кешкі 71 Иондану энергиясы
(бірінші электрон) 1680,0 (17,41) кДж/моль (эВ) Электрондық конфигурация 2с 2 2п 5 Химиялық қасиеттері коваленттік радиус кешкі 72 Ион радиусы (-1e)133 сағ Электрондылық
(Полинг бойынша) 3,98 Электродтық потенциал 0 Тотығу күйлері −1 Жай заттың термодинамикалық қасиеттері Тығыздығы (−189 °C кезінде)1,108 /см³ Молярлық жылу сыйымдылығы 31,34 Дж /( моль) Жылу өткізгіштік 0,028 Вт /( ) Балқу температурасы 53,53 Балқу жылуы (F-F) 0,51 кДж/моль Қайнау температурасы 85,01 Булану жылуы 6,54 (F-F) кДж/моль Молярлық көлем 17,1 см³/моль Қарапайым заттың кристалдық торы Тор құрылымы моноклиникалық Тор параметрлері 5,50 b=3,28 c=7,28 β=90,0 c/a қатынасы — Дебай температурасы жоқ

Ф	9
18,9984
2с 2 2п 5
Фтор

Химиялық қасиеттері

Ең белсенді металл емес, ол барлық дерлік заттармен (сирек ерекшеліктер фторопласттар) және олардың көпшілігімен - жану және жарылыспен күшті әрекеттеседі. Фтордың сутегімен жанасуы өте жоғары температурада да тұтану мен жарылысқа әкеледі төмен температуралар(-252°C дейін). Тіпті су мен платина: атом өнеркәсібіне арналған уран фторлы атмосферада жанады.
хлор трифториді ClF 3 - фторландырғыш және күшті тотықтырғыш агент зымыран отыны
күкірт гексафториді SF 6 – электр өнеркәсібіндегі газды оқшаулағыш
металл фторидтері (мысалы, W және V), олардың кейбіреулері бар пайдалы қасиеттері
фреондар - жақсы салқындатқыштар
тефлон – химиялық инертті полимерлер
натрий гексафтороалюминаты - электролиз арқылы алюминийді кейіннен алу үшін
әртүрлі қосылыстарфтор

Зымыран технологиясы

Фтор қосылыстары зымыран техникасында отынды тотықтырғыш ретінде кеңінен қолданылады.

Медицинада қолданылуы

Фтор қосылыстары медицинада қан алмастырғыш ретінде кеңінен қолданылады.

Биологиялық және физиологиялық рөлі

Фтор - организм үшін маңызды элемент. Адам ағзасында фтор негізінен фторапатит - Ca 5 F (PO 4) 3 құрамында тіс эмальында кездеседі. Жеткіліксіз (0,5 мг/л-ден аз). ауыз су) немесе дененің фторды шамадан тыс (1 мг/литрден астам) тұтынуы тіс ауруларының дамуы мүмкін: тиісінше кариес және флюороз (ала эмаль) және остеосаркома.

Кариестің алдын алу үшін фторидті қоспалары бар тіс пастасын қолдану немесе фторланған суды ішу (концентрациясы 1 мг/л дейін), немесе 1-2% натрий фториді немесе күйдіргіш фторид ерітіндісін жергілікті қолдану ұсынылады. Мұндай әрекеттер кариес ықтималдығын 30-50% төмендетуі мүмкін.

Өндірістік үй-жайлардың ауасындағы байланыстырылған фтордың шекті рұқсат етілген концентрациясы 0,0005 мг/литр.

қосымша ақпарат

Фтор, фтор, F(9)
Фтор (фтор, француз және неміс фторы) 1886 жылы бос күйінде алынған, бірақ оның қосылыстары ұзақ уақыт бойы белгілі және металлургия мен шыны өндірісінде кеңінен қолданылды. Флюорит (CaP,) флюорит (Fliisspat) деген атпен алғаш рет 16 ғасырға жатады. Аты аңызға айналған Василий Валентинге жатқызылған жұмыстардың бірінде металдарды балқыту кезінде флюс ретінде пайдаланылған әртүрлі түстерге боялған тастар - флюстер (латын тілінен Fliisse fluere - ағын, төгілу) туралы айтылады. Агрикола мен Либавиус дәл осылай жазады. Соңғысы бұл ағынның арнайы атауларын енгізеді - флюоршпат (Flusspat) және минералды балқыма. 17-18 ғасырлардағы химиялық және техникалық жазбалардың көптеген авторлары. сипаттау әртүрлі түрлеріфлюоршпаты. Ресейде бұл тастар плавик, спальт, шпат деп аталды; Ломоносов бұл тастарды селениттерге жатқызып, оларды шпат немесе флюс (кристалдық ағын) деп атады. Орыс шеберлері, сондай-ақ минералдық коллекцияларды жинаушылар (мысалы, 18 ғасырда князь П.Ф. Голицын) қыздырылған кезде шпагаттардың кейбір түрлері (мысалы, жылы ыстық су) қараңғыда жарқырайды. Дегенмен, тіпті Лейбниц өзінің фосфор тарихында (1710) осыған байланысты термофосфорды (Термофосфор) атап өтеді.

Шамасы, химиктер мен қолөнерші химиктер фтор қышқылымен 17 ғасырдан кешіктірмей танысқан. 1670 жылы Нюрнберг шебері Шванхард күкірт қышқылымен араластырылған флюоршпатты шыны стақандарға ою үшін қолданды. Бірақ ол кезде фторлы шпат пен фтор қышқылының табиғаты мүлдем белгісіз еді. Мысалы, кремний қышқылы Шванхард процесінде қышқыл әсер етеді деп есептелді. Бұл қате пікірді Шееле жойып, фтор шпатының күкірт қышқылымен әрекеттесуінде кремний қышқылының шыны ретортының пайда болған фторсутек қышқылымен эрозияға ұшырауы нәтижесінде алынатынын дәлелдеді. Сонымен қатар, Шееле (1771) фтор шпаты әкті жердің арнайы қышқылмен қосындысы екенін анықтады, оны «швед қышқылы» деп атады.

Лавуазье фтор қышқылының радикалын (радикал фтор) жай дене деп танып, оны өзінің қарапайым денелер кестесіне енгізді. Аз немесе көп таза пішінфтор қышқылы 1809 жылы алынды. Гей-Люссак пен Тенар фторшпатты күкірт қышқылымен қорғасын немесе күміс ретортында айдау арқылы. Бұл операция кезінде екі зерттеуші де уланған. Фтор қышқылының шынайы табиғатын 1810 жылы Ампер анықтады. Ол Лавуазьенің фтор қышқылының құрамында оттегі болуы керек деген пікірін жоққа шығарып, бұл қышқылдың тұз қышқылымен ұқсастығын дәлелдеді. Ампер өз нәтижелерін Дэвиге баяндады, ол осыдан аз уақыт бұрын хлордың элементтік табиғатын анықтады. Дэви Ампердің дәлелдерімен толық келісіп, фтор қышқылының электролизі және басқа да жолдармен бос фторды алуға көп күш жұмсады. Ампер фтор қышқылының шыныға, сондай-ақ өсімдік және жануарлар ұлпаларына күшті коррозиялық әсерін ескере отырып, оның құрамындағы элементті фтор (грекше - жойылу, өлім, індет, оба және т.б.) деп атауды ұсынды. Алайда Дэви бұл атауды қабылдамады және хлордың сол кездегі атауына ұқсас басқа - фторды (фтор) ұсынды - хлор (Хлор), екі атау да әлі күнге дейін қолданылады. Ағылшын тілі. Орыс тілінде Ампер берген атау сақталған.

19 ғасырда бос фторды оқшаулаудың көптеген әрекеттері табысты нәтижелерге әкелмеді. Тек 1886 жылы Мойсан мұны істей алды және сары-жасыл газ түріндегі бос фторды алды. Фтор әдеттен тыс агрессивті газ болғандықтан, Мойсан фтормен тәжірибелерде аппаратқа қолайлы материалды тапқанға дейін көптеген қиындықтарды жеңуге мәжбүр болды. 55°С температурада фтор қышқылын электролиздеуге арналған U-тәрізді түтік (сұйық метилхлоридпен салқындатылған) фтор шпатының тығындары бар платинадан жасалған. Химиядан кейін және физикалық қасиеттерібос фтор, ол кең қолданыс тапты. Қазір фтор бірі болып табылады маңызды компоненттеркең диапазондағы фторорганикалық заттардың синтезі. Орыс әдебиетінде басы XIXВ. Фтор басқаша аталды: фтор қышқылының негізі, фтор (Двигубский, 1824), фтор (Иовский), фтор (Щеглов, 1830), фтор, фтор, фтор. Гесс 1831 жылдан бастап фтор атауын енгізді.

№1 тапсырма

Ұсынылған тізімнен иондық химиялық байланыс бар екі қосылысты таңдаңыз.

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

Жауабы: 13

Жағдайлардың басым көпшілігінде қосылыста иондық типті байланыстың болуын оның құрылымдық бірліктеріне бір уақытта типтік металдың атомдары мен бейметалл атомдары кіретіндігімен анықтауға болады.

Осы негізде 1-ші қосылыстағы иондық байланыс бар екенін анықтаймыз - Ca(ClO 2) 2, өйткені оның формуласында әдеттегі кальций металының атомдарын және бейметалдардың атомдарын - оттегі мен хлорды көруге болады.

