169338 0
هر اتم تعداد مشخصی الکترون دارد.
هنگام ورود به واکنش های شیمیایی، اتم ها الکترون اهدا می کنند، به دست می آورند یا به اشتراک می گذارند و به پایدارترین پیکربندی الکترونیکی دست می یابند. پیکربندی با کمترین انرژی (مانند اتم های گاز نجیب) پایدارترین است. این الگو "قاعده هشت" نامیده می شود (شکل 1).
برنج. 1.
این قانون برای همه صدق می کند انواع اتصالات. اتصالات الکترونیکی بین اتم‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا ساختارهای پایداری، از ساده‌ترین کریستال‌ها تا بیومولکول‌های پیچیده که در نهایت سیستم‌های زنده را تشکیل می‌دهند، تشکیل دهند. آنها از نظر متابولیسم مداوم با کریستال ها متفاوت هستند. در عین حال، بسیاری از واکنش های شیمیایی بر اساس مکانیسم ها پیش می روند انتقال الکترونیکیکه نقش مهمی در فرآیندهای انرژی در بدن دارند.
پیوند شیمیایی نیرویی است که دو یا چند اتم، یون، مولکول یا هر ترکیبی از اینها را در کنار هم نگه می دارد..
ماهیت پیوند شیمیایی جهانی است: این یک نیروی جاذبه الکترواستاتیکی بین الکترون های با بار منفی و هسته های با بار مثبت است که توسط پیکربندی الکترون های لایه بیرونی اتم ها تعیین می شود. توانایی اتم برای تشکیل پیوندهای شیمیایی نامیده می شود ظرفیت، یا حالت اکسیداسیون. مفهومی از الکترون های ظرفیت- الکترون هایی که پیوندهای شیمیایی تشکیل می دهند، یعنی در بالاترین اوربیتال های انرژی قرار دارند. بر این اساس، پوسته بیرونی اتم حاوی این اوربیتال ها نامیده می شود پوسته ظرفیت. در حال حاضر، نشان دادن وجود پیوند شیمیایی کافی نیست، اما باید نوع آن را مشخص کرد: یونی، کووالانسی، دوقطبی-دوقطبی، فلزی.
اولین نوع اتصال استیونی ارتباط
بر اساس تئوری ظرفیت الکترونیکی لوئیس و کوسل، اتم ها می توانند از دو طریق به پیکربندی الکترونیکی پایدار دست یابند: اول، با از دست دادن الکترون ها، تبدیل شدن کاتیون هاثانیاً، به دست آوردن آنها، تبدیل شدن به آنیون ها. در نتیجه انتقال الکترون، به دلیل نیروی جاذبه الکترواستاتیکی بین یون ها با بارهای دارای علائم مخالف، یک پیوند شیمیایی تشکیل می شود که توسط Kossel نامیده می شود. الکترووالانت"(اکنون نامیده می شود یونی).
در این مورد، آنیون ها و کاتیون ها یک پیکربندی الکترونیکی پایدار با یک پوسته الکترونی بیرونی پر شده تشکیل می دهند. پیوندهای یونی معمولی از کاتیون‌های گروه‌های T و II سیستم تناوبی و آنیون‌های عناصر غیرفلزی گروه‌های VI و VII (به ترتیب 16 و 17 زیر گروه، تشکیل می‌شوند. کالکوژن هاو هالوژن ها). پیوندهای ترکیبات یونی غیر اشباع و غیر جهت دار هستند، بنابراین امکان برهمکنش الکترواستاتیکی با یون های دیگر را حفظ می کنند. در شکل شکل 2 و 3 نمونه هایی از پیوندهای یونی مربوط به مدل کوسل انتقال الکترون را نشان می دهد.
برنج. 2.
برنج. 3.پیوند یونی در یک مولکول نمک خوراکی (NaCl)
در اینجا مناسب است برخی از خواصی را یادآوری کنیم که رفتار مواد در طبیعت را توضیح می دهند، به ویژه این ایده را در نظر می گیرند اسیدهاو دلایل.
محلول های آبی همه این مواد الکترولیت هستند. آنها رنگ متفاوتی را تغییر می دهند شاخص ها. مکانیسم اثر شاخص ها توسط F.V. کشف شد. استوالد. او نشان داد که اندیکاتورها اسیدها یا بازهای ضعیفی هستند که رنگ آنها در حالت های تفکیک نشده و تفکیک شده متفاوت است.
بازها می توانند اسیدها را خنثی کنند. همه بازها در آب محلول نیستند (به عنوان مثال، برخی از ترکیبات آلی که حاوی گروه های OH نیستند نامحلول هستند، به ویژه، تری اتیلامین N(C2H5)3); بازهای محلول نامیده می شوند قلیایی ها.
محلول های آبی اسیدها تحت واکنش های مشخصه ای قرار می گیرند:
الف) با اکسیدهای فلزی - با تشکیل نمک و آب؛
ب) با فلزات - با تشکیل نمک و هیدروژن.
ج) با کربنات ها - با تشکیل نمک، CO 2 و ن 2 O.
خواص اسیدها و بازها توسط چندین نظریه توصیف شده است. مطابق با نظریه S.A. آرنیوس، اسید ماده ای است که برای تشکیل یون تجزیه می شود ن+ ، در حالی که پایه یون ها را تشکیل می دهد او- . این نظریه وجود بازهای آلی که گروه هیدروکسیل ندارند را در نظر نمی گیرد.
مطابق با پروتونبر اساس تئوری برونستد و لوری، اسید ماده ای است حاوی مولکول ها یا یون هایی که پروتون اهدا می کنند. اهدا کنندگانپروتون ها) و باز ماده ای متشکل از مولکول ها یا یون هایی است که پروتون ها را می پذیرند. پذیرندگانپروتون ها). توجه داشته باشید که در محلول های آبی، یون های هیدروژن به صورت هیدراته، یعنی به صورت یون هیدرونیوم وجود دارند. H3O+ . این تئوری واکنش‌هایی را نه تنها با آب و یون‌های هیدروکسید، بلکه واکنش‌هایی را که در غیاب یک حلال یا با یک حلال غیرآبی انجام می‌شود، توصیف می‌کند.
