نمونه هایی از فرمول های ترکیبات یونی پیوند یونی

پیوند یونی

پیوند یونی خالص حالتی از پیوند شیمیایی از اتم ها است که در آن با انتقال کامل چگالی الکترون به اتم عنصر الکترونگاتیو تر، یک محیط الکترونیکی پایدار به دست می آید.

در عمل، انتقال کامل یک الکترون از یک اتم به اتم دیگر - یک شریک پیوند - محقق نمی شود، زیرا هر عنصر دارای الکترونگاتیوی کمتر یا بیشتر است و هر پیوند شیمیایی تا حدی کووالانسی خواهد بود. اگر درجه پیوند کووالانسی به اندازه کافی بالا باشد، چنین پیوند شیمیایی یک پیوند کووالانسی قطبی با درجه یونی متفاوت است. اگر درجه کووالانسی پیوندها در مقایسه با درجه یونی بودن آن کم باشد، چنین پیوندی یونی در نظر گرفته می شود.

پیوند یونی فقط بین اتم های عناصر الکترومثبت و الکترونگاتیو که در حالت یون های دارای بار مخالف هستند امکان پذیر است. فرآیند تشکیل پیوند یونی را می توان با مدل الکترواستاتیک توضیح داد، به عنوان مثال. در نظر گرفتن فعل و انفعالات شیمیایی بین یون های دارای بار منفی و مثبت.

یون ها - اینها ذرات باردار الکتریکی هستند که از اتم ها یا مولکول های خنثی با دادن یا دریافت الکترون تشکیل می شوند.

هنگامی که مولکول ها الکترون را رها می کنند یا دریافت می کنند، یون های مولکولی یا چند اتمی تشکیل می شوند، به عنوان مثال، - یون دی اکسیژن، - یون نیتریت.

یون های مثبت تک اتمی، یا یون های منفی تک اتمی، یا آنیون های تک اتمی، از واکنش شیمیایی بین اتم های خنثی از طریق انتقال متقابل الکترون ها به وجود می آیند، در حالی که یک اتم از یک عنصر الکترومثبت با تعداد کمی الکترون خارجی به حالت پایدارتر می رود. کاتیون تک اتمی با کاهش تعداد این الکترون ها. برعکس، اتم یک عنصر الکترونگاتیو که دارای تعداد زیادی الکترون خارجی است، با افزایش تعداد الکترون ها به حالت پایدارتری از یک یون تک اتمی تبدیل می شود. کاتیونهای تک اتمی معمولاً توسط فلزات و آنیونهای تک اتمی توسط غیر فلزات تشکیل می شوند.

هنگام انتقال الکترون‌ها، اتم‌های عناصر فلزی و غیرفلزی تمایل دارند یک پیکربندی پوسته الکترونی پایدار در اطراف هسته‌های خود ایجاد کنند. یک اتم از یک عنصر غیرفلزی یک پوسته خارجی از گاز نجیب بعدی را در اطراف هسته خود ایجاد می کند. در حالی که یک اتم از یک عنصر فلزی، پس از از دست دادن الکترون های خارجی، یک پیکربندی هشتگانه پایدار از گاز نجیب قبلی را دریافت می کند.

کریستال های یونی

هنگامی که مواد ساده فلزی و غیرفلزی برهم کنش می‌کنند، همراه با دادن و دریافت الکترون، نمک‌ها تشکیل می‌شوند. مثال:

2Na + Cl2 = 2NaCl،

2Al + 3F2 = 2AlF3

پیوند یونی نه تنها برای نمک‌های مشتقات اسیدهای بدون اکسیژن و حاوی اکسیژن [مانند NaCl، AlF3، NaNO3، Al(SO4)3]، بلکه برای سایر کلاس‌های مواد معدنی - اکسیدهای بازی و هیدروکسیدها نیز معمول است. به عنوان Na2O و NaOH]، ترکیبات دوتایی [مانند Li3N و CaC2]. نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی بین یون ها با بارهایی با علائم مخالف ظاهر می شوند. چنین نیروهای جاذبه ای همسانگرد هستند، یعنی. در همه جهات به طور مساوی عمل کنید. در نتیجه، آرایش یون ها در نمک های جامد در فضا به روش خاصی مرتب می شود. سیستمی از کاتیون‌ها و آنیون‌های مرتب شبکه بلوری یونی و خود جامدات (نمک‌ها، اکسیدهای بازی و هیدروکسیدها) بلورهای یونی نامیده می‌شوند.

تمام کریستال های یونی خصوصیت نمک مانند دارند. شخصیت نمک مانند به مجموعه خاصی از خواص اشاره دارد که کریستال های یونی را از مواد کریستالی با انواع دیگر شبکه ها متمایز می کند. البته، همه شبکه‌های یونی با چنین آرایش یون‌ها در فضا مشخص نمی‌شوند؛ تعداد یون‌های همسایه با بارهای مخالف ممکن است متفاوت باشد، اما تناوب کاتیون‌ها و آنیون‌ها در فضا برای کریستال‌ها اجباری است.