Дегенмен, бұл тізімде металл және металл емес атомдары бар қосылыстар жоқ.

Тапсырмада көрсетілген қосылыстардың ішінде аммоний хлориді бар, онда иондық байланыс аммоний катионы NH 4+ мен хлорид ионы Cl − арасында жүзеге асады.

№2 тапсырма

Ұсынылған тізімнен түрі болатын екі қосылысты таңдаңыз химиялық байланысфтор молекуласындағыдай.

1) оттегі

2) азот оксиді (II)

3) бромсутек

4) натрий йодиді

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 15

Фтор молекуласы (F 2) бір металл емес химиялық элементтің екі атомынан тұрады, сондықтан бұл молекуладағы химиялық байланыс ковалентті полярлы емес.

Ковалентті полярлы емес байланыс бейметалдың бір химиялық элементінің атомдары арасында ғана жүзеге асады.

Ұсынылған нұсқалардың ішінде тек оттегі мен алмазда ковалентті полярлы емес байланыстың түрі бар. Оттегі молекуласы екі атомды, бейметалдың бір химиялық элементінің атомдарынан тұрады. Алмаздың атомдық құрылымы бар және оның құрылымында металл емес болып табылатын әрбір көміртек атомы басқа 4 көміртек атомымен байланысқан.

Азот оксиді (II) – екі түрлі бейметалдың атомдары түзетін молекулалардан тұратын зат. Электртерістігінен әртүрлі атомдарәрқашан әр түрлі болады, молекуладағы ортақ электронды жұп электртеріс элементке, бұл жағдайда оттегіге ауысады. Осылайша, NO молекуласындағы байланыс ковалентті полюсті болады.

Бромсутек сутегі мен бром атомдарынан тұратын екі атомды молекулалардан да тұрады. H-Br байланысын құрайтын ортақ электрон жұбы неғұрлым электртеріс бром атомына ауысады. HBr молекуласындағы химиялық байланыс та ковалентті полярлы.

Натрий йодиді – металл катионы мен йодид анионынан түзілетін иондық зат. NaI молекуласындағы байланыс 3-тен электронның ауысуы есебінен түзіледі с-натрий атомының орбитальдары (натрий атомы катионға айналады) аз толтырылған 5 б-йод атомының орбиталы (йод атомы анионға айналады). Мұндай химиялық байланыс иондық деп аталады.

№3 тапсырма

Ұсынылған тізімнен молекулалары арасында сутектік байланыс түзілетін екі затты таңдаңыз.

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

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 23

Түсініктеме:

Сутектік байланыстар молекулалық құрылымды заттарда болады, оларда колетал бар H-O байланыстары, H-N, H-F. Анау. үш атомы бар сутегі атомының коваленттік байланыстары химиялық элементтерең жоғары электртерістігімен.

Осылайша, молекулалар арасында сутегі байланыстары бар екені анық:

2) спирттер

3) фенолдар

4) карбон қышқылдары

5) аммиак

6) біріншілік және қайталама аминдер

7) фторсутек қышқылы

№4 тапсырма

Ұсынылған тізімнен иондық химиялық байланысы бар екі қосылысты таңдаңыз.

• 1. PCl 3
• 2.СО2
• 3.NaCl
• 4. H 2 S
• 5. MgO

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 35

Түсініктеме:

Жағдайлардың басым көпшілігінде заттың құрылымдық бірліктерінің құрамына бір мезгілде типтік металдың атомдары мен бейметалл атомдары кіруі арқылы қосылыстағы байланыстың иондық түрі бар деп қорытынды жасауға болады.

Осы негізде 3 (NaCl) және 5 (MgO) қосылысында иондық байланыс бар екенін анықтаймыз.

Ескерту*

Жоғарыда көрсетілген ерекшеліктен басқа қосылыста иондық байланыстың болуын оның құрылымдық бірлігінде аммоний катионы (NH 4+) немесе оның органикалық аналогтары – алкиламмоний RNH 3+, диалкиламмоний R 2 NH 2+ катиондары болса деуге болады. , триалкиламмоний R 3 NH + немесе тетраалкиламмоний R 4 N + , мұндағы R кейбір көмірсутек радикалы. Мысалы, ион түрібайланыс (CH 3) 4 NCl қосылысында катион (CH 3) 4 + және хлорид ионы Cl - арасында жүреді.

№5 тапсырма

Ұсынылған тізімнен құрылымы бірдей екі затты таңдаңыз.

4) ас тұзы

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 23

№8 тапсырма

Ұсынылған тізімнен молекулалық емес құрылымның екі затын таңдаңыз.

2) оттегі

3) ақ фосфор

5) кремний

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 45

№11 тапсырма

Ұсынылған тізімнен көміртегі мен оттегі атомдары арасында қос байланыс бар молекулаларында екі затты таңдаңыз.

3) формальдегид

4) сірке қышқылы

5) глицерин

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 34

№14 тапсырма

Ұсынылған тізімнен иондық байланысы бар екі затты таңдаңыз.

1) оттегі

3) көміртегі тотығы (IV)

4) натрий хлориді

5) кальций оксиді

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 45

№15 тапсырма

Ұсынылған тізімнен алмаз сияқты кристалдық тордың түрі бірдей екі затты таңдаңыз.

1) кремний диоксиді SiO 2

2) натрий оксиді Na 2 O

3) көміртегі тотығы CO

4) ақ фосфор Р 4

5) кремний Si

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 15

№20 тапсырма

Ұсынылған тізімнен молекулаларында бір үштік байланыс бар екі затты таңдаңыз.

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

Жауап өрісіне таңдалған қосылыстардың сандарын жазыңыз.

Жауабы: 45

Түсініктеме:

Дұрыс жауапты табу үшін сурет салу керек құрылымдық формулаларұсынылған тізімдегі қосылыстар:

Осылайша, біз үштік байланыс азот пен ацетилен молекулаларында бар екенін көреміз. Анау. дұрыс жауаптар 45

№21 тапсырма

Ұсынылған тізімнен молекулаларында ковалентті полярлы емес байланыс бар екі затты таңдаңыз.

USE кодификаторының тақырыптары: Коваленттік химиялық байланыс, оның сорттары және түзілу механизмдері. Коваленттік байланыстың сипаттамасы (полярлық және байланыс энергиясы). Иондық байланыс. Металл байланысы. сутектік байланыс

Молекулярлық химиялық байланыстар

Алдымен молекулалардағы бөлшектер арасында пайда болатын байланыстарды қарастырайық. Мұндай байланыстар деп аталады молекулаішілік.

химиялық байланыс химиялық элементтер атомдары арасындағы электростатикалық сипатқа ие және байланысты қалыптасады сыртқы (валенттік) электрондардың әрекеттесуі, көп немесе аз дәрежеде оң зарядталған ядролар ұстайдыбайланысқан атомдар.

Мұндағы негізгі ұғым ЭЛЕКТРЕНГІЛІК. Ол атомдар арасындағы химиялық байланыстың түрін және осы байланыстың қасиеттерін анықтайды.

атомның тарту (ұстау) қабілеті сыртқы(валенттілік) электрондар. Электртерістілік сыртқы электрондардың ядроға тартылу дәрежесімен анықталады және негізінен атомның радиусы мен ядро ​​зарядына байланысты.

Электрондықты бір мәнді анықтау қиын. Л.Полинг салыстырмалы электртерістілік кестесін құрастырды (екі атомды молекулалардың байланыс энергияларына негізделген). Ең электртеріс элемент фтормағынасымен 4 .

Әртүрлі көздерде әртүрлі шкалалар мен электртерістілік мәндерінің кестелерін табуға болатынын ескеру маңызды. Бұл қорқудың қажеті жоқ, өйткені химиялық байланыстың қалыптасуы маңызды рөл атқарады атомдар және ол кез келген жүйеде шамамен бірдей.

А:В химиялық байланыстағы атомдардың біреуі электрондарды күштірек тартатын болса, онда электрондар жұбы оған қарай ығысады. Көбірек электртерістілік айырмашылығыатомдар болса, электрон жұбы соғұрлым көп орын ауыстырады.

Егер әрекеттесетін атомдардың электртерістілік мәндері тең немесе шамамен тең болса: EO(A)≈EO(V), онда ортақ электрон жұбы атомдардың ешқайсысына ығыстырылмайды: A: B. Мұндай байланыс деп аталады ковалентті полюссіз.

Егер өзара әрекеттесетін атомдардың электртерістігі әртүрлі болса, бірақ көп болмаса (электртерістіктің айырмашылығы шамамен 0,4-тен 2-ге дейін: 0,4<ΔЭО<2 ), содан кейін электрон жұбы атомдардың біріне ауысады. Мұндай байланыс деп аталады ковалентті полярлы .

Егер өзара әрекеттесетін атомдардың электртерістігі айтарлықтай ерекшеленсе (электртерістігінің айырмашылығы 2-ден артық: ΔEO>2), содан кейін электрондардың біреуі түзілумен бірге басқа атомға толығымен дерлік өтеді иондары. Мұндай байланыс деп аталады иондық.

Химиялық байланыстың негізгі түрлері - ковалентті, иондықЖәне металлбайланыстар. Оларды толығырақ қарастырайық.