به عنوان مثال، در واکنش بین آمونیاک N.H. 3 (باز ضعیف) و کلرید هیدروژن در فاز گاز، کلرید آمونیوم جامد تشکیل می شود و در مخلوط تعادلی دو ماده همیشه 4 ذره وجود دارد که دو ذره آن اسید و دو ذره دیگر باز هستند:
این مخلوط تعادلی از دو جفت اسیدها و بازهای مزدوج تشکیل شده است:
1)N.H. 4+ و N.H. 3
2) HClو Cl ‑
در اینجا، در هر جفت مزدوج، اسید و باز یک پروتون با هم تفاوت دارند. هر اسید یک باز مزدوج دارد. اسید قوی باز مزدوج ضعیفی دارد و اسید ضعیف باز مزدوج قوی دارد.
نظریه Brønsted-Lowry به توضیح نقش منحصر به فرد آب برای حیات زیست کره کمک می کند. آب، بسته به ماده ای که با آن تعامل دارد، می تواند خواص اسید یا باز را نشان دهد. به عنوان مثال، در واکنش با محلول های آبی اسید استیک، آب یک باز و در واکنش با محلول های آبی آمونیاک، یک اسید است.
1) CH 3 COOH + H2O ↔ H3O + + CH 3 COO- . در اینجا، یک مولکول اسید استیک یک پروتون را به یک مولکول آب اهدا می کند.
2) NH 3 + H2O ↔ NH 4 + + او- . در اینجا یک مولکول آمونیاک یک پروتون از مولکول آب می پذیرد.
بنابراین، آب می تواند دو جفت مزدوج را تشکیل دهد:
1) H2O(اسید) و او- (پایه مزدوج)
2) H 3 O+ (اسید) و H2O(پایه مزدوج).
در حالت اول آب یک پروتون اهدا می کند و در حالت دوم آن را می پذیرد.
این خاصیت نامیده می شود آمفی پروتونیسم. موادی که می توانند به عنوان اسید و باز واکنش نشان دهند نامیده می شوند آمفوتریک. چنین موادی اغلب در طبیعت زنده یافت می شوند. به عنوان مثال، اسیدهای آمینه می توانند با اسیدها و بازها نمک تشکیل دهند. بنابراین، پپتیدها به راحتی با یون های فلزی موجود ترکیبات هماهنگی را تشکیل می دهند.
بنابراین، یک ویژگی مشخصه پیوند یونی حرکت کامل الکترون های پیوند به یکی از هسته ها است. این بدان معنی است که بین یون ها منطقه ای وجود دارد که چگالی الکترون تقریباً صفر است.
نوع دوم اتصال استکووالانسی ارتباط
اتم ها می توانند با به اشتراک گذاشتن الکترون ها، پیکربندی های الکترونیکی پایداری را تشکیل دهند.
چنین پیوندی زمانی ایجاد می شود که یک جفت الکترون در یک زمان به اشتراک گذاشته شود از همهاتم در این حالت، الکترون های پیوند مشترک به طور مساوی بین اتم ها توزیع می شوند. نمونه هایی از پیوندهای کووالانسی عبارتند از هم هسته ایدو اتمی مولکول های H 2 , ن 2 , اف 2. همین نوع اتصال در آلوتروپ ها یافت می شود O 2 و ازن O 3 و برای یک مولکول چند اتمی اس 8 و همچنین مولکول های هترونهسته ایهیدروژن کلرید HCl، دی اکسید کربن CO 2، متان CH 4، اتانول با 2 ن 5 اوهگزا فلوراید گوگرد SF 6، استیلن با 2 ن 2. همه این مولکول ها الکترون های مشابهی دارند و پیوندهای آنها اشباع شده و به همان طریق هدایت می شوند (شکل 4).
برای زیست شناسان مهم است که پیوندهای دوگانه و سه گانه شعاع اتمی کووالانسی را در مقایسه با پیوند منفرد کاهش دهند.
برنج. 4.پیوند کووالانسی در یک مولکول Cl 2.
انواع پیوندهای یونی و کووالانسی دو مورد شدید از بسیاری از انواع پیوندهای شیمیایی موجود هستند و در عمل بیشتر پیوندها میانی هستند.
ترکیبات دو عنصر که در انتهای مخالف دوره های یکسان یا متفاوت سیستم تناوبی قرار دارند، عمدتاً پیوندهای یونی را تشکیل می دهند. همانطور که عناصر در یک دوره به هم نزدیکتر می شوند، ماهیت یونی ترکیبات آنها کاهش می یابد و ویژگی کووالانسی افزایش می یابد. به عنوان مثال، هالیدها و اکسیدهای عناصر در سمت چپ جدول تناوبی پیوندهای یونی را تشکیل می دهند. NaCl، AgBr، BaSO4، CaCO 3، KNO 3، CaO، NaOHو همان ترکیبات عناصر سمت راست جدول کووالانسی هستند ( H 2 O، CO 2، NH 3، NO 2، CH 4، فنل C6H5OH، گلوکز C 6 H 12 O 6، اتانول C 2 H 5 OH).
پیوند کووالانسی به نوبه خود یک اصلاح دیگر دارد.
در یون‌های چند اتمی و در مولکول‌های بیولوژیکی پیچیده، هر دو الکترون فقط می‌توانند از آن بیرون بیایند یکیاتم نامیده می شود اهدا کنندهجفت الکترون اتمی که این جفت الکترون را با یک دهنده تقسیم می کند نامیده می شود پذیرندهجفت الکترون این نوع پیوند کووالانسی نامیده می شود هماهنگی (اهداکننده-پذیرنده, یاداتیو) ارتباط(شکل 5). این نوع پیوند برای زیست شناسی و پزشکی بسیار مهم است، زیرا شیمی عناصر d که برای متابولیسم مهم هستند تا حد زیادی توسط پیوندهای هماهنگی توصیف می شود.
شکل. 5.