با توجه به اینکه نیروهای جاذبه کولن در همه جهات به طور مساوی توزیع می شوند، یون ها در محل شبکه کریستالی نسبتاً محکم بسته می شوند، اگرچه هر یک از یون ها بدون حرکت ثابت نیستند، اما به طور مداوم ارتعاشات حرارتی را در اطراف موقعیت خود در شبکه انجام می دهند. . هیچ حرکت انتقالی یون ها در طول شبکه وجود ندارد، بنابراین تمام مواد با پیوند یونی در دمای اتاق جامد (بلور) هستند. دامنه ارتعاشات حرارتی را می توان با گرم کردن کریستال یونی افزایش داد که در نهایت منجر به تخریب شبکه و تبدیل ماده جامد به حالت مایع (در نقطه ذوب) می شود. نقطه ذوب بلورهای یونی نسبتاً بالا است و نقطه جوشی که در آن انتقال یک ماده مایع به بی نظم ترین حالت گازی رخ می دهد بسیار زیاد است. مثال:

بسیاری از نمک ها، به ویژه نمک های پیچیده چند عنصری، و همچنین نمک های اسیدهای آلی، می توانند در دمای کمتر از نقطه جوش و حتی نقطه ذوب تجزیه شوند.

ویژگی معمول بسیاری از ترکیبات پیوند یونی (آنهایی که با آب واکنش نمی دهند یا قبل از ذوب تجزیه نمی شوند) توانایی آنها برای تجزیه به یون های تشکیل دهنده آنها است. به دلیل تحرک یون ها، محلول های آبی یا مذاب بلورهای یونی جریان الکتریکی را هدایت می کنند.

در بلورهای یونی هیچ پیوندی بین جفت های مجزا از یون ها وجود ندارد. به طور دقیق تر، باید گفت که تمام کاتیون ها و آنیون های موجود در یک نمونه از یک ترکیب یونی متصل هستند.

در بلورهای یونی که از کاتیون ها و آنیون ها ساخته شده اند، هیچ مولکولی وجود ندارد.

فرمول های شیمیایی مواد یونی فقط نسبت کاتیون ها و آنیون ها را در شبکه بلوری نشان می دهد. به طور کلی، یک نمونه از یک ماده یونی از نظر الکتریکی خنثی است. به عنوان مثال، مطابق با فرمول کریستال یونی Al2O3، نسبت کاتیون های Al3+ و آنیون های O2- در شبکه 2:3 است. این ماده از نظر الکتریکی خنثی است - شش بار مثبت (2 Al3+) با شش بار منفی (3 O2-) خنثی می شوند.

اگرچه مولکول های واقعی در بلورهای یونی وجود ندارند، برای یکنواختی با مواد کووالانسی، مرسوم است که ترکیب مولکول های معمولی را با استفاده از فرمول هایی مانند NaCl و Al2O3 منتقل می کنند و بنابراین مواد یونی را با مقادیر معینی از جرم مولکولی مشخص می کنند. این از آنجایی که انتقال از پیوند کووالانسی به پیوند یونی به تدریج اتفاق می افتد و فقط یک مرز شرطی با x = 1.7 دارد، توجیه بیشتری دارد.

جرم مولکولی نسبی مواد دارای پیوند یونی با اضافه کردن جرم اتمی نسبی عناصر مربوطه با در نظر گرفتن تعداد اتم های هر عنصر بدست می آید.

مثال: وزن مولکولی نسبی Al2O3 برابر است با:

ساختار و شکل کریستال ها موضوع کریستالوگرافی است و رابطه بین خواص بلورها و ساختار آنها توسط شیمی کریستال بررسی می شود.

لازم به ذکر است که عملا هیچ ترکیبی وجود ندارد که در آن فقط پیوندهای یونی وجود داشته باشد. پیوندهای کووالانسی همیشه بین اتم های همسایه در یک کریستال ایجاد می شود.

یک پیوند شیمیایی به دلیل برهمکنش میدان های الکتریکی ایجاد شده توسط الکترون ها و هسته های اتمی به وجود می آید، یعنی. یک پیوند شیمیایی ماهیت الکتریکی دارد.

زیر پیوند شیمیایینتیجه برهمکنش 2 یا چند اتم که منجر به تشکیل یک سیستم چند اتمی پایدار می شود را درک کنید. شرط تشکیل پیوند شیمیایی کاهش انرژی اتم های برهم کنش است، یعنی. حالت مولکولی یک ماده از نظر انرژی مطلوب تر از حالت اتمی است. هنگام تشکیل یک پیوند شیمیایی، اتم ها تلاش می کنند تا یک پوسته الکترونی کامل به دست آورند.

آنها متمایز می شوند: کووالانسی، یونی، فلزی، هیدروژنی و بین مولکولی.