ковалентті химиялық байланыс

коваленттік байланыс – бұл химиялық байланыс арқылы қалыптасты ортақ электрон жұбының түзілуі A:B . Бұл жағдайда екі атом қабаттасуатомдық орбитальдар. Коваленттік байланыс электртерістігінің шамалы айырмашылығы бар атомдардың әрекеттесуінен түзіледі (әдетте, екі бейметал арасында) немесе бір элемент атомдары.

Коваленттік байланыстың негізгі қасиеттері

• бағдарлау,
• қанықтылық,
• полярлық,
• поляризациялық.

Бұл байланыс қасиеттері заттардың химиялық және физикалық қасиеттеріне әсер етеді.

Қарым-қатынас бағыты заттардың химиялық құрылысы мен формасын сипаттайды. Екі байланыстың арасындағы бұрыштар байланыс бұрыштары деп аталады. Мысалы, су молекуласында Н-О-Н байланыс бұрышы 104,45 o, сондықтан су молекуласы полярлы, ал метан молекуласында Н-С-Н байланыс бұрышы 108 o 28 ′.

Қанықтылық атомдардың ковалентті химиялық байланыстың шектеулі санын түзу қабілеті. Атом түзе алатын байланыстар саны деп аталады.

Полярлықбайланыстар электртерістігі әртүрлі екі атом арасындағы электрон тығыздығының біркелкі бөлінбеуінен пайда болады. Коваленттік байланыстар полюсті және полюссіз болып екіге бөлінеді.

Поляризациялық байланыстар болып табылады байланыс электрондарының сыртқы электр өрісінің әсерінен ығысу қабілеті(атап айтқанда, басқа бөлшектің электр өрісі). Поляризациялық электрондардың қозғалғыштығына байланысты. Электрон ядродан неғұрлым алыс болса, соғұрлым оның қозғалғыштығы жоғары, сәйкесінше молекуланың поляризациялануы да жоғары болады.

Ковалентті полярлы емес химиялық байланыс

Коваленттік байланыстың 2 түрі бар - ПОЛЯРЛЫЖәне ПОЛЯРДЫ ЕМЕС .

Мысал . Н 2 сутегі молекуласының құрылымын қарастырайық. Әрбір сутегі атомы өзінің сыртқы энергетикалық деңгейінде 1 жұпталмаған электрон тасымалдайды. Атомды көрсету үшін біз Льюис құрылымын қолданамыз - бұл электрондар нүктелермен белгіленген атомның сыртқы энергетикалық деңгейінің құрылымының диаграммасы. Екінші периодтың элементтерімен жұмыс істегенде Льюис нүктесінің құрылымы модельдері жақсы көмекші болады.

Х. + . H=H:H

Осылайша, сутегі молекуласында бір ортақ электрон жұбы және бір H–H химиялық байланысы бар. Бұл электронды жұп сутегі атомдарының ешқайсысына ығыстырылмайды, өйткені сутегі атомдарының электртерістігі бірдей. Мұндай байланыс деп аталады ковалентті полюссіз .

Коваленттік полюссіз (симметриялы) байланыс - бұл электртерістігі бірдей атомдармен (әдетте, бірдей бейметалдар) және, демек, атомдар ядролары арасында электрон тығыздығының біркелкі таралуымен түзілетін коваленттік байланыс.

Полярсыз байланыстың дипольдік моменті 0-ге тең.

Мысалдар: H 2 (H-H), O 2 (O=O), S 8 .

Ковалентті полярлы химиялық байланыс

ковалентті полярлық байланыс арасында пайда болатын коваленттік байланыс болып табылады электртерістігі әртүрлі атомдар (ереже бойынша, әртүрлі бейметалдар) және сипатталады орын ауыстыружалпы электрондар жұбының электртеріс атомға (поляризация).

Электронның тығыздығы электртеріс атомға ығысады - демек, онда ішінара теріс заряд (δ-), ал аз электронтеріс атомда (δ+, дельта +) ішінара оң заряд пайда болады.

Атомдардың электртерістігінің айырмашылығы неғұрлым көп болса, соғұрлым жоғары болады полярлықбайланыстар және одан да көп дипольдік момент . Көршілес молекулалар мен таңбалары қарама-қарсы зарядтар арасында қосымша тартымды күштер әрекет етеді, ол күшейеді. күшбайланыстар.

Байланыстың полярлығы қосылыстардың физикалық және химиялық қасиеттеріне әсер етеді. Реакция механизмдері және тіпті көршілес байланыстардың реактивтілігі байланыстың полярлығына байланысты. Байланыстың полярлығы жиі анықталады молекуланың полярлығыжәне осылайша қайнау және балқу температурасы, полярлы еріткіштерде ерігіштік сияқты физикалық қасиеттерге тікелей әсер етеді.

Мысалдар: HCl, CO 2, NH 3.

Коваленттік байланыстың түзілу механизмдері

Коваленттік химиялық байланыс екі механизм арқылы пайда болуы мүмкін:

1. алмасу механизмі ковалентті химиялық байланыстың түзілуі әрбір бөлшек ортақ электрон жұбының түзілуі үшін бір жұпталмаған электронды қамтамасыз еткенде:

А . + . B= A:B

2. Ковалентті байланыстың түзілуі бөлшектердің бірі бөлінбеген электрон жұбын, ал екінші бөлшек осы электрон жұбының бос орбиталын қамтамасыз ететін механизм болып табылады:

A: + B= A:B

Бұл жағдайда атомдардың бірі бөлінбеген электрон жұбын қамтамасыз етеді ( донор), ал басқа атом осы жұп үшін бос орбиталь береді ( қабылдаушы). Байланыстың пайда болуы нәтижесінде екі электрон энергиясы да азаяды, т.б. бұл атомдар үшін пайдалы.

Донор-акцепторлық механизм арқылы түзілетін коваленттік байланыс, өзгеше емесалмасу механизмі арқылы түзілетін басқа коваленттік байланыстардың қасиеттері бойынша. Донор-акцепторлық механизм арқылы коваленттік байланыстың түзілуі не сыртқы энергетикалық деңгейде электрондары көп (электрондық донорлар), не керісінше, электрондар саны өте аз (электрон акцепторлары) атомдарға тән. Атомдардың валенттілік мүмкіндіктері сәйкесінше толығырақ қарастырылады.

Коваленттік байланыс донор-акцепторлық механизм арқылы түзіледі:

- молекулада көміртегі тотығы CO(молекуладағы байланыс үш еселенген, 2 байланыс алмасу механизмі, біреуі донор-акцепторлық механизм арқылы түзілген): C≡O;

- В аммоний ионы NH 4+, иондарда органикалық аминдер, мысалы, метиламмоний ионында CH 3 -NH 2 + ;

- В күрделі қосылыстар, орталық атом мен лигандтар топтары арасындағы химиялық байланыс, мысалы, натрий тетрагидроксоалюминатында Na алюминий мен гидроксид иондары арасындағы байланыс;

- В азот қышқылы және оның тұздары- нитраттар: HNO 3 , NaNO 3 , кейбір басқа азот қосылыстарында;

- молекулада озон O 3.

Коваленттік байланыстың негізгі сипаттамалары

Коваленттік байланыс, әдетте, бейметалдардың атомдары арасында түзіледі. Коваленттік байланыстың негізгі сипаттамалары ұзындық, энергия, көптік және бағыттылық.

Химиялық байланыстың көптігі

Химиялық байланыстың көптігі - Бұл қосылыстағы екі атом арасындағы ортақ электрон жұптарының саны. Байланыстың көптігін молекуланы құрайтын атомдардың мәнінен оңай анықтауға болады.

Мысалы , сутегі молекуласында Н 2 байланыс еселігі 1-ге тең, өйткені әрбір сутектің сыртқы энергетикалық деңгейінде тек 1 жұпталмаған электрон бар, сондықтан бір ортақ электрон жұбы түзіледі.

О 2 оттегі молекуласында байланыс еселігі 2-ге тең, өйткені әрбір атомның сыртқы энергетикалық деңгейінде 2 жұпталмаған электрон бар: O=O.

N 2 азот молекуласында байланыс еселігі 3-ке тең, өйткені әрбір атомның арасында сыртқы энергетикалық деңгейде 3 жұпталмаған электрон бар, ал атомдар N≡N 3 ортақ электрон жұбын құрайды.

Коваленттік байланыс ұзындығы

Химиялық байланыс ұзындығы байланыс түзетін атомдар ядроларының орталықтары арасындағы қашықтық. Ол эксперименттік физикалық әдістермен анықталады. Байланыстың ұзындығын аддитивтік ережеге сәйкес шамамен бағалауға болады, оған сәйкес AB молекуласындағы байланыс ұзындығы шамамен A 2 және B 2 молекулаларындағы байланыс ұзындықтарының қосындысының жартысына тең:

Химиялық байланыстың ұзындығын шамамен бағалауға болады атомдардың радиустары бойынша, байланыс құру немесе коммуникацияның көптігіменатомдардың радиустары онша ерекшеленбесе.

Байланысты құрайтын атомдардың радиустары ұлғайған сайын байланыс ұзындығы артады.

Мысалы

Атомдар арасындағы байланыстардың көптігі артқан сайын (атомдық радиустары ерекшеленбейді немесе аздап ерекшеленеді) байланыс ұзындығы азаяды.