به عنوان یک قاعده، در یک ترکیب پیچیده، اتم فلز به عنوان پذیرنده یک جفت الکترون عمل می کند. برعکس، در پیوندهای یونی و کووالانسی اتم فلز یک دهنده الکترون است.
ماهیت پیوند کووالانسی و انواع آن - پیوند هماهنگی - را می توان با کمک نظریه دیگری درباره اسیدها و بازها که توسط GN ارائه شده است روشن کرد. لوئیس او تا حدودی مفهوم معنایی اصطلاحات «اسید» و «باز» را طبق نظریه برونستد-لوری گسترش داد. تئوری لوئیس ماهیت تشکیل یون های پیچیده و مشارکت مواد در واکنش های جانشینی هسته دوست، یعنی در تشکیل CS را توضیح می دهد.
به گفته لوئیس، اسید ماده ای است که با پذیرش یک جفت الکترون از یک باز، قادر به تشکیل پیوند کووالانسی است. باز لوئیس ماده ای است که دارای یک جفت الکترون تک است که با اهدای الکترون، پیوند کووالانسی با اسید لوئیس ایجاد می کند.
یعنی تئوری لوئیس دامنه واکنش‌های اسید-باز را به واکنش‌هایی که پروتون‌ها اصلاً در آنها شرکت نمی‌کنند نیز گسترش می‌دهد. علاوه بر این، طبق این نظریه، خود پروتون نیز یک اسید است، زیرا قادر به پذیرش یک جفت الکترون است.
بنابراین طبق این نظریه کاتیونها اسیدهای لوئیس و آنیونها بازهای لوئیس هستند. یک مثال می تواند واکنش های زیر باشد:
در بالا ذکر شد که تقسیم مواد به یونی و کووالانسی نسبی است، زیرا انتقال کامل الکترون از اتم‌های فلز به اتم‌های گیرنده در مولکول‌های کووالانسی اتفاق نمی‌افتد. در ترکیبات دارای پیوند یونی، هر یون در میدان الکتریکی یون‌های دارای علامت مخالف قرار دارد، بنابراین آنها متقابلاً قطبی شده‌اند و پوسته‌های آنها تغییر شکل می‌دهند.
قطبی پذیریتوسط ساختار الکترونیکی، بار و اندازه یون تعیین می شود. برای آنیون ها بیشتر از کاتیون ها است. بالاترین قطبش پذیری در بین کاتیون ها برای کاتیون های با بار بیشتر و اندازه کوچکتر است، به عنوان مثال، Hg 2+، Cd 2+، Pb 2+، Al 3+، Tl 3+. دارای اثر قطبی قوی است ن+ . از آنجایی که تأثیر پلاریزاسیون یونی دو طرفه است، به طور قابل توجهی خواص ترکیبات تشکیل شده را تغییر می دهد.
نوع سوم اتصال استدوقطبی-دوقطبی ارتباط
علاوه بر انواع ارتباطات ذکر شده، دوقطبی-دوقطبی نیز وجود دارد بین مولکولیفعل و انفعالات، همچنین نامیده می شود واندروالس .
قدرت این برهمکنش ها به ماهیت مولکول ها بستگی دارد.
سه نوع برهمکنش وجود دارد: دوقطبی دائمی - دوقطبی دائمی ( دوقطبی-دوقطبیجاذبه)؛ دوقطبی دائمی - دوقطبی القا شده ( القاءجاذبه)؛ دوقطبی آنی - دوقطبی القایی ( پراکندهجاذبه یا نیروهای لندن. برنج. 6).
برنج. 6.
فقط مولکول هایی با پیوند کووالانسی قطبی دارای گشتاور دوقطبی-دوقطبی ( HCl، NH 3، SO 2، H 2 O، C 6 H 5 Cl، و استحکام باند 1-2 است دبایا(1D = 3.338 × 10-30 کولن متر - C × m).
در بیوشیمی، نوع دیگری از اتصال وجود دارد - هیدروژن اتصال که یک مورد محدود کننده است دوقطبی-دوقطبیجاذبه این پیوند از جاذبه بین یک اتم هیدروژن و یک اتم الکترونگاتیو کوچک، اغلب اکسیژن، فلوئور و نیتروژن تشکیل می شود. با اتم های بزرگی که الکترونگاتیوی مشابه دارند (مانند کلر و گوگرد)، پیوند هیدروژنی بسیار ضعیف تر است. اتم هیدروژن با یک ویژگی مهم متمایز می شود: هنگامی که الکترون های پیوندی کنار می روند، هسته آن - پروتون - در معرض دید قرار می گیرد و دیگر توسط الکترون ها محافظت نمی شود.
بنابراین، اتم به یک دوقطبی بزرگ تبدیل می شود.
یک پیوند هیدروژنی، بر خلاف پیوند واندروالسی، نه تنها در طول فعل و انفعالات بین مولکولی، بلکه در یک مولکول نیز تشکیل می شود. درون مولکولیپیوند هیدروژنی. پیوندهای هیدروژنی نقش مهمی در بیوشیمی ایفا می کنند، به عنوان مثال، برای تثبیت ساختار پروتئین ها به شکل یک مارپیچ a، یا برای تشکیل یک مارپیچ دوگانه از DNA (شکل 7).
شکل 7.
پیوندهای هیدروژن و واندروالس بسیار ضعیف تر از پیوندهای یونی، کووالانسی و هماهنگی هستند. انرژی پیوندهای بین مولکولی در جدول نشان داده شده است. 1.
میز 1.انرژی نیروهای بین مولکولی
توجه داشته باشید: درجه برهمکنش های بین مولکولی توسط آنتالپی ذوب و تبخیر (جوش) منعکس می شود. ترکیبات یونی برای جداسازی یونها به انرژی بیشتری نسبت به جداسازی مولکولها نیاز دارند. آنتالپی ذوب ترکیبات یونی بسیار بیشتر از ترکیبات مولکولی است.
نوع چهارم اتصال استاتصال فلزی
سرانجام، نوع دیگری از پیوندهای بین مولکولی وجود دارد - فلز: اتصال یون های مثبت یک شبکه فلزی با الکترون های آزاد. این نوع اتصال در اشیاء بیولوژیکی رخ نمی دهد.
