იონური ნაერთების ფორმულების მაგალითები. იონური ბმა

იონური ბმა

წმინდა იონური ბმა არის ატომების ქიმიურად შეკრული მდგომარეობა, რომელშიც სტაბილური ელექტრონული გარემო მიიღწევა მთლიანი ელექტრონის სიმკვრივის სრული გადასვლით უფრო ელექტროუარყოფითი ელემენტის ატომზე.

პრაქტიკაში, ელექტრონის სრული გადაცემა ერთი ატომიდან მეორე ატომში - კავშირის პარტნიორი არ არის რეალიზებული, რადგან თითოეულ ელემენტს აქვს მეტი ან ნაკლები ელექტრონეგატიურობა და ნებისმიერი ქიმიური ბმა გარკვეულწილად კოვალენტური იქნება. თუ კოვალენტური ბმის ხარისხი საკმარისად მაღალია, მაშინ ასეთი ქიმიური ბმა არის პოლარული კოვალენტური ბმა იონიურობის სხვადასხვა ხარისხით. თუ ობლიგაციების კოვალენტურობის ხარისხი მცირეა მისი იონურობის ხარისხთან შედარებით, მაშინ ასეთი ბმა იონურად ითვლება.

იონური კავშირი შესაძლებელია მხოლოდ ელექტროდადებით და ელექტროუარყოფითი ელემენტების ატომებს შორის, რომლებიც იმყოფებიან საპირისპიროდ დამუხტული იონების მდგომარეობაში. იონური ბმის წარმოქმნის პროცესი იძლევა ელექტროსტატიკური მოდელის ახსნას, ე.ი. უარყოფითად და დადებითად დამუხტულ იონებს შორის ქიმიური ურთიერთქმედების გათვალისწინება.

იონები - ეს არის ელექტრულად დამუხტული ნაწილაკები, რომლებიც წარმოიქმნება ნეიტრალური ატომებისგან ან მოლეკულებისგან ელექტრონების მიცემით ან მიღებით.

როდესაც ელექტრონები მიიღება ან მიიღება მოლეკულებით, წარმოიქმნება მოლეკულური ან პოლიატომური იონები, მაგალითად, დიოქსიგენის იონი, ნიტრიტის იონი.

მონოატომური დადებითი იონები, ან მონოატომური უარყოფითი იონები, ან მონოატომური ანიონები, წარმოიქმნება ნეიტრალურ ატომებს შორის ქიმიური რეაქციის დროს, ელექტრონების ურთიერთგადაცემით, ხოლო ატომი, ელექტროპოზიტიური ელემენტი მცირე რაოდენობის გარე ელექტრონებით, გადადის უფრო სტაბილურ მდგომარეობაში. მონოატომური კატიონი ამ ელექტრონების რაოდენობის შემცირებით. პირიქით, ელექტროუარყოფითი ელემენტის ატომი, რომელსაც აქვს დიდი რაოდენობით გარეგანი ელექტრონები, გადადის მონოატომური იონის მდგომარეობაში, რომელიც მისთვის უფრო სტაბილურია ელექტრონების რაოდენობის გაზრდით. მონოატომური კათიონები წარმოიქმნება, როგორც წესი, ლითონებით, ხოლო მონოატომური ანიონებით - არალითონებით.

ელექტრონების გადაცემისას, მეტალის და არამეტალის ელემენტების ატომები მიდრეკილნი არიან შექმნან ელექტრონული გარსის სტაბილური კონფიგურაცია მათი ბირთვების გარშემო. არამეტალური ელემენტის ატომი ქმნის შემდგომი კეთილშობილი გაზის გარე გარსს მისი ბირთვის გარშემო. მაშინ როცა მეტალის ელემენტის ატომი, გარე ელექტრონების დაბრუნების შემდეგ, იღებს წინა კეთილშობილური აირის სტაბილურ ოქტეტურ კონფიგურაციას.

იონური კრისტალები

მეტალის და არალითონური მარტივი ნივთიერებების ურთიერთქმედებისას, რომელსაც თან ახლავს ელექტრონების დაბრუნება და მიღება, წარმოიქმნება მარილები. მაგალითი:

2Na + Cl2 = 2NaCl,

2Al + 3F2 = 2AlF3

იონური ბმა დამახასიათებელია არა მხოლოდ უჟანგბადო და ჟანგბადის შემცველი მჟავების წარმოებულების მარილებისთვის [როგორიცაა NaCl, AlF3, NaNO3, Al(SO4)3], არამედ სხვა კლასების არაორგანული ნივთიერებებისთვის - ძირითადი ოქსიდები და ჰიდროქსიდები. როგორიცაა Na2O და NaOH], ორობითი ნაერთები [როგორიცაა Li3N და CaC2]. საპირისპირო ნიშნით მუხტის მქონე იონებს შორის ჩნდება მიზიდულობის ელექტროსტატიკური ძალები. ასეთი მიმზიდველი ძალები იზოტროპულია, ე.ი. იმოქმედეთ ერთნაირად ყველა მიმართულებით. შედეგად, იონების განლაგება მყარ მარილებში გარკვეულწილად წესრიგდება სივრცეში. მოწესრიგებული კათიონებისა და ანიონების სისტემას ეწოდება იონური კრისტალური ბადე, ხოლო თავად მყარ ნივთიერებებს (მარილები, ძირითადი ოქსიდები და ჰიდროქსიდები) იონური კრისტალები.

ყველა იონური კრისტალები მარილის მსგავსია. მარილის მსგავსი ხასიათი გაგებულია, როგორც თვისებების გარკვეული ნაკრები, რომელიც განასხვავებს იონურ კრისტალებს კრისტალური ნივთიერებებისგან სხვა ტიპის გისოსებით. რა თქმა უნდა, ყველა იონურ გისოსს არ ახასიათებს იონების ასეთი განლაგება სივრცეში, იონების რაოდენობა - საპირისპირო მუხტის მქონე მეზობლები შეიძლება განსხვავებული იყოს, თუმცა, სივრცეში კატიონებისა და ანიონების მონაცვლეობა სავალდებულოა კრისტალებისთვის.