Мысалы . Қатарларда: C–C, C=C, C≡C, байланыс ұзындығы азаяды.

Байланыс энергиясы

Химиялық байланыстың беріктігінің өлшемі байланыс энергиясы болып табылады. Байланыс энергиясы байланысты үзу және осы байланысты құрайтын атомдарды бір-бірінен шексіз қашықтыққа шығару үшін қажетті энергиямен анықталады.

Коваленттік байланыс дегеніміз өте төзімді.Оның энергиясы бірнеше ондаған бірнеше жүздеген кДж/моль аралығында болады. Байланыс энергиясы неғұрлым көп болса, байланыс күші соғұрлым жоғары болады және керісінше.

Химиялық байланыстың беріктігі байланыс ұзындығына, байланыс полярлығына және байланыс көптігіне байланысты. Химиялық байланыс неғұрлым ұзағырақ болса, соғұрлым оның үзілуі оңай, ал байланыс энергиясы аз болған сайын оның беріктігі төмендейді. Химиялық байланыс неғұрлым қысқа болса, соғұрлым ол күшті және байланыс энергиясы көп болады.

Мысалы, HF, HCl, HBr қосылыстарының қатарында солдан оңға қарай химиялық байланыстың беріктігі төмендейді, өйткені байланыстың ұзындығы артады.

Иондық химиялық байланыс

Иондық байланыс негізделген химиялық байланыс болып табылады иондардың электростатикалық тартылуы.

иондарыатомдардың электрондарды қабылдау немесе беру процесінде түзіледі. Мысалы, барлық металдардың атомдары сыртқы энергия деңгейінің электрондарын әлсіз ұстайды. Сондықтан металл атомдары сипатталады қалпына келтіру қасиеттеріэлектрондарды беру қабілеті.

Мысал. Натрий атомында 3-ші энергетикалық деңгейде 1 электрон бар. Оны оңай беріп, натрий атомы асыл неон газы Ne электронды конфигурациясымен әлдеқайда тұрақты Na + ионын құрайды. Натрий ионында 11 протон және тек 10 электрон бар, сондықтан ионның жалпы заряды -10+11 = +1:

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

Мысал. Хлор атомының сыртқы энергетикалық деңгейінде 7 электрон бар. Тұрақты инертті аргон атомының Ar конфигурациясын алу үшін хлорға 1 электрон қосылуы керек. Электрон қосылғаннан кейін электрондардан тұратын тұрақты хлор ионы түзіледі. Ионның жалпы заряды -1:

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

Назар аударыңыз:

• Иондардың қасиеттері атомдардың қасиеттерінен өзгеше!
• Тұрақты иондар түзе алмайды атомдар, бірақ және атомдар топтары. Мысалы: аммоний ионы NH 4+, сульфат ионы SO 4 2- және т.б. Мұндай иондар түзетін химиялық байланыстар да иондық болып саналады;
• Иондық байланыстар әдетте арасында түзіледі металдарЖәне бейметалдар(бейметалдар топтары);

Пайда болған иондар электрлік тартылыс есебінен тартылады: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.

Көрнекі түрде жалпылаймыз коваленттік және иондық байланыс түрлерінің айырмашылығы:

металл химиялық байланыс

металл байланысы салыстырмалы түрде қалыптасқан қатынас болып табылады бос электрондарарасында металл иондарыкристалдық торды құрайды.

Сыртқы энергетикалық деңгейдегі металдардың атомдары әдетте болады бір-үш электрон. Металл атомдарының радиустары, әдетте, үлкен, сондықтан металл атомдары, бейметалдардан айырмашылығы, сыртқы электрондарды оңай береді, яғни. күшті қалпына келтіретін заттар болып табылады

Молекулааралық әрекеттесу

Заттағы жеке молекулалар арасында болатын өзара әрекеттесулерді бөлек қарастырған жөн - молекулааралық әрекеттесу . Молекула аралық әрекеттесу – бейтарап атомдар арасындағы жаңа коваленттік байланыстар пайда болмайтын әрекеттесу түрі. Молекулалардың өзара әрекеттесу күштерін 1869 жылы ван дер Ваальс ашты және оның атымен аталды. Ван-дар-Ваальс күштері. Ван-дер-Ваальс күштері бөлінеді бағдарлау, индукция Және дисперсия . Молекулааралық әрекеттесу энергиясы химиялық байланыстың энергиясынан әлдеқайда аз.

Тартымдылықтың бағдарлау күштері полярлы молекулалар арасында (диполь-диполь әрекеттесу) пайда болады. Бұл күштер полярлы молекулалар арасында пайда болады. Индуктивті әрекеттесулер полярлы және полярлы емес молекула арасындағы әрекеттесу. Полярлы емес молекула полярлық әсерінен поляризацияланады, ол қосымша электростатикалық тартылыс тудырады.

Молекулааралық әсерлесудің ерекше түрі сутегі байланыстары болып табылады. - бұл күшті полярлы коваленттік байланыстар бар молекулалар арасында пайда болатын молекулааралық (немесе молекулаішілік) химиялық байланыстар - H-F, H-O немесе H-N. Молекулада мұндай байланыстар болса, молекулалар арасында да болады қосымша тартылыс күштері .

Тәрбие механизмі Сутегі байланысы ішінара электростатикалық және ішінара донор-акцепторлы. Бұл жағдайда күшті электртеріс элемент атомы (F, O, N) электронды жұп доноры, ал осы атомдарға қосылған сутегі атомдары акцептор қызметін атқарады. Сутектік байланыстар сипатталады бағдарлау кеңістікте және қанықтығы.

Сутегі байланысын нүктелермен белгілеуге болады: Н ··· O. Сутегімен байланысқан атомның электртерістігі неғұрлым үлкен болса, ал оның өлшемі кішірек болса, соғұрлым сутегі байланысы күшті болады. Ол ең алдымен қосылыстарға тән сутегімен фтор , сондай-ақ оттегі сутегімен , Аздау азотты сутегімен .

Сутектік байланыстар келесі заттардың арасында болады:

— фторид сутегі HF(газ, фторид сутегінің судағы ерітіндісі – фторсутек қышқылы), су H 2 O (бу, мұз, сұйық су):

— аммиак пен органикалық аминдердің ерітіндісі- аммиак пен су молекулалары арасында;

— O-H немесе N-H байланысатын органикалық қосылыстар: спирттер, карбон қышқылдары, аминдер, аминқышқылдары, фенолдар, анилин және оның туындылары, белоктар, көмірсулардың ерітінділері – моносахаридтер мен дисахаридтер.

Сутектік байланыс заттардың физикалық және химиялық қасиеттеріне әсер етеді. Осылайша, молекулалар арасындағы қосымша тартылыс заттардың қайнауын қиындатады. Сутектік байланыстары бар заттар қайнау температурасының аномальды жоғарылауын көрсетеді.

Мысалы Әдетте, молекулалық салмақтың жоғарылауымен заттардың қайнау температурасының жоғарылауы байқалады. Дегенмен, бірқатар заттарда H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Teқайнау нүктелерінің сызықтық өзгерісін байқамаймыз.

Атап айтқанда, ат судың қайнау температурасы әдеттен тыс жоғары - кем емес -61 o C, түзу бізге көрсеткендей, бірақ әлдеқайда көп, +100 o C. Бұл аномалия су молекулалары арасында сутегі байланыстарының болуымен түсіндіріледі. Сондықтан қалыпты жағдайда (0-20 o C) су болады сұйықтықфазалық күй бойынша.

Бос фтор екі атомды молекулалардан тұрады. Химиялық тұрғыдан алғанда фторды бір валентті бейметал ретінде сипаттауға болады, сонымен қатар барлық бейметалдардың ішіндегі ең белсендісі. Бұл бірқатар себептерге байланысты, соның ішінде F 2 молекуласының жеке атомдарға ыдырауының қарапайымдылығы - бұл үшін қажетті энергия тек 159 кДж/моль (O 2 үшін 493 кДж/моль және С үшін 242 кДж/мольге қарсы) 12). Фтор атомдары айтарлықтай электронды жақындыққа ие және салыстырмалы түрде шағын өлшемді. Сондықтан олардың басқа элементтердің атомдарымен валенттік байланыстары басқа металлоидтардың ұқсас байланыстарына қарағанда күштірек болып шығады (мысалы, H-F байланысының энергиясы - 564 кДж/моль, H-O байланысы үшін 460 кДж/моль және 431 кДж/моль. H-C1 байланысы).

F-F байланысы 1,42 А ядролық қашықтықпен сипатталады. Фтордың термиялық диссоциациясы үшін есептеу арқылы келесі мәліметтер алынды:

Негізгі күйдегі фтор атомы сыртқы электрон қабатының құрылымы 2s 2 2p 5 және бір валентті. Бір 2p электронның 3s деңгейіне ауысуымен байланысты үш валентті күйдің қозуы 1225 кДж/моль шығынды қажет етеді және іс жүзінде жүзеге асырылмайды.

Бейтарап фтор атомының электронға жақындығы 339 кДж/моль деп бағаланады. Ион F - тиімді радиусы 1,33 А және гидратация энергиясы 485 кДж/моль сипатталады. Фтордың коваленттік радиусы үшін әдетте 71 pm мәні алынады (яғни, F 2 молекуласындағы ядроаралық қашықтықтың жартысы).