از بررسی مختصر انواع پیوندها، یک جزئیات روشن می شود: یک پارامتر مهم اتم یا یون فلز - دهنده الکترون، و همچنین اتم - گیرنده الکترون، آن است. اندازه.
بدون پرداختن به جزئیات، توجه می کنیم که شعاع کووالانسی اتم ها، شعاع یونی فلزات و شعاع واندروالس مولکول های برهم کنش با افزایش عدد اتمی آنها در گروه های جدول تناوبی افزایش می یابد. در این مورد، مقادیر شعاع یونی کوچکترین و شعاعهای واندروالس بزرگترین هستند. به عنوان یک قاعده، هنگام حرکت به سمت پایین گروه، شعاع همه عناصر، هم کووالانسی و هم واندروالس افزایش می یابد.
بیشترین اهمیت را برای زیست شناسان و پزشکان دارند هماهنگی(اهدا کننده - پذیرنده) پیوندهای در نظر گرفته شده توسط شیمی هماهنگی.
بیوانارگانیک پزشکی گ.ک. باراشکوف
پیوند شیمیایی.
تمرینات
1. نوع پیوند شیمیایی در مواد زیر را تعیین کنید:
ماده | کلرید فسفر | اسید سولفوریک | |||
نوع ارتباط | |||||
ماده | اکسید باریم | ||||
نوع ارتباط |
2. اهمیت دادن موادی که در آن بین مولکول هاوجود دارد پیوند هیدروژنی:
دی اکسید گوگرد؛ یخ؛ ازن؛ اتانول؛ اتیلن؛ استیک اسید؛ هیدروژن فلوراید
3. چگونه تأثیر می گذارند طول پیوند، قدرت و قطبیت- شعاع اتمی، الکترونگاتیوی آنها، تعدد پیوند؟
آ) هر چه شعاع بزرگتر باشد اتم هایی که یک پیوند تشکیل می دهند، بنابراین طول پیوند _______
ب) هر چه تعدد بیشتر باشد (تک، دو یا سه گانه) اوراق قرضه، بنابراین آن است استحکام - قدرت ____________________
V) هر چه اختلاف الکترونگاتیوی بیشتر باشد بین دو اتم، قطبیت پیوند ____________
4. مقایسه کنید طول، قدرت و قطبیت پیوندها در مولکول ها:
الف) طول پیوند: HCl ___HBr
ب) استحکام پیوند PH3_______NH3
ج) قطبیت پیوند CCl4 ______CH4
د) استحکام باند: N2 _______O2
ه) طول پیوند بین اتم های کربن در اتیلن و استیلن: __________
و) قطبیت پیوندها در NH3_________H2O
تست ها A4. پیوند شیمیایی.
1. ظرفیت یک اتم است
1) تعداد پیوندهای شیمیایی تشکیل شده توسط یک اتم معین در یک ترکیب
2) حالت اکسیداسیون اتم
3) تعداد الکترون های داده شده یا دریافت شده
4) تعداد الکترون های از دست رفته برای به دست آوردن پیکربندی الکترونی نزدیکترین گاز بی اثر
الف- هنگامی که پیوند شیمیایی تشکیل می شود، انرژی همیشه آزاد می شود
ب- انرژی یک پیوند دوگانه کمتر از یک پیوند منفرد است.
1) فقط الف درست است 2) فقط ب درست است 3) هر دو قضاوت صحیح هستند 4) هر دو قضاوت نادرست هستند
3. در موادی که از ترکیب به وجود می آیند همساناتم ها، پیوند شیمیایی
1) یونی 2) قطبی کووالانسی 3) هیدروژن 4) کووالانسی غیرقطبی
4. ترکیبات با پیوند کووالانسی قطبی و کووالانسی غیرقطبی به ترتیب هستند
1) آب و سولفید هیدروژن 2) برومید پتاسیم و نیتروژن
5. به دلیل جفت الکترون مشترک، یک پیوند شیمیایی در ترکیب تشکیل می شود
1) KI 2) HBr 3) Li2O 4) NaBr
6. یک جفت از مواد را انتخاب کنید که در آن همه پیوندهای کووالانسی باشند:
1) NaCl، HCl 2) CO2، BaO 3) CH3Cl، CH3Na 4) SO2، NO2
7. ماده ای با پیوند کووالانسی قطبی دارای فرمول است
1) KCl 2) HBr 3) P4 4) CaCl2
8. ترکیب با پیوند شیمیایی یونی
1) کلرید فسفر 2) برومید پتاسیم 3) اکسید نیتروژن (II) 4) باریم
9. در آمونیاک و کلرید باریم به ترتیب پیوند شیمیایی است
1) قطبی یونی و کووالانسی 2) غیرقطبی کووالانسی و یونی 3) قطبی کووالانسی و یونی 4) کووالانسی غیرقطبی و فلزی
10. مواد با پیوند قطبی کووالانسی هستند
1) اکسید گوگرد (IV) 2) اکسیژن 3) هیدرید کلسیم 4) الماس
11. کدام سری موادی را فهرست می کند که فقط پیوندهای کووالانسی قطبی دارند:
1) CH4 H2 Cl2 2) NH3 HBr CO2 3) PCl3 KCl CCl4 4) H2S SO2 LiF
12. کدام سری موادی را که فقط دارای پیوند یونی هستند فهرست می کند:
1) F2O LiF SF4 2) PCl3 NaCl CO2 3) KF Li2O BaCl2 4) CaF2 CH4 CCl4
13. ترکیبی با پیوند یونی تشکیل می شود هنگام تعامل
1) CH4 و O2 2) NH3 و HCl 3) C2H6 و HNO3 4) SO3 و H2O
14- در کدام ماده همه پیوندهای شیمیایی کووالانسی غیرقطبی هستند؟
1) الماس 2) مونوکسید کربن (IV) 3) طلا 4) متان
15. ارتباط بین عناصر با شماره سریال 15 و 53 ایجاد شده است
1) یونی 2) فلز
3) کووالانسی غیرقطبی 4) کووالانسی قطبی
16. پیوند هیدروژنیتشکیل می شود بینمولکول ها
1) اتان 2) بنزن 3) هیدروژن 4) اتانول
17. حاوی چه ماده ای است پیوند های هیدروژنی?