იმის გამო, რომ კულონის მიზიდულობის ძალები თანაბრად ვრცელდება ყველა მიმართულებით, ბროლის გისოსების კვანძებში იონები შედარებით მყარად არის შეკრული, თუმცა თითოეული იონი არ არის ფიქსირებული უმოძრაოდ, მაგრამ განუწყვეტლივ ახორციელებს თერმულ ვიბრაციას თავისი პოზიციის გარშემო. გისოსი. არ არის იონების ტრანსლაციის მოძრაობა გისოსის გასწვრივ, ამიტომ ოთახის ტემპერატურაზე იონური ბმების მქონე ყველა ნივთიერება მყარია (კრისტალური). თერმული ვიბრაციების ამპლიტუდა შეიძლება გაიზარდოს იონური კრისტალის გაცხელებით, რაც საბოლოოდ იწვევს გისოსის განადგურებას და მყარის თხევად მდგომარეობაში გადასვლას (დნობის ტემპერატურაზე). იონური კრისტალების დნობის წერტილი შედარებით მაღალია, ხოლო დუღილის წერტილი, რომლის დროსაც თხევადი ნივთიერება გადადის ყველაზე მოუწესრიგებელ, აირისებრ მდგომარეობაში, ძალიან დიდია. მაგალითი:

ბევრი მარილი, განსაკუთრებით მრავალელემენტიანი რთული მარილები, ისევე როგორც ორგანული მჟავების მარილები, შეიძლება დაიშალა დუღილის და დნობის წერტილზე დაბალ ტემპერატურაზე.

მრავალი იონურად შეკრული ნაერთის (რომლებიც არ რეაგირებენ წყალთან და არ იშლება დნობამდე) ტიპიური თვისებაა მათი შემადგენელ იონებად დაშლის უნარი; იონების მობილურობის გამო, წყალხსნარი ან იონური კრისტალების დნობა ატარებს ელექტრო დენს.

იონურ კრისტალებში არ არსებობს ბმები იონების ცალკეულ წყვილებს შორის; უფრო ზუსტად, უნდა ითქვას, რომ იონური ნაერთის ნიმუშში შემავალი ყველა კატიონი და ანიონი შეკრული აღმოჩნდება.

კათიონებისა და ანიონებისგან აგებულ იონურ კრისტალებში არ არსებობს მოლეკულები.

იონური ნივთიერებების ქიმიური ფორმულები გადმოსცემენ მხოლოდ კათიონებისა და ანიონების თანაფარდობას ბროლის ბადეში; ზოგადად, იონური ნივთიერების ნიმუში ელექტრონულად ნეიტრალურია. მაგალითად, Al2O3 იონური კრისტალის ფორმულის შესაბამისად, გისოსში Al3+ კათიონებისა და O2- ანიონების თანაფარდობა არის 2:3; ნივთიერება ელექტრულად ნეიტრალურია - ექვსი დადებითი მუხტი (2 Al3+) ნეიტრალიზებულია ექვსი უარყოფითი მუხტით (3 O2-).

მიუხედავად იმისა, რომ იონურ კრისტალებში რეალური მოლეკულები არ არსებობს, კოვალენტურ ნივთიერებებთან ერთგვაროვნებისთვის, ჩვეულებრივია პირობითი მოლეკულების შემადგენლობის გადმოცემა ისეთი ფორმულების გამოყენებით, როგორიცაა NaCl და Al2O3, შესაბამისად, იონური ნივთიერებების დახასიათება ფარდობითი მოლეკულური წონის გარკვეული მნიშვნელობებით. ეს მით უფრო გამართლებულია, ვინაიდან კოვალენტური ბმიდან იონურზე გადასვლა თანდათან ხდება და აქვს მხოლოდ პირობითი საზღვარი x = 1,7-ით.

იონური ბმის მქონე ნივთიერებების ფარდობითი მოლეკულური მასა იპოვება შესაბამისი ელემენტების ფარდობითი ატომური მასების დამატებით, თითოეული ელემენტის ატომების რაოდენობის გათვალისწინებით.

მაგალითი: Al2O3-ის ფარდობითი მოლეკულური წონაა:

კრისტალების სტრუქტურა და ფორმა კრისტალოგრაფიის საგანია, ხოლო კრისტალების თვისებებსა და მათ სტრუქტურას შორის კავშირი შესწავლილია კრისტალური ქიმიით.

უნდა აღინიშნოს, რომ პრაქტიკულად არ არსებობს ნაერთები, რომლებშიც მხოლოდ იონური ბმები არსებობს. კოვალენტური ბმები ყოველთვის ჩნდება მეზობელ ატომებს შორის კრისტალში.

ქიმიური ბმა წარმოიქმნება ელექტრონებისა და ატომების ბირთვების მიერ შექმნილი ელექტრული ველების ურთიერთქმედების გამო, ე.ი. ქიმიური ბმა არის ელექტრული ბუნებით.

ქვეშ ქიმიური ბმაგააცნობიეროს 2 ან მეტი ატომის ურთიერთქმედების შედეგი, რომელიც იწვევს სტაბილური პოლიატომური სისტემის ფორმირებას. ქიმიური ბმის წარმოქმნის პირობაა ურთიერთმოქმედი ატომების ენერგიის შემცირება, ე.ი. მატერიის მოლეკულური მდგომარეობა ენერგიულად უფრო ხელსაყრელია, ვიდრე ატომური მდგომარეობა. როდესაც ქიმიური ბმა იქმნება, ატომები მიდრეკილნი არიან მიიღონ სრული ელექტრონული გარსი.

არსებობს: კოვალენტური, იონური, მეტალის, წყალბადის და ინტერმოლეკულური.