Химиялық байланыс – өз ядросының күш өрісінде болған кем дегенде бір электрон бір уақытта басқа ядроның немесе бірнеше ядролардың күш өрісінде болатын электрондық құбылыс.

Қарапайым заттардың көпшілігі және барлық күрделі заттар (қосыныстар) бір-бірімен белгілі бір жолмен әрекеттесетін атомдардан тұрады. Басқаша айтқанда, атомдар арасында химиялық байланыс орнатылады. Химиялық байланыс түзілген кезде әрқашан энергия бөлінеді, яғни түзілген бөлшектің энергиясы бастапқы бөлшектердің жалпы энергиясынан аз болуы керек.

Электронның бір атомнан екінші атомға ауысуы, нәтижесінде тұрақты электрондық конфигурациялары бар қарама-қарсы зарядталған иондар түзіледі, олардың арасында электростатикалық тартылыс орнатылады, иондық байланыстың ең қарапайым моделі:

X → X + + e - ; Y + e - → Y - ; X+Y-

Иондардың пайда болуы және олардың арасында электростатикалық тартылыс пайда болуы туралы гипотезаны алғаш рет неміс ғалымы В.Коссель (1916) ұсынды.

Байланыстың тағы бір моделі электрондарды екі атоммен бөлісу болып табылады, нәтижесінде тұрақты электрондық конфигурациялар да қалыптасады. Мұндай байланыс коваленттік деп аталады, 1916 жылы американдық ғалым Г.Льюис оның теориясын жасай бастады.

Екі теорияның ортақ нүктесі асыл газдың электрондық конфигурациясымен сәйкес келетін тұрақты электрондық конфигурациясы бар бөлшектердің пайда болуы болды.

Мысалы, литий фторидінің түзілуінде байланыс түзілудің иондық механизмі жүзеге асады. Литий атомы (3 Li 1s 2 2s 1) электронын жоғалтады және гелийдің электронды конфигурациясымен катионға (3 Li + 1s 2) айналады. Фтор (9 F 1s 2 2s 2 2p 5) неонның электрондық конфигурациясы бар анионды (9 F - 1s 2 2s 2 2p 6) құра отырып, электронды қабылдайды. Литий ионы Li+ мен фтор ионы F - арасында электростатикалық тартылыс пайда болады, соның арқасында жаңа қосылыс - литий фториді түзіледі.

Фторид сутегі түзілген кезде сутегі атомының жалғыз электроны (1s) және фтор атомының жұпталмаған электроны (2р) екі ядроның да – сутегі атомының және фтор атомының әрекет ету өрісінде болады. Осылайша, жалпы электронды жұп пайда болады, бұл электрон тығыздығының қайта бөлінуін және максималды электрон тығыздығының пайда болуын білдіреді. Нәтижесінде екі электрон енді сутегі атомының ядросымен (гелий атомының электрондық конфигурациясы), ал сыртқы энергетикалық деңгейдегі сегіз электрон фтор ядросымен (неон атомының электрондық конфигурациясы) байланысты:

Бір электрон жұбы жүзеге асыратын байланыс дара байланыс деп аталады.

Ол элемент таңбаларының арасындағы бір сызықшамен белгіленеді: H-F.

Электронды бір атомнан екінші атомға көшіру (иондық байланыс) немесе электрондарды ортақ пайдалану (коваленттік байланыс) арқылы тұрақты сегіз электронды қабық түзу тенденциясы октет ережесі деп аталады.

Литий ионы мен сутегі атомы үшін екі электронды қабықшалардың түзілуі ерекше жағдай болып табылады.

Дегенмен, бұл ережені сақтамайтын қосылыстар бар. Мысалы, бериллий фторидіндегі бериллий атомының BeF 2 тек төрт электронды қабығы бар; Бор атомына алты электронды қабық тән (нүктелер сыртқы энергия деңгейінің электрондарын көрсетеді):

Сонымен қатар, фосфор (V) хлориді және күкірт (VI) фториді, йод (VII) фториді сияқты қосылыстарда орталық атомдардың электронды қабаттарында сегізден астам электрон болады (фосфор - 10; күкірт - 12; йод - 14):

Көптеген d-элементті қосылыстарда октет ережесі де сақталмайды.

Жоғарыда келтірілген барлық мысалдарда әртүрлі элементтер атомдары арасында химиялық байланыс түзіледі; ол гетероатомды деп аталады. Дегенмен, коваленттік байланыс бірдей атомдар арасында да пайда болуы мүмкін. Мысалы, сутегі молекуласы әрбір сутегі атомының 15 электронын ортақ пайдалану арқылы түзіледі, нәтижесінде әрбір атом екі электронның тұрақты электрондық конфигурациясына ие болады. Октет фтор сияқты басқа қарапайым заттардың молекулаларының түзілуі кезінде пайда болады:

Химиялық байланыстың түзілуі төрт немесе алты электронның әлеуметтенуі арқылы да жүзеге асуы мүмкін. Бірінші жағдайда қос байланыс түзіледі, ол екі жалпыланған жұп электрон, екіншісінде - үштік байланыс (үш жалпыланған электрондық жұп).

Мысалы, N 2 азот молекуласы түзілгенде алты электронның әлеуметтенуінен химиялық байланыс түзіледі: әрбір атомнан үш жұпталмаған р электрон. Сегіз электронды конфигурацияға қол жеткізу үшін үш жалпы электрондық жұп құрылады:

Қос байланыс екі сызықшамен, үштік байланыс үшпен белгіленеді. N 2 азот молекуласын келесідей көрсетуге болады: N≡N.

Бір элемент атомдары түзетін екі атомды молекулаларда максималды электрон тығыздығы ядроаралық сызықтың ортасында орналасады. Атомдар арасында зарядтардың бөлінуі болмағандықтан, коваленттік байланыстың бұл түрі полюссіз деп аталады. Гетероатомды байланыс әрқашан көп немесе аз полярлы болады, өйткені максималды электрон тығыздығы атомдардың біріне қарай ығысады, соның арқасында ол ішінара теріс заряд алады (σ- деп белгіленеді). Электрон тығыздығы максимумы ығысқан атом ішінара оң заряд алады (σ+ деп белгіленеді). Кеңістікте ішінара теріс және ішінара оң зарядтардың орталықтары сәйкес келмейтін электрлік бейтарап бөлшектер диполь деп аталады. Байланыстың полярлығы дипольдік моментпен (μ) өлшенеді, ол зарядтардың шамасына және олардың арасындағы қашықтыққа тура пропорционал.

Күріш. Дипольдің схемалық көрінісі

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

1. Попков В.А., Пузаков С.А. Жалпы химия: оқу құралы. - М.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 б.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [Бірге. 32-35]

1916 жылы молекулалар құрылымының бірінші өте жеңілдетілген теориялары ұсынылды, оларда электронды бейнелер қолданылды: американдық физик-химигі Г.Льюис (1875-1946) және неміс ғалымы В.Коссель теориясы. Льюис теориясы бойынша екі атомды молекулада химиялық байланыстың түзілуіне бірден екі атомның валенттік электрондары қатысады. Сондықтан, мысалы, сутегі молекуласында валенттік жайдың орнына олар химиялық байланыс түзетін электрон жұбын тарта бастады:

Электрондық жұп арқылы түзілетін химиялық байланыс коваленттік байланыс деп аталады. Фторид сутегінің молекуласы келесідей бейнеленген:

Жай заттардың молекулаларының (H2, F2, N2, O2) күрделі заттар молекулаларының (HF, NO, H2O, NH3) айырмашылығы біріншісінде дипольдік момент болмайды, ал екіншісінде болады. Дипольдік момент m зарядтың абсолютті мәні q және қарама-қарсы екі заряд арасындағы қашықтық r көбейтіндісі ретінде анықталады:

Екі атомды молекуланың m дипольдік моментін екі жолмен анықтауға болады. Біріншіден, молекула электрлік бейтарап болғандықтан, Z» молекуласының толық оң заряды белгілі (ол атом ядроларының зарядтарының қосындысына тең: Z» = ZA + ZB). Ядроаралық қашықтықты біле отырып, молекуланың оң зарядының ауырлық центрінің орнын анықтауға болады. Тәжірибеден m молекуланың мәні табылады. Демек, сіз r» - молекуланың оң және толық теріс зарядының ауырлық орталықтары арасындағы қашықтықты таба аласыз:

Екіншіден, химиялық байланысты құрайтын электрон жұбы атомдардың біріне ығысқанда, кейбір артық теріс заряд -q «осы атомда пайда болады, ал екінші атомда заряд + q» пайда болады деп болжауға болады. Атомдар арасындағы қашықтық:

ЖЖ молекуласының дипольдік моменті 6,4×10-30 Кл× м, ядроаралық қашықтық H-F 0,917×10-10 м. q” есебі мынаны береді: q” = 0,4 элементар заряд (яғни электрон заряды). Фтор атомында артық теріс заряд пайда болғандықтан, бұл ЖЖ молекуласында химиялық байланыс түзетін электрон жұбының фтор атомына ауысатынын білдіреді. Мұндай химиялық байланыс ковалентті полярлық байланыс деп аталады. А2 типті молекулалардың дипольдік моменті болмайды. Осы молекулаларды түзетін химиялық байланыстар деп аталады ковалентті полюссіз байланыстар.