1) سولفید هیدروژن 2) یخ 3) هیدروژن برومید 4) بنزن
18. کدام ماده حاوی پیوندهای شیمیایی یونی و کووالانسی است؟
1) کلرید سدیم 2) کلرید هیدروژن 3) سولفات سدیم 4) اسید فسفریک
19. پیوند شیمیایی موجود در مولکول دارای ویژگی یونی بارزتری است
1) لیتیوم بروماید 2) کلرید مس 3) کاربید کلسیم 4) فلوراید پتاسیم
20. سه جفت الکترون مشترک در مولکول 1) نیتروژن 2) سولفید هیدروژن 3) متان 4) کلر پیوند کووالانسی تشکیل می دهند.
21. چند الکترون در تشکیل پیوندهای شیمیایی در یک مولکول آب نقش دارند؟4) 18
22. مولکول دارای چهار پیوند کووالانسی است: 1) CO2 2) C2H4 3) P4 4) C3H4
23. تعداد پیوندهای مولکول ها به صورت متوالی افزایش می یابد
1) CHCl3، CH4 2) CH4، SO3 3) CO2، CH4 4) SO2، NH3
24. پیوند کووالانسی بین اتم ها در چه ترکیبی ایجاد می شود؟ توسط مکانیسم دهنده-پذیرنده? 1) KCl 2) CCl4 3) NH4Cl 4) CaCl2
25- کدام یک از مولکول های زیر برای تجزیه به اتم به کمترین انرژی نیاز دارد؟ 1) HI 2) H2 3) O2 4) CO
26. مولکولی را که انرژی اتصال در آن بالاتر است را مشخص کنید:
1) N≡N 2) H-H 3) O=O 4) H-F
27. مولکولی که پیوند شیمیایی در آن قوی ترین است را مشخص کنید:
1) HF 2) HCl 3) HBr 4) HI
28. یک سری را نشان دهید که با افزایش طول پیوند شیمیایی مشخص می شود
1)O2، N2، F2، Cl2 2)N2، O2، F2، Cl2 3)F2، N2، O2، Cl2 4)N2، O2، Cl2، F2
29. طول پیوند E-O در سری افزایش می یابد
1) اکسید سیلیکون (IV)، اکسید کربن (IV)
2) اکسید گوگرد (IV)، اکسید تلوریوم (IV).
3) اکسید استرانسیوم، اکسید بریلیم
4) اکسید گوگرد (IV)، مونوکسید کربن (IV)
30. در سری CH4 – SiH4 رخ می دهد افزایش دادن
1) استحکام پیوند 2) خواص اکسیداتیو
3) طول پیوند 4) قطبیت پیوند
31. مولکول ها به ترتیب افزایش قطبیت پیوندها در چه ردیفی قرار گرفته اند؟
1) HF، HCl، HBr 2) H2Se، H2S، H2O 3) NH3، PH3، AsH3 4) CO2، CS2، CSe2
32. قطبی ترین پیوند کووالانسی در یک مولکول است:
1) CH4 2) CF4 3) CCl4 4) CBr4
33. سری هایی را که در آن قطبیت افزایش می یابد را مشخص کنید:
1) AgF، F2، HF 2) Cl2، HCl، NaCl 3) CuO، CO، O2 4) KBr، NaCl، KF
پیوند شیمیایی کووالانسی، انواع و مکانیسم های تشکیل آن. ویژگی های پیوندهای کووالانسی (قطبیت و انرژی پیوند). پیوند یونی. اتصال فلزی. پیوند هیدروژنی.
1. در آمونیاک و کلرید باریم به ترتیب پیوند شیمیایی است
1) قطبی یونی و کووالانسی
2) کووالانسی قطبی و یونی
3) کووالانسی غیرقطبی و فلزی
4) کووالانسی غیرقطبی و یونی
2. موادی که فقط دارای پیوند یونی هستند در سری زیر فهرست شده اند:
1) F2، CCl4، KS1
2) NaBr، Na2O، KI
3. ترکیبی با پیوند یونی در اثر متقابل تشکیل می شود
3) C2H6 و HNO3
4- در کدام سری همه مواد پیوند کووالانسی قطبی دارند؟
1) HCl، NaCl. Cl2
4) NaBr. HBr. CO
5. فرمول موادی که فقط قطبی کووالانسی دارند در کدام سری هستند
1) C12، NO2، HC1
6. پیوند غیرقطبی کووالانسی مشخصه است
1) C12 2) SO3 3) CO 4) SiO2
7. ماده ای با پیوند کووالانسی قطبی است
1) C12 2) NaBr 3) H2S 4) MgCl2
8. ماده ای با پیوند کووالانسی است
1) CaC12 2) MgS 3) H2S 4) NaBr
9. ماده ای با پیوند غیرقطبی کووالانسی دارای فرمول است
1) NH3 2) Cu 3) H2S 4) I2
10. مواد با پیوند کووالانسی غیر قطبی هستند
1) آب و الماس
2) هیدروژن و کلر
3) مس و نیتروژن
4) برم و متان
11. یک پیوند شیمیایی بین اتم ها با الکترونگاتیوی نسبی یکسان تشکیل می شود
2) قطبی کووالانسی
3) کووالانسی غیرقطبی
4) هیدروژن
12. پیوندهای قطبی کووالانسی مشخصه است
1) KC1 2) HBr 3) P4 4) CaCl2
13. یک عنصر شیمیایی که در اتم آن الکترون ها در بین لایه ها به صورت زیر توزیع شده اند: 2، 8، 8، 2 با هیدروژن پیوند شیمیایی ایجاد می کند.