پیوند کووالانسی- عمومی ترین نوع پیوند شیمیایی که به دلیل اجتماعی شدن یک جفت الکترون از طریق آن به وجود می آید مکانیسم متابولیک -، هنگامی که هر یک از اتم های برهم کنش یک الکترون یا مکانیسم دهنده-پذیرنده، اگر یک جفت الکترون برای استفاده مشترک توسط یک اتم (دهنده - N، O، Cl، F) به اتم دیگر (پذیرنده - اتم های عناصر d) منتقل شود.

ویژگی های پیوندهای شیمیایی

1- تعدد پیوندها - تنها پیوند 1 سیگما بین 2 اتم امکان پذیر است اما در کنار آن می تواند بین همان اتم ها پیوند پی و دلتا وجود داشته باشد که منجر به تشکیل پیوندهای متعدد می شود. تعدد با تعداد جفت الکترون های مشترک تعیین می شود.

2 - طول پیوند - فاصله بین هسته ای در یک مولکول، هرچه تعدد بیشتر باشد طول آن کوتاهتر می شود.

3- استحکام پیوند مقدار انرژی مورد نیاز برای شکستن آن است

4- اشباع پذیری یک پیوند کووالانسی در این واقعیت آشکار می شود که یک اوربیتال اتمی می تواند تنها در تشکیل یک پیوند کووالانسی شرکت کند. این ویژگی استوکیومتری ترکیبات مولکولی را تعیین می کند.

5 – جهت گیری c.s. بسته به اینکه ابرهای الکترونی در فضا چه شکلی دارند و چه جهتی دارند، زمانی که روی یکدیگر همپوشانی دارند، ترکیباتی با اشکال خطی و زاویه ای از مولکول ها تشکیل می شود.

پیوند یونی – بین اتم هایی تشکیل می شود که از نظر الکترونگاتیوی بسیار متفاوت هستند. اینها ترکیباتی از زیر گروه های اصلی گروه های 1 و 2 با عناصر زیر گروه های اصلی گروه های 6 و 7 هستند. یونی یک پیوند شیمیایی است که در نتیجه جاذبه الکترواستاتیکی متقابل یون‌های دارای بار مخالف ایجاد می‌شود.

مکانیسم تشکیل پیوند یونی: الف) تشکیل یون های اتم های متقابل. ب) تشکیل یک مولکول در اثر جاذبه یونها.

عدم جهت و غیر اشباع بودن پیوندهای یونی

میدان های نیروی یون ها در همه جهات به طور مساوی توزیع شده اند، بنابراین هر یون می تواند یون های علامت مخالف را در هر جهت جذب کند. این ماهیت غیر جهتی پیوند یونی است. برهمکنش 2 یون با علامت مخالف منجر به جبران کامل میدان نیروی آنها نمی شود. بنابراین، آنها توانایی جذب یون ها را در جهات دیگر حفظ می کنند، یعنی. پیوند یونی با اشباع نشدن مشخص می شود. بنابراین، هر یون در یک ترکیب یونی، آنقدر یون با علامت مخالف را جذب می کند که یک شبکه کریستالی از نوع یونی تشکیل می شود. هیچ مولکولی در کریستال یونی وجود ندارد. هر یون توسط تعداد معینی یون با علامت متفاوت (عدد هماهنگی یون) احاطه شده است.

اتصال فلزی- شیمی ارتباط در فلزات فلزات دارای بیش از حد اوربیتال ظرفیت و کمبود الکترون هستند. وقتی اتم‌ها به یکدیگر نزدیک می‌شوند، اوربیتال‌های ظرفیت آن‌ها روی هم قرار می‌گیرند که به این دلیل الکترون‌ها آزادانه از یک اوربیتال به اوربیتال دیگر حرکت می‌کنند و پیوندی بین تمام اتم‌های فلز برقرار می‌شود. پیوندی که توسط الکترون های نسبتاً آزاد بین یون های فلزی در یک شبکه کریستالی انجام می شود پیوند فلزی نامیده می شود. اتصال به شدت غیرمحلی است و فاقد جهت و اشباع است، زیرا الکترون های ظرفیت به طور مساوی در سراسر کریستال توزیع شده اند. وجود الکترون های آزاد وجود خواص کلی فلزات را مشخص می کند: کدورت، درخشندگی فلزی، رسانایی الکتریکی و حرارتی بالا، چکش خواری و انعطاف پذیری.

پیوند هیدروژنی- پیوند بین اتم H و یک عنصر شدیدا منفی (F، Cl، N، O، S). پیوندهای هیدروژنی می توانند درون مولکولی و بین مولکولی باشند. BC ضعیف تر از پیوند کووالانسی است. وقوع آفتاب سوختگی با عمل نیروهای الکترواستاتیک توضیح داده می شود. اتم H شعاع کوچکی دارد و وقتی یک الکترون را جابه‌جا می‌کند یا از دست می‌دهد، H بار مثبت قوی پیدا می‌کند که بر الکترونگاتیوی تأثیر می‌گذارد.