კოვალენტური ბმა- ქიმიური ბმის ყველაზე ზოგადი ტიპი, რომელიც წარმოიქმნება ელექტრონული წყვილის სოციალიზაციის გამო გაცვლის მექანიზმი -, როდესაც თითოეული ურთიერთქმედების ატომი აწვდის ერთ ელექტრონს, ან დონორ-აქცეპტორი მექანიზმი, თუ ელექტრონული წყვილი ერთი ატომით (დონორი - N, O, Cl, F) გადადის საერთო გამოყენებისთვის მეორე ატომში (მიმღები - d-ელემენტების ატომები).

ქიმიური კავშირის მახასიათებლები.

1 - ობლიგაციების სიმრავლე - შესაძლებელია მხოლოდ 1 სიგმა ბმა 2 ატომს შორის, მაგრამ მასთან ერთად შეიძლება იყოს პი და დელტა ბმები ერთსა და იმავე ატომებს შორის, რაც იწვევს მრავალი ბმის წარმოქმნას. სიმრავლე განისაზღვრება საერთო ელექტრონული წყვილების რაოდენობით.

2 - კავშირის სიგრძე - ბირთვთაშორისი მანძილი მოლეკულაში, რაც უფრო დიდია სიმრავლე, მით უფრო მცირეა მისი სიგრძე.

3 - კავშირის სიმტკიცე - ეს არის ენერგიის რაოდენობა, რომელიც საჭიროა მის გასატეხად

4 - კოვალენტური ბმის გაჯერება გამოიხატება იმაში, რომ ერთ ატომურ ორბიტალს შეუძლია მონაწილეობა მიიღოს მხოლოდ ერთი ც.ს. ეს თვისება განსაზღვრავს მოლეკულური ნაერთების სტექიომეტრიას.

5 - დირექტიულობა ს.ს. იმისდა მიხედვით, თუ რა ფორმა და რა მიმართულება აქვთ ელექტრონულ ღრუბლებს სივრცეში, როდესაც ისინი გადახურდებიან, შეიძლება წარმოიქმნას მოლეკულების წრფივი და კუთხოვანი ფორმის ნაერთები.

იონური ბმა – წარმოიქმნება ატომებს შორის, რომლებიც ძალიან განსხვავდებიან ელექტრონეგატიურობით. ეს არის 1 და 2 ჯგუფების ძირითადი ქვეჯგუფების ნაერთები 6 და 7 ჯგუფების ძირითადი ქვეჯგუფების ელემენტებით. იონური არის ქიმიური ბმა, რომელიც წარმოიქმნება საპირისპიროდ დამუხტული იონების ურთიერთ ელექტროსტატიკური მიზიდვის შედეგად.

იონური ბმების წარმოქმნის მექანიზმი: ა) ურთიერთმოქმედი ატომების იონების წარმოქმნა; ბ) იონების მიზიდულობის გამო მოლეკულის წარმოქმნა.

იონური ბმის არამიმართულება და უჯერობა

იონების ძალის ველები თანაბრად ნაწილდება ყველა მიმართულებით, ამიტომ თითოეულ იონს შეუძლია საპირისპირო ნიშნის იონების მიზიდვა ნებისმიერი მიმართულებით. ეს არის იონური ბმის არამიმართულება. საპირისპირო ნიშნის 2 იონის ურთიერთქმედება არ იწვევს მათი ძალის ველების სრულ ორმხრივ კომპენსაციას. ამიტომ ისინი ინარჩუნებენ იონების მიზიდვის უნარს სხვა მიმართულებითაც, ე.ი. იონური ბმა ხასიათდება უჯერობით. მაშასადამე, იონურ ნაერთში თითოეული იონი იზიდავს საპირისპირო ნიშნის იონების ისეთ რაოდენობას, რომ წარმოიქმნება იონური ტიპის კრისტალური ბადე. იონურ კრისტალში მოლეკულები არ არის. თითოეულ იონს აკრავს სხვადასხვა ნიშნის იონების გარკვეული რაოდენობა (იონის საკოორდინაციო ნომერი).

ლითონის კავშირი- ქიმ. კომუნიკაცია ლითონებში. ლითონებს აქვთ ვალენტური ორბიტალების სიჭარბე და ელექტრონების ნაკლებობა. როდესაც ატომები ერთმანეთს უახლოვდებიან, მათი ვალენტური ორბიტალები ერთმანეთს ემთხვევა, რის გამოც ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ ერთი ორბიტალიდან მეორეში და ხდება კავშირი ლითონის ყველა ატომს შორის. კავშირს, რომელიც ახორციელებს შედარებით თავისუფალი ელექტრონების მიერ ლითონის იონებს შორის ბროლის ბადეში, ეწოდება მეტალის ბმა. კავშირი ძლიერ დელოკალიზებულია და არ გააჩნია მიმართულება და გაჯერება, რადგან ვალენტური ელექტრონები თანაბრად ნაწილდება მთელ კრისტალზე. თავისუფალი ელექტრონების არსებობა განაპირობებს ლითონების საერთო თვისებების არსებობას: გამჭვირვალობა, მეტალის სიკაშკაშე, მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა, მოქნილობა და პლასტიურობა.

წყალბადის ბმა– კავშირი H ატომსა და ძლიერ უარყოფით ელემენტს შორის (F, Cl, N, O, S). წყალბადის ბმები შეიძლება იყოს შიდა და ინტერმოლეკულური. BC უფრო სუსტია ვიდრე კოვალენტური ბმა. VS-ის გაჩენა აიხსნება ელექტროსტატიკური ძალების მოქმედებით. H ატომს აქვს მცირე რადიუსი და როდესაც ერთი ელექტრონი H გადაადგილდება ან შემოწირულია, ის იძენს ძლიერ დადებით მუხტს, რაც გავლენას ახდენს ელექტრონეგატიურობაზე.