Коссель теориясыбелсенді металдар (сілтілік және сілтілі жер) және белсенді бейметалдар (галогендер, оттегі, азот) арқылы түзілетін молекулаларды сипаттау ұсынылды. Металл атомдарының сыртқы валенттік электрондары атом ядросынан ең алыс орналасқан, сондықтан металл атомында салыстырмалы түрде әлсіз ұсталады. Периодтық жүйенің бір қатарында орналасқан химиялық элементтер атомдары үшін солдан оңға қарай жылжыған кезде ядро ​​заряды барлық уақытта артады, ал қосымша электрондар бір электронды қабатта орналасады. Бұл сыртқы электронды қабаттың қысқаруына және электрондардың атомда барған сайын мықтап ұсталуына әкеледі. Демек, MeX молекуласында иондану потенциалына тең энергия шығыны бар металдың әлсіз ұсталған сыртқы валенттік электронын металдық емес атомның валенттік электронды қабығына электрон жақындығына тең энергия бөлінуімен жылжыту мүмкін болады. . Нәтижесінде екі ион түзіледі: Me+ және X-. Бұл иондардың электростатикалық әрекеттесуі химиялық байланыс болып табылады. Бұл байланыс түрі деп аталады иондық.

Егер MeX молекулаларының дипольдік моменттерін жұппен анықтасақ, металл атомынан алынатын заряд бейметалл атомға толық ауыспайды, ал мұндай молекулалардағы химиялық байланыс ковалентті жоғары полярлы байланыс ретінде жақсырақ сипатталады. Оң металл катиондары Me + және металл емес атомдардың теріс аниондары X- әдетте осы заттардың кристалдарының кристалдық торларының орындарында болады. Бірақ бұл жағдайда әрбір оң металл иондары ең алдымен ең жақын бейметалдық аниондармен электростатикалық әсерлеседі, содан кейін металл катиондарымен және т.б. Яғни, иондық кристалдарда химиялық байланыстар делокализацияланады және әрбір ион ақырында алып молекула болып табылатын кристалға түсетін барлық басқа иондармен әрекеттеседі.

Атом ядроларының зарядтары, иондану потенциалдары, электрондардың жақындығы сияқты атомдардың нақты анықталған сипаттамаларымен қатар химияда азырақ анықталған сипаттамалар да қолданылады. Солардың бірі – электртерістілік. Оны ғылымға американ химигі Л.Полинг енгізген. Алдымен алғашқы үш периодтың элементтері үшін бірінші иондану потенциалы және электрондардың жақындығы туралы мәліметтерді қарастырайық.

Иондану потенциалдарының заңдылықтары мен электрондардың жақындығы атомдардың валенттік электрондық қабаттарының құрылымымен толық түсіндіріледі. Оқшауланған азот атомының электронға жақындығы сілтілі металдар атомдарынан әлдеқайда аз, дегенмен азот белсенді бейметал. Молекулаларда басқа химиялық элементтердің атомдарымен әрекеттесу кезінде азот оның белсенді бейметал екенін дәлелдейді. Міне, Л.Полинг химиялық элементтер атомдарының түзілу кезінде электрон жұбын өздеріне қарай ығыстыру қабілеті ретінде «электрондылықты» енгізе отырып, осылай жасауға тырысты. коваленттік полярлық байланыстар. Химиялық элементтердің электртерістілік шкаласын Л.Полинг ұсынған. Ол ерікті өлшемсіз бірліктерде ең жоғары электртерістігін фторға – 4,0, оттегіге – 3,5, хлор мен азотқа – 3,0, бромға – 2,8 жатқызды. Атомдардың электртерістігінің өзгеру сипаты Периодтық жүйеде өрнектелетін заңдарға толық сәйкес келеді. Сондықтан ұғымды пайдалану электртерістілік«Металдар мен бейметалдардың қасиеттерінің өзгеруіндегі периодтық жүйеде көрініс тапқан заңдылықтарды басқа тілге жай ғана аударады.

Қатты күйдегі көптеген металдар дерлік тамаша түзілген кристалдар болып табылады.. Кристаллдағы кристалдық тордың түйіндерінде атомдар немесе оң металл иондары орналасады. Оң иондар түзілген металл атомдарының электрондары кристалдық тордың түйіндері арасындағы кеңістікте электронды газ түрінде болады және барлық атомдар мен иондарға жатады. Олар металдардың тән жылтырлығын, жоғары электр өткізгіштігін және металдардың жылу өткізгіштігін анықтайды. Түр Металл кристалындағы әлеуметтенген электрондармен жүзеге асырылатын химиялық байланыс деп аталадыметаллдық байланыс.

1819 жылы француз ғалымдары П.Дюлонг пен А.Пети кристалдық күйдегі барлық дерлік металдардың молярлық жылу сыйымдылығы 25 Дж/моль болатынын тәжірибе жүзінде анықтады. Енді неліктен бұлай болғанын оңай түсіндіре аламыз. Кристалл торының түйіндеріндегі металдардың атомдары үнемі қозғалыста болады – олар тербелмелі қозғалыстар жасайды. Бұл күрделі қозғалысты үш өзара перпендикуляр жазықтықта үш қарапайым тербелмелі қозғалысқа бөлуге болады. Әрбір тербелмелі қозғалыстың өз энергиясы және температураның жоғарылауына байланысты өзгеру заңы - өзінің жылу сыйымдылығы бар. Атомдардың кез келген тербелмелі қозғалысы үшін жылу сыйымдылығының шекті мәні R – әмбебап газ тұрақтысына тең. Кристалдағы атомдардың үш тәуелсіз тербеліс қозғалысы 3R тең жылу сыйымдылығына сәйкес болады. Металдарды қыздырғанда өте төмен температурадан бастап олардың жылу сыйымдылығы нөлден жоғарылайды. Бөлмеде және одан жоғары температурада металдардың көпшілігінің жылу сыйымдылығы максималды мәніне жетеді - 3R.

Қыздырған кезде металдардың кристалдық торы бұзылып, балқыған күйге өтеді. Әрі қарай қыздырғанда металдар буланып кетеді. Буларда көптеген металдар Me2 молекулалары түрінде болады. Бұл молекулаларда металл атомдары ковалентті полярлы емес байланыстар түзе алады.

Фтор - химиялық элемент (таңба F, атомдық нөмірі 9), галоген тобына жататын бейметалл. Бұл ең белсенді және электртеріс зат. Қалыпты температура мен қысымда фтор молекуласы F 2 формуласымен ақшыл сары болады. Басқа галогенидтер сияқты, молекулалық фтор өте қауіпті және теріге тиген кезде ауыр химиялық күйік тудырады.

Қолданылуы

Фтор және оның қосылыстары, соның ішінде фармацевтикалық, агрохимиялық, жанар-жағармай, тоқыма бұйымдарын өндіру үшін кеңінен қолданылады. әйнек өңдеу үшін қолданылады, ал фтор плазмасы жартылай өткізгіш және басқа материалдарды алу үшін қолданылады. Тіс пастасы мен ауыз судағы F иондарының төмен концентрациясы тіс кариесінің алдын алуға көмектеседі, ал жоғары концентрациялары кейбір инсектицидтерде кездеседі. Көптеген жалпы анестетиктер гидрофторкөміртек туындылары болып табылады. 18 F изотопы позитронды эмиссиялық томография арқылы медициналық бейнелеу үшін позитрондардың көзі болып табылады, ал уран гексафториді уран изотоптарын бөлу және атом электр станциялары үшін өндіру үшін пайдаланылады.

Ашылу тарихы

Құрамында фтор қосылыстары бар минералдар осы химиялық элементті оқшаулаудан көптеген жылдар бұрын белгілі болды. Мысалы, кальций фторидінен тұратын минералды флюоршпатты (немесе флюоритті) 1530 жылы Джордж Агрикола сипаттаған. Ол металдың немесе кеннің балқу температурасын төмендетуге көмектесетін және қажетті металды тазартуға көмектесетін зат ретінде флюс ретінде пайдаланылуы мүмкін екенін байқады. Сондықтан фтор латынша атауын fluere («ағын») сөзінен алды.

1670 жылы шыны үрлеуші ​​Генрих Шванхард шыны қышқылмен өңделген кальций фторидінің (фтор шпаты) әсерінен оюланғанын анықтады. Карл Шееле және көптеген кейінгі зерттеушілер, соның ішінде Хамфри Дэви, Джозеф-Луи Гей-Люссак, Антуан Лавуазье, Луи Тенар, CaF концентрлі күкірт қышқылымен өңдеу арқылы оңай алынатын фтор қышқылымен (HF) тәжірибе жасады.

Ақырында, HF құрамында бұрын белгісіз элемент бар екені белгілі болды. Бірақ оның шамадан тыс реактивтілігіне байланысты бұл затты көптеген жылдар бойы оқшаулау мүмкін болмады. Оны қосылыстардан ажырату қиын емес, сонымен бірге олардың басқа компоненттерімен бірден әрекеттеседі. Фторлы қышқылдан элементарлық фторды бөліп алу өте қауіпті және алғашқы әрекеттер бірнеше ғалымдарды соқыр етіп өлтірді. Бұл адамдар «фторидті шейіттер» деп аталды.