پیوند یونی

(از مطالب سایت http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm استفاده شد)

پیوند یونی از طریق جاذبه الکترواستاتیکی بین یون های دارای بار مخالف اتفاق می افتد. این یون ها در نتیجه انتقال الکترون ها از یک اتم به اتم دیگر تشکیل می شوند. یک پیوند یونی بین اتم‌هایی تشکیل می‌شود که تفاوت‌های زیادی در الکترونگاتیوی دارند (معمولاً بیشتر از 1.7 در مقیاس پالینگ)، به عنوان مثال، بین اتم‌های فلز قلیایی و هالوژن.

اجازه دهید با استفاده از مثال تشکیل NaCl، وقوع پیوند یونی را در نظر بگیریم.

از فرمول های الکترونیکی اتم ها

Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 و

Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5

مشاهده می شود که برای تکمیل تراز بیرونی، اتم سدیم یک الکترون را از به دست آوردن هفت الکترون رها می کند و برای یک اتم کلر به دست آوردن یک الکترون راحت تر از به دست آوردن هفت الکترون است. در واکنش های شیمیایی، اتم سدیم یک الکترون می دهد و اتم کلر آن را می گیرد. در نتیجه، لایه های الکترونی اتم های سدیم و کلر به لایه های الکترونی پایدار گازهای نجیب تبدیل می شوند (پیکربندی الکترونیکی کاتیون سدیم

Na + 1s 2 2s 2 2p 6,

و پیکربندی الکترونیکی آنیون کلر است

Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6).

برهمکنش الکترواستاتیکی یون ها منجر به تشکیل یک مولکول NaCl می شود.

ماهیت پیوند شیمیایی اغلب در حالت تجمع و خواص فیزیکی ماده منعکس می شود. ترکیبات یونی مانند کلرید سدیم NaCl سخت و نسوز هستند زیرا بین بارهای یون های "+" و "-" آنها نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی قوی وجود دارد.

یون کلر با بار منفی نه تنها یون Na+ "خود"، بلکه سایر یون های سدیم اطراف خود را نیز جذب می کند. این منجر به این واقعیت می شود که در نزدیکی هر یک از یون ها یک یون با علامت مخالف وجود ندارد، بلکه چندین یون وجود دارد.

ساختار بلور سدیم کلرید NaCl.

در واقع در اطراف هر یون کلر 6 یون سدیم و در اطراف هر یون سدیم 6 یون کلر وجود دارد. این بسته بندی منظم یون ها، کریستال یونی نامیده می شود. اگر یک اتم کلر منفرد در یک کریستال جدا شود، در بین اتم های سدیم اطراف آن دیگر نمی توان اتمی که کلر با آن واکنش نشان می داد پیدا کرد.

یون ها که توسط نیروهای الکترواستاتیک به یکدیگر جذب می شوند، به شدت تمایلی به تغییر مکان خود تحت تأثیر نیروی خارجی یا افزایش دما ندارند. اما اگر کلرید سدیم ذوب شود و گرمایش در خلاء ادامه یابد، تبخیر شده و مولکول‌های NaCl دیاتومیک را تشکیل می‌دهند. این نشان می دهد که نیروهای پیوند کووالانسی هرگز به طور کامل خاموش نمی شوند.

مشخصات اولیه پیوندهای یونی و خواص ترکیبات یونی

1. پیوند یونی یک پیوند شیمیایی قوی است. انرژی این پیوند در حد 300 تا 700 کیلوژول بر مول است.

2. بر خلاف پیوند کووالانسی، پیوند یونی غیر جهت دار است زیرا یک یون می تواند یون های علامت مخالف را در هر جهتی به سمت خود جذب کند.

3. بر خلاف پیوند کووالانسی، پیوند یونی اشباع نشده است، زیرا برهمکنش یون های علامت مخالف منجر به جبران کامل دوجانبه میدان های نیروی آنها نمی شود.

4. در حین تشکیل مولکول های دارای پیوند یونی، انتقال کامل الکترون ها صورت نمی گیرد، بنابراین پیوندهای یونی صد در صد در طبیعت وجود ندارد. در مولکول NaCl، پیوند شیمیایی تنها 80 درصد یونی است.

5. ترکیبات دارای پیوند یونی جامدات کریستالی هستند که نقطه ذوب و جوش بالایی دارند.

6. بیشتر ترکیبات یونی در آب محلول هستند. محلول ها و مذاب های ترکیبات یونی جریان الکتریکی را هدایت می کنند.

اتصال فلزی

بلورهای فلزی ساختار متفاوتی دارند. اگر یک قطعه فلز سدیم را بررسی کنید، متوجه می شوید که ظاهر آن با نمک خوراکی بسیار متفاوت است. سدیم فلزی نرم است که به راحتی با چاقو بریده می شود، با چکش صاف می شود، می توان آن را به راحتی در فنجان روی چراغ الکلی ذوب کرد (نقطه ذوب 97.8 درجه سانتیگراد). در یک کریستال سدیم، هر اتم توسط هشت اتم مشابه دیگر احاطه شده است.

ساختار بلوری سدیم فلزی.