იონური ბმა

(გამოყენებულია ვებგვერდის მასალები http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm)

იონური კავშირი ხორციელდება ელექტროსტატიკური მიზიდვით საპირისპიროდ დამუხტულ იონებს შორის. ეს იონები წარმოიქმნება ელექტრონების ერთი ატომიდან მეორეში გადატანის შედეგად. იონური ბმა იქმნება ატომებს შორის, რომლებსაც აქვთ დიდი განსხვავებები ელექტრონეგატიურობაში (ჩვეულებრივ, პაულინგის მასშტაბით 1,7-ზე მეტი), მაგალითად, ტუტე ლითონებსა და ჰალოგენებს შორის.

განვიხილოთ იონური ბმის გარეგნობა NaCl-ის წარმოქმნის მაგალითის გამოყენებით.

ატომების ელექტრონული ფორმულებიდან

Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 და

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

ჩანს, რომ გარე დონის დასასრულებლად ნატრიუმის ატომისთვის უფრო ადვილია ერთი ელექტრონის დათმობა, ვიდრე შვიდის დამატება, ხოლო ქლორის ატომისთვის უფრო ადვილია ერთის დამატება, ვიდრე შვიდის დათმობა. ქიმიურ რეაქციებში ნატრიუმის ატომი იძლევა ერთ ელექტრონს, ხოლო ქლორის ატომი იღებს მას. შედეგად, ნატრიუმის და ქლორის ატომების ელექტრონული გარსები გარდაიქმნება კეთილშობილი აირების სტაბილურ ელექტრონულ გარსებად (ნატრიუმის კატიონის ელექტრონული კონფიგურაცია

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

და ქლორის ანიონის ელექტრონული კონფიგურაცია

Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6).

იონების ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება იწვევს NaCl მოლეკულის წარმოქმნას.

ქიმიური ბმის ბუნება ხშირად აისახება აგრეგაციის მდგომარეობაში და ნივთიერების ფიზიკურ თვისებებზე. იონური ნაერთები, როგორიცაა ნატრიუმის ქლორიდი NaCl, მყარი და ცეცხლგამძლეა, რადგან მათი "+" და "-" იონების მუხტს შორის არის ელექტროსტატიკური მიზიდულობის ძლიერი ძალები.

უარყოფითად დამუხტული ქლორიდის იონი იზიდავს არა მხოლოდ "საკუთარ" Na + იონს, არამედ მის გარშემო ნატრიუმის სხვა იონებსაც. ეს მივყავართ იმ ფაქტს, რომ რომელიმე იონის მახლობლად არის არა ერთი იონი საპირისპირო ნიშნით, არამედ რამდენიმე.

ნატრიუმის ქლორიდის NaCl კრისტალის სტრუქტურა.

სინამდვილეში, თითოეული ქლორიდის იონის გარშემო არის 6 ნატრიუმის იონი, ხოლო თითოეული ნატრიუმის იონის გარშემო 6 ქლორიდის იონი. იონების ასეთ მოწესრიგებულ შეფუთვას იონური კრისტალი ეწოდება. თუ ქლორის ცალკეული ატომი იზოლირებულია კრისტალში, მაშინ ნატრიუმის მიმდებარე ატომებს შორის უკვე შეუძლებელია იპოვოთ ის, ვისთანაც ქლორი რეაგირებდა.

ელექტროსტატიკური ძალებით ერთმანეთის მიმართ მიზიდული იონები უკიდურესად არ სურთ შეცვალონ თავიანთი მდებარეობა გარე ძალის გავლენის ქვეშ ან ტემპერატურის მატებაზე. მაგრამ თუ ნატრიუმის ქლორიდი დნება და გრძელდება ვაკუუმში გაცხელება, მაშინ ის აორთქლდება და წარმოქმნის დიატომურ NaCl მოლეკულებს. ეს იმაზე მეტყველებს, რომ კოვალენტური შემაკავშირებელი ძალები არასოდეს გამორთულია.

იონური ბმის ძირითადი მახასიათებლები და იონური ნაერთების თვისებები

1. იონური ბმა არის ძლიერი ქიმიური ბმა. ამ კავშირის ენერგია არის დაახლოებით 300 – 700 კჯ/მოლი.

2. კოვალენტური ბმასგან განსხვავებით, იონური ბმა არამიმართულოვანია, ვინაიდან იონს შეუძლია საპირისპირო ნიშნის იონების მიზიდვა თავისკენ ნებისმიერი მიმართულებით.

3. კოვალენტური ბმასგან განსხვავებით, იონური ბმა უჯერია, ვინაიდან საპირისპირო ნიშნის იონების ურთიერთქმედება არ იწვევს მათი ძალის ველების სრულ ორმხრივ კომპენსაციას.

4. იონური ბმის მქონე მოლეკულების წარმოქმნის პროცესში ელექტრონების სრული გადაცემა არ ხდება, შესაბამისად, ბუნებაში ასპროცენტიანი იონური ბმა არ არსებობს. NaCl მოლეკულაში ქიმიური ბმა მხოლოდ 80% იონურია.

5. იონური ნაერთები არის კრისტალური მყარი, მაღალი დნობის და დუღილის წერტილებით.

6. იონური ნაერთების უმეტესობა წყალში იხსნება. იონური ნაერთების ხსნარები და დნობები ატარებენ ელექტრო დენს.

ლითონის კავშირი

ლითონის კრისტალები განსხვავებულად არის მოწყობილი. თუ გაითვალისწინებთ მეტალის ნატრიუმის ნაჭერს, აღმოაჩენთ, რომ გარეგნულად ის ძალიან განსხვავდება სუფრის მარილისგან. ნატრიუმი არის რბილი ლითონი, ადვილად იჭრება დანით, გაბრტყელებულია ჩაქუჩით, ის ადვილად დნება ჭიქაში სპირტიან ნათურაზე (დნობის წერტილი 97,8 o C). ნატრიუმის კრისტალში თითოეული ატომი გარშემორტყმულია რვა სხვა მსგავსი ატომით.

მეტალის Na-ს კრისტალის სტრუქტურა.