Ашу және өндіру

Ақырында, 1886 жылы француз химигі Анри Муассан балқытылған калий фторидтері мен фтор қышқылының қоспасын электролиздеу арқылы фторды бөліп алды. Осы үшін оған 1906 жылы химия бойынша Нобель сыйлығы берілді. Оның электролиттік тәсілі бүгінгі күні осы химиялық элементтің өнеркәсіптік өндірісі үшін қолданылуын жалғастыруда.

Фтордың алғашқы ауқымды өндірісі Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде басталды. Бұл Манхэттен жобасының бөлігі ретінде атом бомбасын жасау кезеңдерінің бірі үшін қажет болды. Фтор уран гексафторидін (UF 6) алу үшін пайдаланылды, ол өз кезегінде екі изотопты 235 U және 238 U бір-бірінен бөлу үшін пайдаланылды.Қазіргі таңда газ тәрізді UF 6 атомдық энергия үшін байытылған уран өндіру үшін қажет.

Фтордың ең маңызды қасиеттері

Периодтық жүйеде элемент галоген деп аталатын 17-топтың (бұрынғы 7А тобы) жоғарғы жағында орналасқан. Басқа галогендерге хлор, бром, йод және астатин жатады. Сонымен қатар, F оттегі мен неон арасындағы екінші кезеңде.

Таза фтор – бір литр көлемдегі 20 нл концентрациясында кездесетін, тән өткір иісі бар коррозиялық газ (химиялық формуласы F 2). Барлық элементтердің ішіндегі ең реактивті және электртеріс болғандықтан, олардың көпшілігімен оңай қосылыстар түзеді. Фтор өзінің элементтік түрінде болу үшін тым реактивті және көптеген материалдарға, соның ішінде кремнийге жақындығы сонша, оны шыны ыдыстарда дайындау немесе сақтау мүмкін емес. Ылғалды ауада ол сумен әрекеттеседі, кем емес қауіпті фтор қышқылын түзеді.

Фтор, сутегімен әрекеттесе отырып, тіпті төмен температурада және қараңғыда жарылады. Ол сумен қатты әрекеттесіп, фтор қышқылы мен оттегі газын түзеді. Әртүрлі материалдар, соның ішінде майда дисперсті металдар мен шынылар, газ тәрізді фтор ағынында жарқын жалынмен жанады. Сонымен қатар, бұл химиялық элемент асыл газдар криптон, ксенон және радонмен қосылыстар түзеді. Бірақ ол азотпен және оттегімен тікелей әрекеттеспейді.

Фтордың экстремалды белсенділігіне қарамастан, оны қауіпсіз өңдеу және тасымалдау әдістері қазір қол жетімді болды. Элементті болат немесе монель (никельге бай қорытпа) контейнерлерде сақтауға болады, өйткені бұл материалдардың бетінде фторидтер пайда болады, бұл одан әрі реакцияға жол бермейді.

Фторидтер – құрамында фтор теріс зарядты ион (F-) түрінде кейбір оң зарядталған элементтермен қосылатын заттар. Фтордың металдармен қосылыстары ең тұрақты тұздар қатарына жатады. Суда еріген кезде олар иондарға бөлінеді. Фтордың басқа түрлері - және H 2 F + сияқты кешендер.

изотоптар

Бұл галогеннің 14 F-ден 31 F-ге дейінгі көптеген изотоптары бар. Бірақ фтордың изотоптық құрамына олардың біреуі ғана кіреді, 19 F, құрамында 10 нейтрон бар, өйткені ол тұрақты болып табылады. 18 F радиоактивті изотопы позитрондардың құнды көзі болып табылады.

Биологиялық әсер

Организмдегі фтор негізінен сүйектер мен тістерде ион түрінде болады. Миллионға бір бөліктен аз концентрацияда ауыз суды фторлау кариес ауруын айтарлықтай төмендетеді - АҚШ Ұлттық ғылым академиясының Ұлттық зерттеу кеңесінің мәліметтері бойынша. Екінші жағынан, фторидтің шамадан тыс жиналуы флюорозға әкелуі мүмкін, ол ала тістерде көрінеді. Бұл әсер әдетте ауыз судағы осы химиялық элементтің мөлшері 10 ppm концентрациясынан асатын жерлерде байқалады.

Элементтік фтор және фторид тұздары улы болып табылады және оларды өте сақтықпен өңдеу керек. Теріге немесе көзге тиюден сақ болу керек. Терідегі реакция тіндерге тез еніп, сүйектердегі кальциймен әрекеттесіп, оларды тұрақты түрде зақымдайды.

Қоршаған ортадағы фтор

Флюорит минералының жыл сайынғы әлемдік өндірісі шамамен 4 миллион тоннаны құрайды, ал барланған кен орындарының жалпы қуаттылығы 120 миллион тонна шегінде.Бұл пайдалы қазбаны өндірудің негізгі аймақтары Мексика, Қытай және Батыс Еуропа болып табылады.

Фтор табиғатта жер қыртысында кездеседі, оны тау жыныстарында, көмірде және сазда табуға болады. Фторидтер ауаға топырақтың жел эрозиясы арқылы таралады. Фтор жер қыртысындағы 13-ші химиялық элемент - оның мөлшері 950 промилле. Топырақта оның орташа концентрациясы шамамен 330 ppm құрайды. Фторид сутегі өнеркәсіптік жану процестерінің нәтижесінде ауаға шығарылуы мүмкін. Ауадағы фторидтер жерге немесе суға түседі. Фтор өте ұсақ бөлшектермен байланыс түзсе, ол ауада ұзақ уақыт сақталуы мүмкін.

Атмосферада бұл химиялық элементтің 0,6 миллиардтан бір бөлігі тұзды тұман және органикалық хлор қосылыстары түрінде болады. Қалалық жерлерде концентрация миллиардқа 50 бөлікке жетеді.

Қосылымдар

Фтор – органикалық және бейорганикалық қосылыстардың кең ауқымын құрайтын химиялық элемент. Химиктер онымен сутегі атомдарын алмастыра алады, осылайша көптеген жаңа заттар жасай алады. Жоғары реактивті галоген асыл газдармен қосылыстар түзеді. 1962 жылы Нил Бартлетт ксенон гексафтороплатинатын (XePtF6) синтездеді. Сондай-ақ криптон және радон фторидтері алынды. Тағы бір қосылыс – аргон фторгидриді, ол өте төмен температурада ғана тұрақты.

Өнеркәсіптік қолдану

Атомдық және молекулалық күйде фтор жартылай өткізгіштерді, жалпақ панельді дисплейлерді және микроэлектромеханикалық жүйелерді өндіруде плазмалық ою үшін қолданылады. Фторлы қышқыл шамдар мен басқа да бұйымдардағы әйнекті ою үшін қолданылады.

Оның кейбір қосылыстарымен қатар фтор фармацевтикалық препараттарды, агрохимиялық заттарды, жанар-жағар майларды, тоқыма бұйымдарын өндіруде маңызды компонент болып табылады. Химиялық элемент галогенделген алкандарды (галондар) алу үшін қажет, олар өз кезегінде ауаны кондиционерлеу және тоңазытқыш жүйелерінде кеңінен қолданылды. Кейінірек хлорфторкөміртектерді мұндай пайдалануға тыйым салынды, өйткені олар атмосфераның жоғарғы қабатындағы озон қабатының бұзылуына ықпал етеді.

Күкірт гексафториді - парниктік газ ретінде жіктелген өте инертті, улы емес газ. Фторсыз тефлон сияқты төмен үйкеліс пластиктерін өндіру мүмкін емес. Көптеген анестетиктер (мысалы, севофлуран, десфлуран және изофлуран) CFC туындылары болып табылады. Натрий гексафтороалюминаты (криолит) алюминий электролизінде қолданылады.

Фтор қосылыстары, соның ішінде NaF, тіс жегісінің алдын алу үшін тіс пасталарында қолданылады. Бұл заттар суды фторидтеуді қамтамасыз ету үшін қалалық сумен жабдықтауға қосылады, бірақ бұл тәжірибе адам денсаулығына әсер етуіне байланысты даулы болып саналады. Жоғары концентрацияларда NaF инсектицид ретінде, әсіресе тарақанмен күресу үшін қолданылады.

Бұрын фторидтер кендерді азайту және олардың өтімділігін арттыру үшін қолданылған. Фтор – уран гексафторидін өндірудегі маңызды құрамдас бөлігі, оның изотоптарын бөлу үшін қолданылады. 18 F, 110 минуттық радиоактивті изотоп, позитрондарды шығарады және жиі медициналық позитронды эмиссиялық томографияда қолданылады.

Фтордың физикалық қасиеттері

Химиялық элементтің негізгі сипаттамалары келесідей:

• Атомдық массасы 18,9984032 г/моль.
• Электрондық конфигурация 1s 2 2s 2 2p 5 .
• Тотығу дәрежесі -1.
• Тығыздығы 1,7 г/л.
• Балқу температурасы 53,53 К.
• Қайнау температурасы 85,03 К.
• Жылу сыйымдылығы 31,34 Дж/(К моль).

Екі немесе одан да көп атомдардан түзілген химиялық бөлшектер деп аталады молекулалар(нақты немесе шартты формула бірліктерікөп атомды заттар). Молекулалардағы атомдар химиялық байланыста болады.

