پوست تولید می کند که به سرعت به بافت ها نفوذ کرده و با کلسیم موجود در استخوان ها واکنش نشان می دهد و به آنها آسیب دائمی می زند.

فلوئور در محیط

تولید جهانی سالانه ماده معدنی فلوریت حدود 4 میلیون تن و ظرفیت کل ذخایر اکتشاف شده در حدود 120 میلیون تن است و مناطق اصلی استخراج این ماده معدنی مکزیک، چین و اروپای غربی است.

فلوئور به طور طبیعی در پوسته زمین وجود دارد، جایی که می توان آن را در سنگ ها، زغال سنگ و خاک رس یافت. فلوریدها در اثر فرسایش بادی خاک در هوا آزاد می شوند. فلوئور سیزدهمین عنصر شیمیایی فراوان در پوسته زمین است - محتوای آن 950 ppm است. در خاک ها میانگین غلظت آن در حدود 330 پی پی ام است. هیدروژن فلوراید می تواند در نتیجه فرآیندهای احتراق صنعتی در هوا آزاد شود. فلوریدهایی که در هوا هستند در نهایت روی زمین یا آب می افتند. هنگامی که فلوئور با ذرات بسیار کوچک پیوند ایجاد می کند، می تواند برای مدت طولانی در هوا باقی بماند.

در جو، 0.6 میلیاردم این عنصر شیمیایی به صورت مه نمکی و ترکیبات آلی کلر وجود دارد. در مناطق شهری، غلظت به 50 قسمت در میلیارد می رسد.

اتصالات

فلوئور یک عنصر شیمیایی است که طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را تشکیل می دهد. شیمیدانان می توانند اتم های هیدروژن را با آن جایگزین کنند و در نتیجه مواد جدید زیادی ایجاد کنند. هالوژن بسیار واکنش پذیر ترکیباتی را با گازهای نجیب تشکیل می دهد. در سال 1962، نیل بارتلت هگزافلوئوروپلاتینات زنون (XePtF6) را سنتز کرد. فلوریدهای کریپتون و رادون نیز به دست آمده است. ترکیب دیگر آرگون فلوروهیدرید است که فقط در دماهای بسیار پایین پایدار است.

کاربرد صنعتی

در حالت اتمی و مولکولی، فلوئور برای حکاکی پلاسما در تولید نیمه هادی ها، نمایشگرهای صفحه تخت و سیستم های میکروالکترومکانیکی استفاده می شود. هیدروفلوریک اسید برای حکاکی شیشه در لامپ ها و سایر محصولات استفاده می شود.

فلوئور همراه با برخی از ترکیبات آن جزء مهمی در تولید داروها، مواد شیمیایی کشاورزی، سوخت و روان کننده ها و منسوجات است. عنصر شیمیایی برای تولید آلکان های هالوژنه (هالون ها) مورد نیاز است که به نوبه خود به طور گسترده در سیستم های تهویه مطبوع و تبرید استفاده می شود. بعدها، چنین استفاده ای از کلروفلوئوروکربن ها ممنوع شد، زیرا آنها به تخریب لایه اوزون در جو فوقانی کمک می کنند.

هگزا فلوراید گوگرد یک گاز بسیار بی اثر و غیر سمی است که به عنوان گاز گلخانه ای طبقه بندی می شود. بدون فلوئور، تولید پلاستیک های کم اصطکاک مانند تفلون امکان پذیر نیست. بسیاری از داروهای بیهوشی (مانند سووفلوران، دسفلوران و ایزوفلوران) از مشتقات CFC هستند. هگزافلوئوروآلومینات سدیم (کرایولیت) در الکترولیز آلومینیوم استفاده می شود.

ترکیبات فلوئور از جمله NaF در خمیردندان ها برای جلوگیری از پوسیدگی دندان استفاده می شود. این مواد برای تامین فلوراید آب به منابع آب شهری اضافه می شوند، با این حال این عمل به دلیل تأثیر بر سلامت انسان بحث برانگیز تلقی می شود. در غلظت های بالاتر، NaF به عنوان یک حشره کش به ویژه برای کنترل سوسک استفاده می شود.

در گذشته از فلوراید برای کاهش سنگ معدن و افزایش سیالیت آنها استفاده می شد. فلوئور جزء مهمی در تولید هگزا فلوراید اورانیوم است که برای جداسازی ایزوتوپ های آن استفاده می شود. 18 F، یک ایزوتوپ رادیواکتیو با 110 دقیقه، پوزیترون ساطع می کند و اغلب در توموگرافی گسیل پوزیترون پزشکی استفاده می شود.

خواص فیزیکی فلوئور

خصوصیات اساسی یک عنصر شیمیایی به شرح زیر است:

• جرم اتمی 18.9984032 گرم بر مول.
• پیکربندی الکترونیکی 1s 2 2s 2 2p 5 .
• حالت اکسیداسیون -1 است.
• چگالی 1.7 گرم در لیتر.
• نقطه ذوب 53.53 K.
• نقطه جوش 85.03 K.
• ظرفیت حرارتی 31.34 J/(K mol).