ნახატიდან ჩანს, რომ Na ატომს კუბის ცენტრში აქვს 8 უახლოესი მეზობელი. მაგრამ იგივე შეიძლება ითქვას კრისტალის ნებისმიერ სხვა ატომზე, რადგან ისინი ყველა ერთნაირია. კრისტალი შედგება ამ სურათზე ნაჩვენები "უსასრულოდ" განმეორებადი ფრაგმენტებისგან.

ლითონის ატომები გარე ენერგიის დონეზე შეიცავს მცირე რაოდენობის ვალენტურ ელექტრონებს. ვინაიდან ლითონის ატომების იონიზაციის ენერგია დაბალია, ვალენტური ელექტრონები სუსტად ინარჩუნებენ ამ ატომებს. შედეგად, დადებითად დამუხტული იონები და თავისუფალი ელექტრონები ჩნდება ლითონების კრისტალურ ბადეში. ამ შემთხვევაში ლითონის კათიონები განლაგებულია კრისტალური მედის კვანძებში, ხოლო ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ დადებითი ცენტრების ველში და წარმოქმნიან ე.წ. „ელექტრონულ გაზს“.

უარყოფითად დამუხტული ელექტრონის არსებობა ორ კატიონს შორის იწვევს იმ ფაქტს, რომ თითოეული კატიონი ურთიერთქმედებს ამ ელექტრონთან.

ამრიგად, მეტალის ბმა არის კავშირი დადებით იონებს შორის ლითონის კრისტალებში, რომელიც ხორციელდება ელექტრონების მიზიდვით, რომლებიც თავისუფლად მოძრაობენ მთელ კრისტალში.

ვინაიდან მეტალში ვალენტური ელექტრონები თანაბრად ნაწილდება მთელ კრისტალზე, მეტალის ბმა, ისევე როგორც იონური, არის მიუმართავი ბმა. კოვალენტური ბმასგან განსხვავებით, მეტალის ბმა არის უჯერი ბმა. მეტალის ბმა კოვალენტური ბმისგან განსხვავდება სიმტკიცითაც. მეტალის ბმის ენერგია დაახლოებით სამიდან ოთხჯერ ნაკლებია კოვალენტური ბმის ენერგიაზე.

ელექტრონული გაზის მაღალი მობილურობის გამო ლითონებს ახასიათებთ მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა.

ლითონის კრისტალი საკმაოდ მარტივი ჩანს, მაგრამ მისი ელექტრონული სტრუქტურა რეალურად უფრო რთულია, ვიდრე იონური მარილის კრისტალები. ლითონის ელემენტების გარე ელექტრონულ გარსზე არ არის საკმარისი ელექტრონები სრულფასოვანი "ოქტეტის" კოვალენტური ან იონური ბმის შესაქმნელად. მაშასადამე, აირის მდგომარეობაში, მეტალების უმეტესობა შედგება ერთატომური მოლეკულებისგან (ანუ ცალკეული, დაუკავშირებელი ატომებისგან). ტიპიური მაგალითია ვერცხლისწყლის ორთქლი. ამრიგად, ლითონის ატომებს შორის ლითონის კავშირი ხდება მხოლოდ აგრეგაციის თხევად და მყარ მდგომარეობაში.

მეტალის ბმა შეიძლება აღწერილი იყოს შემდეგნაირად: წარმოქმნილ კრისტალში ლითონის ატომების ნაწილი თავის ვალენტურ ელექტრონებს უთმობს ატომებს შორის სივრცეს (ნატრიუმში ეს არის ... 3s1), იონებად იქცევა. ვინაიდან კრისტალში ლითონის ყველა ატომი ერთნაირია, თითოეულ მათგანს აქვს თანაბარი შანსი დაკარგოს ვალენტური ელექტრონი.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ელექტრონების გადასვლა ნეიტრალურ და იონიზებულ ლითონის ატომებს შორის ხდება ენერგიის მოხმარების გარეშე. ამ შემთხვევაში ელექტრონების ნაწილი ყოველთვის ატომებს შორის სივრცეში მთავრდება „ელექტრონული აირის“ სახით.

ეს თავისუფალი ელექტრონები, პირველ რიგში, ატარებენ ლითონის ატომებს ერთმანეთისგან გარკვეულ წონასწორულ მანძილზე.

მეორეც, ისინი ლითონებს ანიჭებენ დამახასიათებელ „მეტალის ბზინვარებას“ (თავისუფალ ელექტრონებს შეუძლიათ ურთიერთქმედება სინათლის კვანტებთან).

მესამე, თავისუფალი ელექტრონები უზრუნველყოფენ ლითონებს კარგი ელექტროგამტარობით. ლითონების მაღალი თბოგამტარობა ასევე აიხსნება ატომთაშორის სივრცეში თავისუფალი ელექტრონების არსებობით – ისინი ადვილად „რეაგირებენ“ ენერგიის ცვლილებებზე და ხელს უწყობენ მის სწრაფ გადატანას კრისტალში.

ლითონის ბროლის ელექტრონული სტრუქტურის გამარტივებული მოდელი.

******** ლითონის ნატრიუმის მაგალითზე განვიხილოთ მეტალის ბმის ბუნება ატომური ორბიტალების შესახებ იდეების თვალსაზრისით. ნატრიუმის ატომს, ისევე როგორც ბევრ სხვა ლითონს, აქვს ვალენტური ელექტრონების ნაკლებობა, მაგრამ არსებობს თავისუფალი ვალენტური ორბიტალები. ნატრიუმის მხოლოდ 3s ელექტრონს შეუძლია გადაადგილება ნებისმიერ თავისუფალ და ახლოს ენერგიის მეზობელ ორბიტალზე. როდესაც კრისტალში ატომები ერთმანეთს უახლოვდებიან, მეზობელი ატომების გარე ორბიტალები ერთმანეთს ემთხვევა, რის გამოც შემოწირული ელექტრონები თავისუფლად მოძრაობენ მთელ კრისტალში.