1) قطبی کووالانسی
2) کووالانسی غیرقطبی
4) فلز
14- پیوند بین اتم های کربن در مولکول کدام ماده بیشترین طول را دارد؟
1) استیلن 2) اتان 3) اتن 4) بنزن
15. سه جفت الکترون مشترک یک پیوند کووالانسی در یک مولکول تشکیل می دهند
2) سولفید هیدروژن
16. پیوندهای هیدروژنی بین مولکول ها تشکیل می شود
1) دی متیل اتر
2) متانول
3) اتیلن
4) اتیل استات
17. قطبیت پیوند بیشتر در مولکول مشخص است
1) HI 2) HC1 3) HF 4) NVg
18. مواد با پیوند کووالانسی غیر قطبی هستند
1) آب و الماس
2) هیدروژن و کلر
3) مس و نیتروژن
4) برم و متان
19. پیوند هیدروژنی برای ماده معمولی نیست
1) H2O 2) CH4 3) NH3 4) CH3OH
20. پیوند قطبی کووالانسی مشخصه هر یک از دو ماده ای است که فرمول آنها می باشد
2) CO2 و K2O
4) CS2 و RS15
21. ضعیف ترین پیوند شیمیایی در یک مولکول
1) فلوئور 2) کلر 3) برم 4) ید
22. کدام ماده دارای طولانی ترین پیوند شیمیایی در مولکول خود است؟
1) فلوئور 2) کلر 3) برم 4) ید
23. هر یک از مواد نشان داده شده در سری دارای پیوندهای کووالانسی است:
1) C4H10، NO2، NaCl
2) CO، CuO، CH3Cl
4) C6H5NO2، F2، CC14
24. هر یک از مواد نشان داده شده در سری دارای پیوند کووالانسی است:
1) CaO، C3H6، S8
2) Fe. NaNO3، CO
3) N2، CuCO3، K2S
4) C6H5N02، SO2، CHC13
25. هر یک از مواد نشان داده شده در سری دارای پیوند کووالانسی است:
1) C3H4، NO، Na2O
2) CO، CH3C1، PBr3
3) Р2Оз، NaHSO4، مس
4) C6H5NO2، NaF، CC14
26. هر یک از مواد نشان داده شده در سری دارای پیوندهای کووالانسی است:
1) C3Ha، NO2، NaF
2) KS1، CH3Cl، C6H12O6
3) P2O5، NaHSO4، Ba
4) C2H5NH2، P4، CH3OH
27. قطبیت پیوند بیشتر در مولکول ها مشخص است
1) سولفید هیدروژن
3) فسفین
4) کلرید هیدروژن
28. پیوندهای شیمیایی در مولکول کدام ماده قوی ترین هستند؟
29. در بین مواد NH4Cl، CsCl، NaNO3، PH3، HNO3 - تعداد ترکیبات دارای پیوند یونی برابر است.
30. در بین مواد (NH4)2SO4، Na2SO4، CaI2، I2، CO2 - تعداد ترکیبات با پیوند کووالانسی برابر است.
پاسخ ها: 1-2، 2-2، 3-4، 4-3، 5-4، 6-1، 7-3، 8-3، 9-4، 10-2، 11-3، 12-2، 13-3، 14-2، 15-1، 16-2، 17-3، 18-2، 19-2، 20-4، 21-4، 22-4، 23-4، 24-4، 25- 2، 26-4، 27-4، 28-1، 29-3، 30-4
ویژگی های پیوندهای شیمیایی
دکترین پیوندهای شیمیایی اساس تمام شیمی نظری را تشکیل می دهد. پیوند شیمیایی به عنوان برهمکنش اتم ها که آنها را به مولکول ها، یون ها، رادیکال ها و کریستال ها متصل می کند، درک می شود. چهار نوع پیوند شیمیایی وجود دارد: یونی، کووالانسی، فلزی و هیدروژنی. انواع مختلفی از پیوندها را می توان در مواد مشابه یافت.
1. در بازها: بین اتم های اکسیژن و هیدروژن در گروه های هیدروکسو پیوند کووالانسی قطبی و بین فلز و گروه هیدروکسو یونی است.
2. در نمک های اسیدهای حاوی اکسیژن: بین اتم غیر فلز و اکسیژن باقیمانده اسیدی - قطبی کووالانسی و بین فلز و باقی مانده اسیدی - یونی.
3. در نمک های آمونیوم، متیل آمونیوم و غیره، بین اتم های نیتروژن و هیدروژن یک کووالانسی قطبی و بین یون های آمونیوم یا متیل آمونیوم و باقی مانده اسید - یونی وجود دارد.
4. در پراکسیدهای فلزی (مثلاً Na 2 O 2) پیوند بین اتم های اکسیژن کووالانسی، غیرقطبی و بین فلز و اکسیژن یونی و غیره است.
دلیل وحدت انواع و انواع پیوندهای شیمیایی ماهیت شیمیایی یکسان آنها - برهمکنش الکترون-هسته ای است. تشکیل یک پیوند شیمیایی در هر صورت نتیجه برهمکنش الکترون-هسته ای اتم ها است که با آزاد شدن انرژی همراه است.
روشهای تشکیل پیوند کووالانسی
پیوند شیمیایی کووالانسیپیوندی است که بین اتم ها به دلیل تشکیل جفت های الکترون مشترک ایجاد می شود.
ترکیبات کووالانسی معمولاً گازها، مایعات یا جامدات نسبتاً کم ذوب هستند. یکی از استثناهای نادر الماس است که در دمای بالای 3500 درجه سانتیگراد ذوب می شود. این با ساختار الماس توضیح داده می شود که یک شبکه پیوسته از اتم های کربن با پیوند کووالانسی است و نه مجموعه ای از مولکول های منفرد. در واقع، هر کریستال الماس، صرف نظر از اندازه آن، یک مولکول عظیم است.
پیوند کووالانسی زمانی اتفاق می افتد که الکترون های دو اتم غیرفلز با هم ترکیب شوند. ساختار حاصل را مولکول می نامند.
مکانیسم شکل گیری چنین پیوندی می تواند مبادله یا دهنده-پذیرنده باشد.