ذرات شیمیایی که از دو یا چند اتم تشکیل شده اند نامیده می شوند مولکول ها(واقعی یا مشروط واحدهای فرمولمواد چند اتمی). اتم ها در مولکول ها از نظر شیمیایی پیوند دارند.

پیوند شیمیایی نیروی جاذبه الکتریکی است که ذرات را در کنار هم نگه می دارد. هر پیوند شیمیایی در فرمول های ساختاریبه نظر می رسد خط ظرفیت،مثلا:

H - H (پیوند بین دو اتم هیدروژن)؛

H 3 N - H + (پیوند بین اتم نیتروژن مولکول آمونیاک و کاتیون هیدروژن)؛

(K +) - (I -) (پیوند بین کاتیون پتاسیم و یون یدید).

یک پیوند شیمیایی توسط یک جفت الکترون () تشکیل می‌شود که در فرمول‌های الکترونیکی ذرات پیچیده (مولکول‌ها، یون‌های پیچیده) معمولاً با یک خط ظرفیت جایگزین می‌شوند، برخلاف جفت‌های الکترونی مشترک اتم‌های خودشان، به عنوان مثال:

پیوند شیمیایی نامیده می شود کووالانسی،اگر از اجتماعی شدن یک جفت الکترون توسط هر دو اتم تشکیل شود.

در مولکول F 2، هر دو اتم فلوئور دارای الکترونگاتیوی یکسان هستند، بنابراین، داشتن یک جفت الکترون برای آنها یکسان است. چنین پیوند شیمیایی غیرقطبی نامیده می شود، زیرا هر اتم فلوئور دارای آن است چگالی الکترونهمان در فرمول الکترونیکیمولکول ها را می توان به طور مشروط بین آنها به طور مساوی تقسیم کرد:

در مولکول HCl، پیوند شیمیایی از قبل وجود دارد قطبی،از آنجایی که چگالی الکترون روی اتم کلر (عنصری با الکترونگاتیوی بیشتر) بسیار بیشتر از اتم هیدروژن است:

یک پیوند کووالانسی، به عنوان مثال H - H، می تواند با به اشتراک گذاشتن الکترون های دو اتم خنثی تشکیل شود:

H + H > H – H

این مکانیسم پیوند نامیده می شود تبادلیا معادل.

طبق مکانیسم دیگری، همان پیوند کووالانسی H - H زمانی ایجاد می شود که جفت الکترونی یون هیدرید H توسط کاتیون هیدروژن H + اجتماعی شود:

H + + (:H) - > H - H

کاتیون H + در این مورد نامیده می شود پذیرندهو آنیون H - اهدا کنندهجفت الکترون مکانیسم تشکیل پیوند کووالانسی در این حالت خواهد بود اهداکننده-پذیرنده،یا هماهنگ کردن

پیوندهای منفرد (H - H، F - F، H - CI، H - N) نامیده می شوند a-لینک ها،آنها شکل هندسی مولکول ها را تعیین می کنند.

پیوندهای دوگانه و سه گانه () شامل یک مؤلفه و یک یا دو؟ مولفه ? که اول اصلی و مشروط تشکیل شده است، همیشه از مولفه های؟ قوی تر است.

ویژگی های فیزیکی (در واقع قابل اندازه گیری) یک پیوند شیمیایی انرژی، طول و قطبیت آن است.

انرژی پیوند شیمیایی (E cv) گرمایی است که در هنگام تشکیل این پیوند آزاد می شود و صرف شکستن آن می شود. برای اتم های یکسان، همیشه یک پیوند واحد وجود دارد ضعیف تراز مضرب (دو، سه گانه).

طول پیوند شیمیایی (ل s) - فاصله بین هسته ای. برای اتم های یکسان، همیشه یک پیوند واحد وجود دارد طولانی تراز چند برابر

قطبیتارتباطات اندازه گیری می شود گشتاور دوقطبی الکتریکی ص- حاصل ضرب یک بار الکتریکی واقعی (روی اتم های یک پیوند معین) به طول دوقطبی (یعنی طول پیوند). هرچه گشتاور دوقطبی بزرگتر باشد، قطبیت پیوند بیشتر است. بارهای الکتریکی واقعی روی اتم‌ها در یک پیوند کووالانسی همیشه از نظر ارزش کمتر از حالت‌های اکسیداسیون عناصر هستند، اما از نظر علامت منطبق هستند. برای مثال، برای پیوند H + I -Cl -I، بارهای واقعی H +0 "17 -Cl -0" 17 (ذره دوقطبی یا دوقطبی) هستند.

قطبیت مولکول هابا ترکیب و شکل هندسی آنها تعیین می شود.

غیر قطبی (p = O) خواهد بود:

الف) مولکول ها سادهمواد، زیرا آنها فقط حاوی پیوندهای کووالانسی غیر قطبی هستند.

ب) چند اتمیمولکول ها دشوارمواد، اگر شکل هندسی آنها باشد متقارن

به عنوان مثال، مولکول های CO 2، BF 3 و CH 4 دارای جهت های زیر برای بردارهای پیوند برابر (در طول طول) هستند:

هنگامی که بردارهای پیوند اضافه می شوند، مجموع آنها همیشه ناپدید می شود و مولکول ها به طور کلی غیر قطبی هستند، اگرچه حاوی پیوندهای قطبی هستند.