თუმცა, „ელექტრონული გაზი“ სულაც არ არის უწესრიგო, როგორც ეს შეიძლება ჩანდეს. ლითონის კრისტალში თავისუფალი ელექტრონები არიან გადახურულ ორბიტალებში და გარკვეულწილად სოციალიზებულნი არიან, ქმნიან ერთგვარ კოვალენტურ კავშირებს. ნატრიუმს, კალიუმს, რუბიდიუმს და სხვა მეტალის s-ელემენტებს უბრალოდ აქვთ რამდენიმე საერთო ელექტრონი, ამიტომ მათი კრისტალები მყიფე და დნებადია. ვალენტური ელექტრონების რაოდენობის მატებასთან ერთად, ლითონების სიძლიერე, როგორც წესი, იზრდება.

ამრიგად, ელემენტები მიდრეკილნი არიან შექმნან მეტალის ბმა, რომლის ატომებს გარე გარსებზე აქვთ რამდენიმე ვალენტური ელექტრონი. ეს ვალენტური ელექტრონები, რომლებიც ახორციელებენ მეტალურ კავშირს, იმდენად სოციალიზებულია, რომ მათ შეუძლიათ გადაადგილება მთელ ლითონის კრისტალზე და უზრუნველყონ ლითონის მაღალი ელექტროგამტარობა.

NaCl კრისტალი არ ატარებს ელექტროენერგიას, რადგან იონებს შორის სივრცეში არ არის თავისუფალი ელექტრონები. ნატრიუმის ატომების მიერ შემოწირული ყველა ელექტრონი მყარად ატარებს ქლორიდის იონებს მათ გარშემო. ეს არის ერთ-ერთი არსებითი განსხვავება იონურ კრისტალებსა და მეტალურს შორის.

ის, რაც ახლა იცით მეტალის ბმის შესახებ, ასევე ხსნის მეტალების უმეტესობის მაღალ მდგრადობას (დუქტურობას). ლითონის შეიძლება იყოს გაბრტყელებული შევიდა თხელი ფურცელი, გამოყვანილია შევიდა მავთული. ფაქტია, რომ ლითონის კრისტალში ატომების ცალკეული ფენები შედარებით ადვილად სრიალებს ერთმანეთზე: მობილური „ელექტრონული გაზი“ მუდმივად არბილებს ინდივიდუალური დადებითი იონების მოძრაობას, იცავს მათ ერთმანეთისგან.

რასაკვირველია, სუფრის მარილით არაფრის გაკეთება არ შეიძლება, თუმცა მარილიც კრისტალური ნივთიერებაა. იონურ კრისტალებში ვალენტური ელექტრონები მყარად არის მიბმული ატომის ბირთვთან. იონების ერთი ფენის მეორეზე გადანაცვლება იწვევს ერთი და იგივე მუხტის იონების კონვერგენციას და იწვევს მათ შორის ძლიერ მოგერიებას, რის შედეგადაც ხდება ბროლის განადგურება (NaCl არის მტვრევადი ნივთიერება).

იონური კრისტალის ფენების ცვლა იწვევს მსგავს იონებს შორის დიდი საგრებელი ძალების გაჩენას და კრისტალის განადგურებას.

ნავიგაცია

• ნივთიერების რაოდენობრივი მახასიათებლების საფუძველზე კომბინირებული ამოცანების ამოხსნა
• Პრობლემის გადაჭრა. ნივთიერებათა შემადგენლობის მუდმივობის კანონი. გამოთვლები ნივთიერების „მოლური მასის“ და „ქიმიური რაოდენობის“ ცნებების გამოყენებით

მეტალის ბმის ბუნება. ლითონის კრისტალების სტრუქტურა.

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

იონური ქიმიური ბმა ჰქვია ბმა, რომელიც წარმოიქმნება კათიონებსა და ანიონებს შორის მათი ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედების შედეგად.იონური ბმა შეიძლება ჩაითვალოს, როგორც კოვალენტური პოლარული ბმის შემზღუდველი შემთხვევა, რომელიც წარმოიქმნება ატომების მიერ ძალიან განსხვავებული ელექტრონეგატიურობის მნიშვნელობებით.

როდესაც იონური ბმა იქმნება, ხდება ელექტრონების საერთო წყვილის მნიშვნელოვანი გადანაცვლება უფრო ელექტროუარყოფით ატომზე, რომელიც ამგვარად იძენს უარყოფით მუხტს და გადაიქცევა ანიონად. კიდევ ერთი ატომი, რომელმაც დაკარგა ელექტრონი, ქმნის კატიონს. იონური ბმა იქმნება მხოლოდ ისეთი ელემენტების ატომურ ნაწილაკებს შორის, რომლებიც ძლიერ განსხვავდებიან ელექტრონეგატიურობით (Δχ ≥ 1,9).

იონური ბმა ხასიათდება არამიმართულებასივრცეში და დაუჯერებლობა. იონების ელექტრული მუხტი განსაზღვრავს მათ მიზიდულობას და მოგერიებას და განსაზღვრავს ნაერთის სტოქიომეტრულ შემადგენლობას.

ზოგადად, იონური ნაერთი არის იონების გიგანტური კავშირი საპირისპირო მუხტებთან. ამრიგად, იონური ნაერთების ქიმიური ფორმულები ასახავს მხოლოდ უმარტივეს თანაფარდობას ატომური ნაწილაკების რაოდენობას შორის, რომლებიც ქმნიან ასეთ ასოციაციებს.

ლითონის კავშირი -ვურთიერთქმედება, რომელიც ინახავს ლითონების ატომურ ნაწილაკებს კრისტალებში.