در بیشتر موارد، دو اتم با پیوند کووالانسی دارای الکترونگاتیوی متفاوت هستند و الکترون های مشترک به طور مساوی به دو اتم تعلق ندارند. بیشتر اوقات آنها به یک اتم نزدیکتر از اتم دیگر هستند. برای مثال، در یک مولکول کلرید هیدروژن، الکترون‌هایی که پیوند کووالانسی تشکیل می‌دهند به اتم کلر نزدیکتر هستند، زیرا الکترونگاتیوی آن بالاتر از هیدروژن است. با این حال، تفاوت در توانایی جذب الکترون به اندازه کافی بزرگ نیست تا انتقال کامل الکترون از اتم هیدروژن به اتم کلر انجام شود. بنابراین، پیوند بین اتم های هیدروژن و کلر را می توان به عنوان تلاقی بین یک پیوند یونی (انتقال کامل الکترون) و یک پیوند کووالانسی غیرقطبی (آرایش متقارن یک جفت الکترون بین دو اتم) در نظر گرفت. بار جزئی اتم ها با حرف یونانی δ نشان داده می شود. به چنین پیوندی پیوند کووالانسی قطبی گفته می شود و مولکول کلرید هیدروژن قطبی است، یعنی دارای یک انتهای بار مثبت (اتم هیدروژن) و یک انتهای بار منفی (اتم کلر) است.
1. مکانیسم تبادل زمانی عمل می کند که اتم ها با ترکیب الکترون های جفت نشده جفت های الکترون مشترک را تشکیل می دهند.
1) H 2 - هیدروژن.
این پیوند به دلیل تشکیل یک جفت الکترون مشترک توسط الکترون های s اتم های هیدروژن (اوربیتال های s همپوشانی) ایجاد می شود.
2) HCl - کلرید هیدروژن.
پیوند به دلیل تشکیل یک جفت الکترونی مشترک از الکترون‌های s و p (اوربیتال‌های s-p همپوشانی) ایجاد می‌شود.
3) Cl 2: در یک مولکول کلر، یک پیوند کووالانسی به دلیل جفت نشدن الکترون های p (اوربیتال های p-p همپوشانی) ایجاد می شود.
4) N2: در مولکول نیتروژن، سه جفت الکترون مشترک بین اتم ها تشکیل می شود.
مکانیسم دهنده-پذیرنده تشکیل پیوند کووالانسی
اهدا کنندهیک جفت الکترون دارد پذیرنده- اوربیتال آزاد که این جفت می تواند اشغال کند. در یون آمونیوم، هر چهار پیوند با اتم های هیدروژن کووالانسی هستند: سه پیوند به دلیل ایجاد جفت های الکترون مشترک توسط اتم نیتروژن و اتم های هیدروژن با توجه به مکانیسم تبادل، یکی - از طریق مکانیسم دهنده-گیرنده تشکیل شد. پیوندهای کووالانسی بر اساس نحوه همپوشانی اوربیتال های الکترون و همچنین جابجایی آنها به سمت یکی از اتم های پیوندی طبقه بندی می شوند. پیوندهای شیمیایی که در نتیجه همپوشانی اوربیتال های الکترونی در امتداد یک خط پیوند ایجاد می شوند نامیده می شوند σ - اتصالات(باند سیگما). پیوند سیگما بسیار قوی است.
اوربیتال های p می توانند در دو ناحیه همپوشانی داشته باشند و از طریق همپوشانی جانبی یک پیوند کووالانسی تشکیل دهند.
پیوندهای شیمیایی که در نتیجه همپوشانی "جانبی" اوربیتال های الکترونی در خارج از خط پیوند، یعنی در دو ناحیه ایجاد می شوند، پیوند پی نامیده می شوند.
با توجه به درجه جابجایی جفت های الکترون مشترک به یکی از اتم هایی که به یکدیگر متصل می شوند، یک پیوند کووالانسی می تواند قطبی یا غیر قطبی باشد. پیوند شیمیایی کووالانسی که بین اتم هایی با الکترونگاتیوی یکسان ایجاد می شود، غیر قطبی نامیده می شود. جفت های الکترون به سمت هیچ یک از اتم ها جابه جا نمی شوند، زیرا اتم ها دارای الکترونگاتیوی یکسان هستند - خاصیت جذب الکترون های ظرفیت از اتم های دیگر. مثلا،
یعنی مولکول های مواد غیر فلزی ساده از طریق پیوند کووالانسی غیر قطبی تشکیل می شوند. پیوند شیمیایی کووالانسی بین اتم های عناصری که الکترونگاتیوی آنها متفاوت است قطبی نامیده می شود.
به عنوان مثال، NH 3 آمونیاک است. نیتروژن عنصر الکترونگاتیو تری نسبت به هیدروژن است، بنابراین جفت الکترون های مشترک به سمت اتم آن جابه جا می شوند.
ویژگی های پیوند کووالانسی: طول و انرژی پیوند
خواص مشخصه پیوند کووالانسی طول و انرژی آن است. طول پیوند فاصله بین هسته اتم است. هر چه طول یک پیوند شیمیایی کوتاه تر باشد، قوی تر است. با این حال، معیاری برای استحکام پیوند، انرژی پیوند است که با مقدار انرژی مورد نیاز برای شکستن پیوند تعیین می شود. معمولاً بر حسب kJ/mol اندازه گیری می شود. بنابراین، طبق داده های تجربی، طول پیوند مولکول های H 2، Cl 2 و N 2 به ترتیب 0.074، 0.198 و 0.109 نانومتر و انرژی های پیوند به ترتیب 436، 242 و 946 کیلوژول بر مول است.
یون ها پیوند یونی
دو احتمال اصلی برای یک اتم وجود دارد که از قانون octet پیروی کند. اولین مورد از اینها تشکیل پیوندهای یونی است. (دوم تشکیل پیوند کووالانسی است که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد). هنگامی که یک پیوند یونی تشکیل می شود، یک اتم فلز الکترون از دست می دهد و یک اتم غیر فلز الکترون به دست می آورد.