قطبی (ص> O) خواهد بود:

آ) دو اتمیمولکول ها دشوارمواد، زیرا آنها فقط حاوی پیوندهای قطبی هستند.

ب) چند اتمیمولکول ها دشوارمواد، در صورت ساختار آنها به طور نامتقارن،به عنوان مثال، شکل هندسی آنها ناقص یا ناقص است، که منجر به ظهور یک دوقطبی الکتریکی کل می شود، به عنوان مثال، در مولکول های NH 3، H 2 O، HNO 3 و HCN.

یون های پیچیده مانند NH 4 + , SO 4 2- و NO 3 - در اصل نمی توانند دوقطبی باشند، آنها فقط یک بار (مثبت یا منفی) حمل می کنند.

پیوند یونیدر طول کشش الکترواستاتیکی کاتیون ها و آنیون ها با تقریباً بدون اجتماعی شدن یک جفت الکترون، به عنوان مثال، بین K + و I - ایجاد می شود. اتم پتاسیم فاقد چگالی الکترونی است، اتم ید دارای بیش از حد است. این ارتباط در نظر گرفته شده است محدود کردندر مورد پیوند کووالانسی، زیرا یک جفت الکترون عملاً در اختیار آنیون است. چنین اتصالی برای ترکیبات فلزات معمولی و غیر فلزات (CsF، NaBr، CaO، K2S، Li 3N) و مواد کلاس نمک (NaNO 3، K2 SO 4، CaCO 3) معمولی است. همه این ترکیبات در شرایط اتاق، مواد کریستالی هستند که با نام مشترک متحد می شوند کریستال های یونی(کریستال های ساخته شده از کاتیون ها و آنیون ها).

نوع دیگری از اتصال به نام وجود دارد پیوند فلزی،که در آن الکترون های ظرفیت آنقدر آزاد توسط اتم های فلزی نگه داشته می شوند که در واقع به اتم های خاصی تعلق ندارند.

اتم‌های فلزات که بدون الکترون‌های خارجی که به وضوح متعلق به آن‌ها هستند باقی مانده‌اند، به یون‌های مثبت تبدیل می‌شوند. تشکیل می دهند شبکه کریستالی فلزی.مجموعه ای از الکترون های ظرفیت اجتماعی شده ( گاز الکترون)یون های فلزی مثبت را با هم و در محل های شبکه خاصی نگه می دارد.

علاوه بر کریستال های یونی و فلزی، نیز وجود دارد اتمیو مولکولیمواد کریستالی که در محل های شبکه آنها به ترتیب اتم یا مولکول وجود دارد. مثالها: الماس و گرافیت - کریستالهایی با شبکه اتمی، ید I 2 و دی اکسید کربن CO 2 (یخ خشک) - کریستالهایی با شبکه مولکولی.

پیوندهای شیمیایی نه تنها در داخل مولکول های مواد وجود دارد، بلکه می تواند بین مولکول ها نیز ایجاد شود، به عنوان مثال، برای HF مایع، آب H 2 O و مخلوطی از H 2 O + NH 3:

پیوند هیدروژنیبه دلیل نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی مولکول های قطبی حاوی اتم های الکترونگاتیوترین عناصر - F، O، N تشکیل می شود. H 2 S و PH 3.

پیوندهای هیدروژنی ناپایدار هستند و به راحتی می شکنند، مثلاً وقتی یخ ذوب می شود و آب می جوشد. با این حال، مقداری انرژی اضافی صرف شکستن این پیوندها و در نتیجه نقاط ذوب (جدول 5) و نقطه جوش مواد دارای پیوند هیدروژنی می شود.

(به عنوان مثال، HF و H2O) به طور قابل توجهی بالاتر از مواد مشابه هستند، اما بدون پیوند هیدروژنی (به عنوان مثال، HCl و H2S، به ترتیب).

بسیاری از ترکیبات آلی نیز پیوندهای هیدروژنی تشکیل می دهند. پیوند هیدروژنی نقش مهمی در فرآیندهای بیولوژیکی دارد.

نمونه هایی از تکالیف قسمت A

1. موادی که فقط پیوندهای کووالانسی دارند

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. پیوند کووالانسی

2. مجرد

3. دو برابر

4. سه گانه

موجود در ماده

5. پیوندهای متعدد در مولکول ها وجود دارد

6. ذراتی به نام رادیکال هستند

7. یکی از پیوندها توسط مکانیسم دهنده - گیرنده در مجموعه یون ها ایجاد می شود

1) SO 4 2-، NH 4 +

2) H 3 O +، NH 4 +

3) PO 4 3-، NO 3 -

4) PH 4 + , SO 3 2-

8. بادوام ترینو کوتاهپیوند - در یک مولکول

9. مواد تنها با پیوندهای یونی - در مجموعه

2) NH 4 Cl, SiCl 4

10–13. شبکه کریستالی ماده

13. Va (OH) 2

1) فلز