მეტალის ბმის ბუნება კოვალენტური ბმის მსგავსია: ორივე ტიპის ბმები ემყარება ვალენტური ელექტრონების სოციალიზაციას. თუმცა, კოვალენტური ბმის შემთხვევაში, მხოლოდ ორი მეზობელი ატომის ვალენტური ელექტრონები იზიარებენ, ხოლო მეტალის ბმის წარმოქმნისას ყველა ატომი მონაწილეობს ამ ელექტრონების გაზიარებაში ერთდროულად. ლითონების დაბალი იონიზაციის ენერგია აადვილებს ვალენტურ ელექტრონებს ატომებისგან განცალკევებას და ბროლის მთელ მოცულობაში გადაადგილებას. ელექტრონების თავისუფალი გადაადგილების გამო ლითონებს აქვთ მაღალი ელექტრული და თბოგამტარობა.

ამრიგად, ელექტრონების შედარებით მცირე რაოდენობა უზრუნველყოფს ლითონის კრისტალში ყველა ატომის შეკავშირებას. ამ ტიპის ბმა, კოვალენტური ბმისგან განსხვავებით, არის არალოკალიზებულიდა არამიმართული.

7. ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება . მოლეკულების ორიენტაცია, ინდუქციური და დისპერსიული ურთიერთქმედება. მოლეკულათაშორისი ურთიერთქმედების ენერგიის დამოკიდებულება დიპოლური მომენტის მნიშვნელობაზე, პოლარიზებადობასა და მოლეკულების ზომაზე. ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ენერგია და ნივთიერებების საერთო მდგომარეობა. IV-VII ჯგუფების p-ელემენტების მარტივი ნივთიერებებისა და მოლეკულური ნაერთების დუღილისა და დნობის წერტილების ცვლილების ბუნება.

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

მიუხედავად იმისა, რომ მოლეკულები მთლიანობაში ელექტრულად ნეიტრალურია, მათ შორის ხდება მოლეკულური ურთიერთქმედება.

შეკრული ძალები, რომლებიც მოქმედებს ცალკეულ მოლეკულებს შორის და იწვევს ჯერ მოლეკულური სითხის, შემდეგ კი მოლეკულური კრისტალების წარმოქმნას, ე.წ.ინტერმოლეკულური ძალები , ან ვან დერ ვაალის ძალები .

ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედება, როგორც ქიმიური ბმა, აქვს ელექტროსტატიკური ბუნება, მაგრამ, ამ უკანასკნელისგან განსხვავებით, ძალიან სუსტია; ვლინდება ბევრად უფრო დიდ მანძილზე და ახასიათებს არარსებობა გაჯერება.

არსებობს ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების სამი ტიპი. პირველი ტიპი არის საორიენტაციოურთიერთქმედებაპოლარული მოლეკულები. მიახლოებისას პოლარული მოლეკულები ერთმანეთის მიმართ ორიენტირდებიან დიპოლების ბოლოებზე მუხტების ნიშნების შესაბამისად. რაც უფრო პოლარულია მოლეკულები, მით უფრო ძლიერია ორიენტაციის ურთიერთქმედება. მისი ენერგია, პირველ რიგში, განისაზღვრება მოლეკულების დიპოლების ელექტრული მომენტების სიდიდით (ანუ მათი პოლარობით).

ინდუქციური ურთიერთქმედება – ეს არის ელექტროსტატიკური ურთიერთქმედება პოლარულ და არაპოლარულ მოლეკულებს შორის.

არაპოლარულ მოლეკულაში პოლარული მოლეკულის ელექტრული ველის გავლენით წარმოიქმნება „გამოწვეული“ (გამოწვეული) დიპოლი, რომელიც იზიდავს პოლარული მოლეკულის მუდმივ დიპოლს. ინდუქციური ურთიერთქმედების ენერგია განისაზღვრება პოლარული მოლეკულის დიპოლის ელექტრული მომენტით და არაპოლარული მოლეკულის პოლარიზებადობით.

დისპერსიული ურთიერთქმედება ურთიერთმოზიდვის შედეგად წარმოიქმნება ე.წ მყისიერი დიპოლები. ამ ტიპის დიპოლები წარმოიქმნება არაპოლარულ მოლეკულებში ნებისმიერ დროს, მათი დამოუკიდებელი ვიბრაციებით გამოწვეული ელექტრონული ღრუბლის სიმძიმის ელექტრულ ცენტრებსა და ბირთვებს შორის შეუსაბამობის გამო.

ცალკეული კომპონენტების წვლილის ფარდობითი მნიშვნელობა ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების მთლიან ენერგიაში დამოკიდებულია მოლეკულის ორ მთავარ ელექტროსტატიკურ მახასიათებლებზე - მის პოლარობაზე და პოლარიზაციაზე, რომლებიც, თავის მხრივ, განისაზღვრება მოლეკულის ზომითა და სტრუქტურით.

8. წყალბადის ბმა . წყალბადის ბმის წარმოქმნის მექანიზმი და ბუნება. წყალბადის ბმის ენერგიის შედარება ქიმიური ბმის ენერგიასთან და ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ენერგიასთან. მოლეკულური და ინტრამოლეკულური წყალბადის ბმები. IV-VII ჯგუფების p-ელემენტების ჰიდრიდების დნობის და დუღილის წერტილების ცვლილების ბუნება. წყალბადის ბმების მნიშვნელობა ბუნებრივი ობიექტებისთვის. წყლის ანომალიური თვისებები.

1. თან. 75–77; 2. თან. 147–149; 4. თან. 95–96; 11. თან. 140–143 წწ.

ინტერმოლეკულური ურთიერთქმედების ერთ-ერთი სახეობაა წყალბადის ბმა . იგი ხორციელდება ერთი მოლეკულის დადებითად პოლარიზებულ წყალბადის ატომსა და მეორე მოლეკულის უარყოფითად პოლარიზებულ X ატომს შორის:

Х δ- ─Н δ+ Х δ- ─Н δ+,

სადაც X არის ერთ-ერთი ყველაზე ელექტროუარყოფითი ელემენტის - F, O ან N ატომი, ხოლო სიმბოლო წყალბადის ბმის სიმბოლოა.