Химиялық байланыс - бөлшектерді бір-бірімен ұстап тұратын электрлік тартылыс күші. Әрбір химиялық байланыс құрылымдық формулаларсияқты валенттілік сызығы,Мысалы:

H - H (екі сутегі атомы арасындағы байланыс);

H 3 N - H + (аммиак молекуласының азот атомы мен сутегі катионы арасындағы байланыс);

(K +) - (I -) (калий катионы мен йодид ионының арасындағы байланыс).

Химиялық байланыс күрделі бөлшектердің (молекулалардың, күрделі иондардың) электрондық формулаларында әдетте атомдардың ортақ емес электрон жұптарынан айырмашылығы валенттілік сызығымен ауыстырылатын жұп электрондар () арқылы түзіледі, мысалы:

Химиялық байланыс деп аталады ковалентті,егер ол екі атомның электрон жұбының әлеуметтенуінен түзілсе.

F 2 молекуласында фтордың екі атомының да электртерістігі бірдей, сондықтан электрон жұбының иеленуі олар үшін бірдей. Мұндай химиялық байланыс полярлы емес деп аталады, өйткені әрбір фтор атомында болады электрон тығыздығысол сияқты электрондық формуламолекулаларды шартты түрде олардың арасында тең бөлуге болады:

HCl молекуласында химиялық байланыс қазірдің өзінде бар полярлық,хлор атомындағы электрон тығыздығы (электртерістігі жоғары элемент) сутегі атомына қарағанда әлдеқайда жоғары болғандықтан:

Коваленттік байланыс, мысалы, H - H, екі бейтарап атомның электрондарын ортақ пайдалану арқылы түзілуі мүмкін:

H + H > H – H

Бұл байланыс механизмі деп аталады айырбастаунемесе эквивалент.

Басқа механизмге сәйкес, H - H гидрид ионының электрон жұбы сутек катионы H + арқылы әлеуметтенген кезде бірдей коваленттік байланыс H - H туындайды:

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

Бұл жағдайда H + катионы деп аталады қабылдаушыжәне анион H - донорэлектронды жұп. Бұл жағдайда коваленттік байланыстың пайда болу механизмі болады донор-акцептор,немесе үйлестіру.

Жалғыз байланыстар (H - H, F - F, H - CI, H - N) деп аталады a-сілтемелері,олар молекулалардың геометриялық пішінін анықтайды.

Қос және үштік байланыс () құрамында бір?-компонент және бір немесе екі?-компонент болады; Негізгі және шартты түрде бірінші болып жасалған ?-компонент әрқашан?-компоненттерінен күшті.

Химиялық байланыстың физикалық (шын мәнінде өлшенетін) сипаттамалары оның энергиясы, ұзындығы және полярлығы болып табылады.

Химиялық байланыс энергиясы (Е cv) бұл байланыстың түзілуі кезінде бөлінетін және оны бұзуға жұмсалатын жылу. Бірдей атомдар үшін бір байланыс әрқашан болады әлсізеселіктен (қос, үш есе).

Химиялық байланыс ұзындығы (лс) – ядроаралық қашықтық. Бірдей атомдар үшін бір байланыс әрқашан болады ұзағырақеселіктен.

Полярлықбайланыс өлшенеді электрлік дипольдік момент б- диполь ұзындығына (яғни, байланыс ұзындығына) нақты электр зарядының көбейтіндісі (берілген байланыстың атомдары бойынша). Дипольдік момент неғұрлым үлкен болса, соғұрлым байланыстың полярлығы жоғары болады. Коваленттік байланыстағы атомдардағы нақты электр зарядтары элементтердің тотығу дәрежелерінен мәні жағынан әрқашан аз, бірақ олар таңбалары бойынша сәйкес келеді; мысалы, H + I -Cl -I байланысы үшін нақты зарядтар H +0 "17 -Cl -0" 17 (биполярлы бөлшек немесе диполь).

Молекулалардың полярлығыолардың құрамы мен геометриялық пішінімен анықталады.

Полярлы емес (p = O) болады:

а) молекулалар қарапайымзаттар, өйткені оларда тек полярлы емес коваленттік байланыстар бар;

б) көп атомдымолекулалар қиынзаттар, егер олардың геометриялық пішіні симметриялы.

Мысалы, CO 2, BF 3 және CH 4 молекулалары тең (ұзындығы бойынша) байланыс векторларының келесі бағыттарына ие:

Байланыс векторларын қосқанда олардың қосындысы әрқашан жоғалады, ал молекулалар полярлық байланыстарды қамтығанымен, тұтастай алғанда полюссіз болады.

Полярлық (б> O) болады:

A) екі атомдымолекулалар қиынзаттар, өйткені оларда тек полярлық байланыстар бар;

б) көп атомдымолекулалар қиынзаттар, егер олардың құрылымы асимметриялық,яғни, олардың геометриялық пішіні не толық емес, не бұрмаланған, бұл жалпы электрлік дипольдің пайда болуына әкеледі, мысалы, NH 3, H 2 O, HNO 3 және HCN молекулаларында.

NH 4 + , SO 4 2- және NO 3 - сияқты күрделі иондар негізінен диполь бола алмайды, олар тек бір (оң немесе теріс) зарядты алып жүреді.

Иондық байланыскатиондар мен аниондардың электростатикалық тартылуы кезінде пайда болады, мысалы, K + мен I - арасында электрондар жұбының әлеуметтенуі жоқ дерлік. Калий атомында электрон тығыздығы жетіспейді, йод атомында артық болады. Бұл байланыс қарастырылады шектеуковаленттік байланыс жағдайы, өйткені электрондар жұбы іс жүзінде анионның иелігінде болады. Мұндай байланыс типтік металдар мен бейметалдардың (CsF, NaBr, CaO, K 2 S, Li 3 N) және тұздар класының (NaNO 3, K 2 SO 4, CaCO 3) заттарының қосылыстарына көбірек тән. Бөлме жағдайында осы қосылыстардың барлығы жалпы атаумен біріктірілген кристалдық заттар болып табылады иондық кристалдар(катиондар мен аниондардан жасалған кристалдар).

деп аталатын қосылымның басқа түрі бар металлдық байланыс,онда валенттік электрондар металл атомдарымен соншалықты бос ұсталады, олар нақты атомдарға жатпайды.

Сыртқы электрондарсыз қалған металдардың атомдары оң иондарға айналады. Олар қалыптастырады металл кристалдық тор.Әлеуметтенген валенттілік электрондарының жиынтығы ( электронды газ)оң металл иондарын бірге және белгілі бір тор орындарында ұстайды.

Иондық және металдық кристалдардан басқа да бар атомдықЖәне молекулалықкристалдық заттар, олардың торларында сәйкесінше атомдар немесе молекулалар болады. Мысалдар: алмаз және графит – атомдық торлы кристалдар, йод I 2 және көмірқышқыл газы CO 2 (құрғақ мұз) – молекулалық торлы кристалдар.

Химиялық байланыстар тек заттардың молекулаларының ішінде ғана емес, сонымен қатар молекулалар арасында да түзілуі мүмкін, мысалы, сұйық HF, су H 2 O және H 2 O + NH 3 қоспасы үшін:

сутектік байланысқұрамында ең электртеріс элементтердің атомдары бар полярлы молекулалардың электростатикалық тартылу күштерінен пайда болады - F, O, N. Мысалы, сутегі байланыстары HF, H 2 O және NH 3-де бар, бірақ олар HCl-де жоқ, H 2 S және PH 3.

Сутектік байланыстар тұрақсыз және өте оңай үзіледі, мысалы, мұз еріп, су қайнағанда. Бірақ бұл байланыстарды, демек, сутегі байланыстары бар заттардың балқу нүктелерін (5-кесте) және қайнау температураларын үзу үшін кейбір қосымша энергия жұмсалады.

(мысалы, HF және H 2 O) ұқсас заттарға қарағанда айтарлықтай жоғары, бірақ сутегі байланыстары жоқ (мысалы, сәйкесінше HCl және H 2 S).

Көптеген органикалық қосылыстар да сутектік байланыс түзеді; Сутектік байланыс биологиялық процестерде маңызды рөл атқарады.

А бөлігінің тапсырмаларының мысалдары

1. Тек коваленттік байланысы бар заттар

1) SiH 4, Cl 2 O, CaBr 2

2) NF 3, NH 4 Cl, P 2 O 5

3) CH 4 , HNO 3 , Na(CH 3 O)

4) CCl 2 O, I 2, N 2 O

2–4. коваленттік байланыс

2. бойдақ

3. қос

4. үштік

материяда бар

5. Молекулаларда көптеген байланыстар болады

6. Радикалдар деп аталатын бөлшектер

7. Байланыстың бірі иондар жиынындағы донор-акцепторлық механизм арқылы түзіледі

1) SO 4 2-, NH 4 +

2) H 3 O +, NH 4 +

3) PO 4 3-, NO 3 -

4) РН 4 + , SO 3 2-

8. Ең төзімдіЖәне қысқабайланыс – молекуладағы

9. Тек иондық байланысы бар заттар – жиынтықта

2) NH 4 Cl, SiCl 4

10–13. Заттың кристалдық торы

13. Va (OH) 2

1) металл