شکل نشان می دهد که اتم Na در مرکز مکعب دارای 8 همسایه نزدیک است. اما همین را می توان در مورد هر اتم دیگری در کریستال گفت، زیرا همه آنها یکسان هستند. کریستال متشکل از قطعات تکرار شونده "بی نهایت" است که در این شکل نشان داده شده است.

اتم های فلز در سطح انرژی بیرونی حاوی تعداد کمی الکترون ظرفیت هستند. از آنجایی که انرژی یونیزاسیون اتم‌های فلز کم است، الکترون‌های ظرفیت ضعیف در این اتم‌ها حفظ می‌شوند. در نتیجه، یون های دارای بار مثبت و الکترون های آزاد در شبکه کریستالی فلزات ظاهر می شوند. در این حالت، کاتیون های فلزی در گره های شبکه کریستالی قرار دارند و الکترون ها آزادانه در میدان مراکز مثبت حرکت می کنند و به اصطلاح "گاز الکترون" را تشکیل می دهند.

وجود یک الکترون با بار منفی بین دو کاتیون باعث برهمکنش هر کاتیون با این الکترون می شود.

بدین ترتیب، پیوند فلزی پیوند بین یون‌های مثبت در کریستال‌های فلزی است که از طریق جذب الکترون‌هایی که آزادانه در سراسر کریستال حرکت می‌کنند اتفاق می‌افتد.

از آنجایی که الکترون های ظرفیت در یک فلز به طور مساوی در سراسر کریستال توزیع شده اند، یک پیوند فلزی، مانند یک پیوند یونی، یک پیوند غیر جهت دار است. برخلاف پیوند کووالانسی، پیوند فلزی یک پیوند غیراشباع است. یک پیوند فلزی نیز از نظر استحکام با پیوند کووالانسی متفاوت است. انرژی یک پیوند فلزی تقریباً سه تا چهار برابر کمتر از انرژی یک پیوند کووالانسی است.

به دلیل تحرک زیاد گاز الکترون، فلزات دارای رسانایی الکتریکی و حرارتی بالایی هستند.

کریستال فلزی بسیار ساده به نظر می رسد، اما در واقع ساختار الکترونیکی آن پیچیده تر از بلورهای نمک یونی است. در لایه الکترونی خارجی عناصر فلزی الکترون کافی برای تشکیل یک پیوند کووالانسی یا یونی کامل "هشت" وجود ندارد. بنابراین، در حالت گازی، بیشتر فلزات از مولکول های تک اتمی (یعنی اتم های مجزا که به یکدیگر متصل نیستند) تشکیل شده اند. یک مثال معمولی بخار جیوه است. بنابراین، پیوند فلزی بین اتم های فلز تنها در حالت مایع و جامد تجمع رخ می دهد.

پیوند فلزی را می‌توان به صورت زیر توصیف کرد: برخی از اتم‌های فلز در کریستال حاصل، الکترون‌های ظرفیت خود را به فضای بین اتم‌ها می‌دهند (برای سدیم این ... 3s1 است)، و به یون تبدیل می‌شوند. از آنجایی که تمام اتم های فلز در یک کریستال یکسان هستند، هر کدام شانس یکسانی برای از دست دادن یک الکترون ظرفیت دارند.

به عبارت دیگر، انتقال الکترون ها بین اتم های فلز خنثی و یونیزه شده بدون مصرف انرژی صورت می گیرد. در این حالت، برخی از الکترون‌ها همیشه به شکل «گاز الکترون» در فضای بین اتم‌ها قرار می‌گیرند.

این الکترون‌های آزاد، اولاً اتم‌های فلز را در فاصله تعادلی معینی از یکدیگر نگه می‌دارند.

ثانیاً، آنها به فلزات یک «درخشش فلزی» مشخص می‌دهند (الکترون‌های آزاد می‌توانند با کوانتوم‌های نور تعامل کنند).

ثالثاً، الکترون‌های آزاد فلزات را با رسانایی الکتریکی خوب تأمین می‌کنند. رسانایی حرارتی بالای فلزات نیز با حضور الکترون های آزاد در فضای بین اتمی توضیح داده می شود - آنها به راحتی به تغییرات انرژی "پاسخ" می دهند و به انتقال سریع آن در کریستال کمک می کنند.

یک مدل ساده از ساختار الکترونیکی یک کریستال فلزی.

******** با استفاده از فلز سدیم به عنوان مثال، اجازه دهید ماهیت پیوند فلزی را از نقطه نظر ایده هایی در مورد اوربیتال های اتمی در نظر بگیریم. اتم سدیم، مانند بسیاری از فلزات دیگر، فاقد الکترون ظرفیت است، اما اوربیتال‌های ظرفیت آزاد وجود دارد. تنها الکترون 3 ثانیه سدیم می تواند به هر یک از اوربیتال های مجاور آزاد و نزدیک به انرژی حرکت کند. وقتی اتم‌های یک کریستال به هم نزدیک‌تر می‌شوند، اوربیتال‌های بیرونی اتم‌های همسایه روی هم قرار می‌گیرند و به الکترون‌های رها شده اجازه می‌دهند آزادانه در سراسر کریستال حرکت کنند.