بیایید تصور کنیم که دو اتم به هم می رسند: یک اتم از یک فلز گروه I و یک اتم غیر فلز از گروه VII. یک اتم فلزی دارای یک الکترون منفرد در سطح انرژی بیرونی خود است، در حالی که یک اتم غیر فلزی فقط یک الکترون ندارد تا سطح بیرونی آن کامل شود. اتم اول به راحتی الکترون دومی را که از هسته دور است و ضعیف به آن متصل است می دهد و اتم دوم مکانی آزاد در سطح الکترونیکی بیرونی برای آن فراهم می کند. سپس اتم که از یکی از بارهای منفی خود محروم است به ذره ای با بار مثبت تبدیل می شود و دومی به دلیل الکترون حاصل به ذره ای با بار منفی تبدیل می شود. چنین ذرات را یون می نامند.
این یک پیوند شیمیایی است که بین یون ها ایجاد می شود. به اعدادی که تعداد اتم ها یا مولکول ها را نشان می دهند، ضرایب و به اعدادی که تعداد اتم ها یا یون های یک مولکول را نشان می دهند، شاخص می گویند.
اتصال فلزی
فلزات دارای خواص خاصی هستند که با خواص مواد دیگر متفاوت است. چنین ویژگی هایی عبارتند از دمای ذوب نسبتاً بالا، توانایی بازتاب نور و هدایت حرارتی و الکتریکی بالا. این ویژگی ها به دلیل وجود نوع خاصی از پیوند در فلزات - پیوند فلزی است.
پیوند فلزی یک پیوند بین یون‌های مثبت در کریستال‌های فلزی است که به دلیل جاذبه الکترون‌هایی که آزادانه در سراسر کریستال حرکت می‌کنند، ایجاد می‌شود. اتم های اکثر فلزات در سطح بیرونی حاوی تعداد کمی الکترون هستند - 1، 2، 3. این الکترون ها به راحتی جدا شودو اتم ها به یون های مثبت تبدیل می شوند. الکترون های جدا شده از یک یون به یون دیگر حرکت می کنند و آنها را به یک کل واحد متصل می کنند. این الکترون‌ها با اتصال با یونها، موقتاً اتم‌ها را تشکیل می‌دهند، سپس دوباره شکسته می‌شوند و با یون دیگری ترکیب می‌شوند، و غیره. فرآیندی بی‌پایان رخ می‌دهد که می‌توان آن را به صورت شماتیک به صورت زیر نشان داد:
در نتیجه، در حجم فلز، اتم ها پیوسته به یون تبدیل می شوند و بالعکس. پیوند فلزات بین یون ها از طریق الکترون های مشترک فلزی نامیده می شود. پیوند فلزی شباهت هایی با پیوند کووالانسی دارد، زیرا مبتنی بر اشتراک الکترون های خارجی است. با این حال، با پیوند کووالانسی، الکترون‌های جفت نشده بیرونی تنها دو اتم همسایه به اشتراک گذاشته می‌شوند، در حالی که با پیوند فلزی، همه اتم‌ها در اشتراک این الکترون‌ها شرکت می‌کنند. به همین دلیل است که کریستال های با پیوند کووالانسی شکننده هستند، اما با پیوند فلزی، به طور معمول، انعطاف پذیر، رسانای الکتریکی و درخشندگی فلزی هستند.
پیوند فلزی هم برای فلزات خالص و هم مخلوطی از فلزات مختلف - آلیاژها در حالت جامد و مایع مشخص می شود. با این حال، در حالت بخار، اتم های فلز توسط یک پیوند کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند (به عنوان مثال، بخار سدیم لامپ های نور زرد را پر می کند تا خیابان های شهرهای بزرگ را روشن کند). جفت های فلزی از مولکول های منفرد (تک اتمی و دو اتمی) تشکیل شده اند.
یک پیوند فلزی نیز از نظر استحکام با پیوند کووالانسی متفاوت است: انرژی آن 3-4 برابر کمتر از انرژی پیوند کووالانسی است.
انرژی پیوند انرژی مورد نیاز برای شکستن یک پیوند شیمیایی در تمام مولکول‌هایی است که یک مول از یک ماده را تشکیل می‌دهند. انرژی پیوندهای کووالانسی و یونی معمولاً زیاد است و به مقادیری در حدود 100-800 کیلوژول بر مول می رسد.
پیوند هیدروژنی
پیوند شیمیایی بین اتم های هیدروژن پلاریزه مثبت یک مولکول(یا قسمت هایی از آن) و اتم های قطبی منفی عناصر بسیار الکترونگاتیوبا داشتن جفت الکترون های مشترک (F، O، N و کمتر S و Cl)، مولکول دیگری (یا قسمت هایی از آن) هیدروژن نامیده می شود. مکانیسم تشکیل پیوند هیدروژنی تا حدی الکترواستاتیک و تا حدی d است شخصیت افتخار پذیر.
نمونه هایی از پیوند هیدروژنی بین مولکولی:
در صورت وجود چنین اتصالی، حتی مواد کم مولکولی نیز در شرایط عادی می توانند مایع (الکل، آب) یا گازهایی به راحتی مایع شوند (آمونیاک، هیدروژن فلوراید). در پلیمرهای زیستی - پروتئین ها (ساختار ثانویه) - یک پیوند هیدروژنی درون مولکولی بین اکسیژن کربونیل و هیدروژن گروه آمینه وجود دارد:
مولکول های پلی نوکلئوتید - DNA (دئوکسی ریبونوکلئیک اسید) - مارپیچ های دوگانه ای هستند که در آنها دو زنجیره نوکلئوتید توسط پیوندهای هیدروژنی به یکدیگر متصل می شوند. در این مورد، اصل مکمل بودن عمل می کند، یعنی این پیوندها بین جفت های خاصی متشکل از بازهای پورین و پیریمیدین تشکیل می شوند: تیمین (T) در مقابل نوکلئوتید آدنین (A) و سیتوزین (C) در مقابل قرار دارد. گوانین (G).
مواد دارای پیوند هیدروژنی دارای شبکه کریستالی مولکولی هستند.