წყალბადის ბმის წარმოქმნა უპირველეს ყოვლისა განპირობებულია იმით, რომ წყალბადის ატომს აქვს მხოლოდ ერთი ელექტრონი, რომელიც X ატომთან პოლარული კოვალენტური ბმის წარმოქმნისას მისკენ გადაინაცვლებს. წყალბადის ატომზე წარმოიქმნება მაღალი დადებითი მუხტი, რომელიც წყალბადის ატომში შიდა ელექტრონული ფენების არარსებობასთან ერთად, საშუალებას აძლევს სხვა ატომს მიუახლოვდეს მას კოვალენტური ბმების სიგრძესთან ახლოს.

ამრიგად, წყალბადის ბმა წარმოიქმნება დიპოლების ურთიერთქმედების შედეგად. თუმცა, ჩვეულებრივი დიპოლ-დიპოლური ურთიერთქმედებისგან განსხვავებით, წყალბადის კავშირის მექანიზმი ასევე განპირობებულია დონორ-მიმღები ურთიერთქმედებით, სადაც ელექტრონული წყვილის დონორი არის ერთი მოლეკულის X ატომი, ხოლო მიმღები არის მეორის წყალბადის ატომი.

წყალბადის ბმას აქვს მიმართულების და გაჯერების თვისებები. წყალბადის ბმის არსებობა მნიშვნელოვნად მოქმედებს ნივთიერებების ფიზიკურ თვისებებზე. მაგალითად, HF, H 2 O და NH 3 დნობის და დუღილის წერტილები უფრო მაღალია, ვიდრე იმავე ჯგუფების სხვა ელემენტების ჰიდრიდებში. ანომალიური ქცევის მიზეზი წყალბადური ბმების არსებობაა, რომელთა გაწყვეტა დამატებით ენერგიას მოითხოვს.

პირველი მათგანი არის იონური ბმის ფორმირება. (მეორე არის განათლება, რომელიც ქვემოთ იქნება განხილული). როდესაც იონური ბმა იქმნება, ლითონის ატომი კარგავს ელექტრონებს, ხოლო არამეტალის ატომი იძენს. მაგალითად, განვიხილოთ ნატრიუმის და ქლორის ატომების ელექტრონული სტრუქტურა:

Na 1s 2 2s 2 2 p6 3 ს 1 - ერთი ელექტრონი გარე დონეზე

Cl 1s 2 2s 2 2 p6 3 s2 3 გვ 5 - შვიდი ელექტრონი გარე დონეზე

თუ ნატრიუმის ატომი თავის ერთ 3s ელექტრონს გადასცემს ქლორის ატომს, ოქტეტის წესი ორივე ატომისთვის მოქმედებს. ქლორის ატომს ექნება რვა ელექტრონი გარე მესამე ფენაში, ხოლო ნატრიუმის ატომს ასევე ექნება რვა ელექტრონი მეორე ფენაში, რომელიც ახლა გარე გახდა:

Na + 1s 2 2s 2 2 გვ 6

Cl - 1s 2 2s 2 2 p6 3 s2 3 გვ6 - რვა ელექტრონი გარე დონეზე

ამავდროულად, ნატრიუმის ატომის ბირთვი კვლავ შეიცავს 11 პროტონს, მაგრამ ელექტრონების ჯამური რაოდენობა შემცირდა 10-მდე. ეს ნიშნავს, რომ დადებითად დამუხტული ნაწილაკების რაოდენობა ერთით მეტია უარყოფითად დამუხტულთა რიცხვზე, ამიტომ ჯამური ნატრიუმის "ატომის" მუხტი არის +1.
ქლორის "ატომი" ახლა შეიცავს 17 პროტონს და 18 ელექტრონს და აქვს მუხტი -1.
ერთი ან მეტი ელექტრონის დაკარგვის ან მომატების შედეგად წარმოქმნილ დამუხტულ ატომებს უწოდებენ იონები. დადებითად დამუხტული იონები ეწოდება კათიონები, და უარყოფითად დამუხტულებს ეძახიან ანიონები.
საპირისპირო მუხტის მქონე კათიონები და ანიონები ერთმანეთს იზიდავს ელექტროსტატიკური ძალებით. საპირისპიროდ დამუხტული იონების ამ მიზიდულობას იონური კავშირი ეწოდება. . ეს ხდება ნაერთები, რომლებიც წარმოიქმნება ლითონისა და ერთი ან მეტი არალითონისგან. შემდეგი ნაერთები აკმაყოფილებს ამ კრიტერიუმს და იონური ხასიათისაა: MgCl 2, Fel 2, CuF, Na 2 0, Na 2 S0 4, Zn(C 2 H 3 0 2) 2.

იონური ნაერთების წარმოდგენის კიდევ ერთი გზა არსებობს:

ამ ფორმულებში, წერტილები აჩვენებს მხოლოდ გარე გარსებზე მდებარე ელექტრონებს ( ვალენტური ელექტრონები ). ასეთ ფორმულებს ლუისის ფორმულებს უწოდებენ ამერიკელი ქიმიკოსის G. N. Lewis-ის, ქიმიური შეკავშირების თეორიის ერთ-ერთი დამაარსებლის (ლ. პაულინგთან ერთად) პატივსაცემად.

ელექტრონების გადატანა ლითონის ატომიდან არამეტალის ატომში და იონების წარმოქმნა შესაძლებელია იმის გამო, რომ არალითონებს აქვთ მაღალი ელექტრონეგატიურობა, ხოლო ლითონებს - დაბალი.

იონების ერთმანეთთან ძლიერი მიზიდულობის გამო, იონური ნაერთები ძირითადად მყარია და საკმაოდ მაღალი დნობის წერტილი აქვთ.

იონური ბმა წარმოიქმნება ელექტრონების გადაცემის შედეგად ლითონის ატომიდან არამეტალის ატომში. შედეგად მიღებული იონები ერთმანეთს იზიდავს ელექტროსტატიკური ძალებით.