با این حال، "گاز الکترون" آنقدرها هم که به نظر می رسد بی نظم نیست. الکترون‌های آزاد در یک کریستال فلزی در اوربیتال‌های همپوشانی قرار دارند و تا حدی مشترک هستند و چیزی شبیه پیوندهای کووالانسی را تشکیل می‌دهند. سدیم، پتاسیم، روبیدیم و سایر عناصر فلزی s به سادگی دارای تعداد کمی الکترون مشترک هستند، بنابراین بلورهای آنها شکننده و قابل ذوب هستند. با افزایش تعداد الکترون های ظرفیت، استحکام فلزات به طور کلی افزایش می یابد.

بنابراین، پیوندهای فلزی تمایل دارند توسط عناصری تشکیل شوند که اتم‌های آن‌ها الکترون‌های ظرفیت کمی در لایه بیرونی خود دارند. این الکترون های ظرفیتی که پیوند فلزی را انجام می دهند، به قدری مشترک هستند که می توانند در سراسر کریستال فلز حرکت کنند و رسانایی الکتریکی بالایی برای فلز فراهم کنند.

کریستال NaCl جریان الکتریسیته را هدایت نمی کند زیرا در فضای بین یون ها الکترون آزاد وجود ندارد. تمام الکترون های اهدایی اتم های سدیم توسط یون های کلر محکم نگه داشته می شوند. این یکی از تفاوت های مهم بین کریستال های یونی و فلزی است.

آنچه اکنون در مورد پیوند فلزی می دانید به توضیح انعطاف پذیری (شکل پذیری) بالای بیشتر فلزات کمک می کند. فلز را می توان به صورت یک ورق نازک صاف کرد و به صورت سیم کشید. واقعیت این است که لایه‌های جداگانه اتم‌ها در یک کریستال فلزی می‌توانند نسبتاً به راحتی یکدیگر را بلغزند: «گاز الکترونی» متحرک دائماً حرکت یون‌های مثبت منفرد را نرم می‌کند و آنها را از یکدیگر محافظت می‌کند.

البته با نمک خوراکی نمی توان چنین کاری کرد، البته نمک نیز یک ماده کریستالی است. در کریستال های یونی، الکترون های ظرفیت به طور محکم به هسته اتم متصل هستند. جابجایی یک لایه از یون ها نسبت به لایه دیگر، یون های دارای بار مشابه را به هم نزدیک می کند و باعث دافعه قوی بین آنها می شود و در نتیجه کریستال از بین می رود (NaCl ماده ای شکننده است).

جابجایی لایه های یک کریستال یونی باعث پیدایش نیروهای دافعه بزرگ بین یون های مشابه و تخریب کریستال می شود.

جهت یابی

• حل مسائل ترکیبی بر اساس ویژگی های کمی یک ماده
• حل مسئله. قانون ثبات ترکیب مواد. محاسبات با استفاده از مفاهیم "جرم مولی" و "مقدار شیمیایی" یک ماده

ماهیت پیوند فلزی ساختار کریستال های فلزی.

1. با. 71–73; 2. با. 143-147; 4. با. 90–93; 8. با. 138-144; 3. با. 130-132.

پیوند شیمیایی یونی پیوندی است که بین کاتیون ها و آنیون ها در نتیجه برهمکنش الکترواستاتیکی آنها ایجاد می شود.یک پیوند یونی را می توان به عنوان یک مورد شدید از یک پیوند کووالانسی قطبی در نظر گرفت که توسط اتم هایی با مقادیر الکترونگاتیوی بسیار متفاوت تشکیل شده است.

هنگامی که یک پیوند یونی تشکیل می شود، یک جابجایی قابل توجهی از جفت الکترون های مشترک به یک اتم الکترونگاتیو تر وجود دارد که در نتیجه بار منفی پیدا می کند و به آنیون تبدیل می شود. اتم دیگری که الکترون خود را از دست داده است، یک کاتیون تشکیل می دهد. پیوند یونی فقط بین ذرات اتمی عناصری تشکیل می شود که از نظر الکترونگاتیوی بسیار متفاوت هستند (Δχ ≥ 1.9).

پیوند یونی مشخص می شود عدم جهت گیریدر فضا و غیر اشباع. بارهای الکتریکی یون ها جاذبه و دافعه آنها را تعیین می کند و ترکیب استوکیومتری ترکیب را تعیین می کند.

به طور کلی، یک ترکیب یونی یک ارتباط غول پیکر از یون ها با بارهای مخالف است. بنابراین، فرمول های شیمیایی ترکیبات یونی تنها ساده ترین رابطه را بین تعداد ذرات اتمی تشکیل دهنده چنین انجمنی منعکس می کند.

اتصال فلزی –Vفعل و انفعالی که ذرات اتمی فلزات را در کریستال ها نگه می دارد.

ماهیت پیوند فلزی شبیه پیوند کووالانسی است: هر دو نوع پیوند مبتنی بر اشتراک الکترون های ظرفیت هستند. با این حال، در مورد پیوند کووالانسی، الکترون های ظرفیت تنها دو اتم همسایه مشترک هستند، در حالی که در تشکیل یک پیوند فلزی، همه اتم ها در اشتراک این الکترون ها شرکت می کنند. انرژی یونیزاسیون پایین فلزات باعث می شود که الکترون های ظرفیت از اتم ها جدا شوند و در کل حجم کریستال حرکت کنند. به دلیل حرکت آزاد الکترون ها، فلزات رسانایی الکتریکی و گرمایی بالایی دارند.

بنابراین، تعداد نسبتا کمی از الکترون ها پیوند همه اتم ها را در یک بلور فلزی تضمین می کند. پیوندی از این نوع، بر خلاف پیوند کووالانسی، است غیر موضعیو غیر جهت دار.

7. برهمکنش بین مولکولی . جهت گیری، القاء و برهمکنش های پراکندگی مولکول ها. وابستگی انرژی برهمکنش بین مولکولی به بزرگی گشتاور دوقطبی، قطبش پذیری و اندازه مولکول ها. انرژی برهمکنش بین مولکولی و حالت تجمع مواد. ماهیت تغییرات در دمای جوش و ذوب مواد ساده و ترکیبات مولکولی عناصر p گروه های IV-VII.

1. با. 73-75; 2. با. 149-151; 4. با. 93–95; 8. با. 144-146; 11. با. 139-140.

اگرچه مولکول ها عموماً از نظر الکتریکی خنثی هستند، برهمکنش های بین مولکولی بین آنها رخ می دهد.

نیروهای انسجامی که بین تک مولکول‌ها اعمال می‌شوند و منجر به تشکیل یک مایع مولکولی و سپس کریستال‌های مولکولی می‌شوند، نامیده می‌شوند.نیروهای بین مولکولی , یا نیروهای ون دروالس .

فعل و انفعالات بین مولکولی، مانند پیوندهای شیمیایی، دارد ماهیت الکترواستاتیک، اما، بر خلاف دومی، بسیار ضعیف است. خود را در فواصل بسیار بزرگتر نشان می دهد و با غیبت مشخص می شود اشباع

سه نوع برهمکنش بین مولکولی وجود دارد. نوع اول شامل جهت گیریاثر متقابلمولکول های قطبی هنگام نزدیک شدن، مولکول های قطبی نسبت به یکدیگر مطابق با علائم بار در انتهای دوقطبی جهت گیری می کنند. هرچه مولکول ها قطبی تر باشند، برهمکنش جهت گیری قوی تر است. انرژی آن، اول از همه، با بزرگی گشتاورهای الکتریکی دوقطبی مولکول ها (یعنی قطبیت آنها) تعیین می شود.

تعامل استقرایی – برهمکنش الکترواستاتیکی بین مولکول های قطبی و غیر قطبی است.

در یک مولکول غیر قطبی، تحت تأثیر میدان الکتریکی یک مولکول قطبی، یک دوقطبی "القایی" ظاهر می شود که به دوقطبی دائمی مولکول قطبی جذب می شود. انرژی برهمکنش القایی با گشتاور دوقطبی الکتریکی یک مولکول قطبی و قطبش پذیری یک مولکول غیر قطبی تعیین می شود.

تعامل پراکندگی ناشی از جاذبه متقابل به اصطلاح دوقطبی های آنی. دوقطبی های این نوع در مولکول های غیر قطبی در هر زمان به دلیل عدم تطابق مراکز گرانش الکتریکی ابر الکترونی و هسته ها، ناشی از ارتعاشات مستقل آنها، بوجود می آیند.

مقدار نسبی سهم اجزای جداگانه در انرژی کل برهمکنش بین مولکولی به دو ویژگی اصلی الکترواستاتیکی مولکول بستگی دارد - قطبیت و قطبش پذیری آن، که به نوبه خود با اندازه و ساختار مولکول تعیین می شود.

8. پیوند هیدروژنی . مکانیسم تشکیل و ماهیت پیوند هیدروژنی. مقایسه انرژی پیوند هیدروژنی با انرژی پیوند شیمیایی و انرژی برهمکنش بین مولکولی. پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی و درون مولکولی. ماهیت تغییرات در نقاط ذوب و جوش هیدریدهای عناصر p گروه های IV-VII. اهمیت پیوندهای هیدروژنی برای اجرام طبیعی خواص غیرعادی آب

1. با. 75–77; 2. با. 147-149; 4. با. 95–96; 11. با. 140-143.

یکی از انواع برهمکنش بین مولکولی است پیوند هیدروژنی . بین اتم هیدروژن پلاریزه مثبت یک مولکول و اتم X قطبش منفی یک مولکول دیگر رخ می دهد:

Х δ- ─Н δ+ Х δ- ─Н δ+،

که در آن X اتم یکی از الکترونگاتیوترین عناصر - F، O یا N است و نماد نمادی برای پیوند هیدروژنی است.

تشکیل پیوند هیدروژنی قبل از هر چیز به این دلیل است که اتم هیدروژن فقط یک الکترون دارد که وقتی یک پیوند کووالانسی قطبی با اتم X تشکیل می شود به سمت آن جابه جا می شود. یک اتم هیدروژن بار مثبت بالایی ایجاد می کند، که همراه با عدم وجود لایه های الکترونی داخلی در اتم هیدروژن، به اتم دیگری اجازه می دهد تا به فواصل نزدیک به طول پیوندهای کووالانسی نزدیک شود.

بنابراین، یک پیوند هیدروژنی در نتیجه برهمکنش دو قطبی تشکیل می شود. با این حال، برخلاف برهمکنش معمول دوقطبی-دوقطبی، مکانیسم تشکیل پیوند هیدروژنی نیز به دلیل برهمکنش دهنده-پذیرنده است، جایی که دهنده یک جفت الکترون اتم X یک مولکول است و گیرنده هیدروژن است. اتم دیگری

پیوند هیدروژنی دارای خاصیت جهت و اشباع است. وجود پیوند هیدروژنی به طور قابل توجهی بر خواص فیزیکی مواد تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، نقطه ذوب و جوش HF، H 2 O و NH 3 بالاتر از هیدریدهای سایر عناصر همان گروه است. دلیل این رفتار غیرعادی وجود پیوندهای هیدروژنی است که برای شکستن به انرژی اضافی نیاز دارد.

اولین مورد از اینها تشکیل پیوندهای یونی است. (دوم آموزش 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. به عنوان مثال، ساختار الکترونیکی اتم های سدیم و کلر را در نظر بگیرید:

Na 1s 2 2s 2 2 ص 6 3 س 1 - یک الکترون در سطح بیرونی

Cl 1s 2 2s 2 2 ص 6 3 s 2 3 ص 5 - هفت الکترون در سطح بیرونی

اگر یک اتم سدیم تنها الکترون 3s خود را به اتم کلر ببخشد، قانون هشت برای هر دو اتم برآورده خواهد شد. اتم کلر هشت الکترون در لایه سوم بیرونی خواهد داشت و اتم سدیم نیز هشت الکترون در لایه دوم خواهد داشت که اکنون به لایه بیرونی تبدیل شده است:

Na+1s2 2s 2 2 پ 6

Cl - 1s 2 2s 2 2 ص 6 3 s 2 3 ص 6 - هشت الکترون در سطح بیرونی

در این حالت، هسته اتم سدیم هنوز دارای 11 پروتون است، اما تعداد کل الکترون ها به 10 کاهش یافته است. این بدان معنی است که تعداد ذرات با بار مثبت یک عدد بیشتر از تعداد ذرات دارای بار منفی است، بنابراین بار کل اتم سدیم +1 است.
اتم کلر در حال حاضر دارای 17 پروتون و 18 الکترون است و دارای بار 1- است.
اتم های باردار که در اثر از دست دادن یا افزایش یک یا چند الکترون تشکیل می شوند، نامیده می شوند یون ها. یون های دارای بار مثبت نامیده می شوند کاتیون ها، و دارای بار منفی نامیده می شوند آنیون ها.
کاتیونها و آنیونها که بارهای مخالف دارند توسط نیروهای الکترواستاتیکی به یکدیگر جذب می شوند. به این جاذبه یون های دارای بار مخالف، پیوند یونی می گویند. . در رخ می دهد ترکیباتی که توسط یک فلز و یک یا چند نافلز تشکیل می شوند. ترکیبات زیر این معیار را برآورده می کنند و ماهیت یونی دارند: MgCl 2، Fel 2، CuF، Na 2 0، Na 2 S0 4، Zn(C 2 H 3 0 2) 2.

راه دیگری برای نشان دادن ترکیبات یونی وجود دارد:

در این فرمول‌ها، نقاط فقط الکترون‌هایی را نشان می‌دهند که در لایه‌های بیرونی قرار دارند ( الکترون های ظرفیت ). چنین فرمول هایی به افتخار شیمیدان آمریکایی G. N. Lewis، یکی از بنیانگذاران (به همراه L. Pauling) نظریه پیوند شیمیایی، فرمول های لوئیس نامیده می شوند.

انتقال الکترون از یک اتم فلز به یک اتم غیرفلز و تشکیل یون ها امکان پذیر است، زیرا غیر فلزات دارای الکترونگاتیوی بالا و فلزات دارای الکترونگاتیوی پایین هستند.

به دلیل کشش شدید یون ها به یکدیگر، ترکیبات یونی عمدتاً جامد هستند و نقطه ذوب نسبتاً بالایی دارند.

پیوند یونی از انتقال الکترون از یک اتم فلزی به یک اتم غیر فلزی تشکیل می شود. یون های حاصل توسط نیروهای الکترواستاتیکی به یکدیگر جذب می شوند.