ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химические соединения в конденсированном состоянии из "Повторим химию 1984" Как уже отмечалось, ионная связь осуществляется в результате взаимодействия противоположно заряженных ионои. Соединения с ионной связью не так многочисленны. Простые ионы сравнительно легко образуют лишь атомы з-элементов, содержащие один электрон во внешнем слое, а также атомы главной подгруппы УП группы периодической системы элементов Д. И. Менделеева.. [c.30] Таким образом, типичными ионными соединениями являются галогениды щелочных металлов, прежде всего фториды и хлориды цезия, рубидия, калия. Сложные анионы (ЗН- (в щелочах), ЫО Г. 501 , 104 (в солях), а также комплексные ионы ЫН , [Р1С1я] - являются представителями важных в практическом отношении комплексных соеди-нени11. Электрическое поле иона имеет сферическую симметрию, поэтому ионная связь не обладает направленностью и насыщаемостью. [c.30] При переходе в жидкое и твердое состояния у таких соединений наблюдается склонность к ассоциации, т. е. к соединению ионов друг с другом. В твердом состоянии образуются кристаллические решетки, тип которых зависит от размера (или отношения радиусов) взаимодействующих ионов, и выделяется энергия образования кристаллической решетки. Растворение ионных кристаллов сопровождается затратой энергии. [c.31] Металлическая связь. Металлическая связь — разновидность ненаправленной ковалентной связи. Она существует между атомами с небольшим числом валентных электронов, слабо удерживаемых ядром, и большим числом свободных валентных орбиталей. Металлическая связь осуществляется в кристаллах металлов и их сплавов. Существованием такой связи объясняются общие свойства металлов. Как известно, металлы — это твердые, блестящие вещества, хорошо проводящие электричество, теплоту многие из них имеют высокие температуры плавления и кипения, а также способны к вытягиванию в проволоку и прокатыванию в листы. Такая же связь имеет место в жидких металлах и сплавах (они сохраняют высокую электрическую проводимость). [c.31] Природа металлической связи также электростатическая обобществленные электроны могут находиться около двух или более положительных ядер одновременно. Та к, например, атом лития (2=3) имеет один валентный электрон (25 ), а ион лития имеет четыре вакантные орбитали (25, 2рх, 2ру и 2рг). Атомы лития легко отдают свой валентный электрон в общее пользование, превращаясь в положительный ион с электронной конфигурацией гелия. Свободные электроны, благодаря наличию большого числа свободных орбиталей, могут перемещаться в кристалле таким образом, что взаимодействуют с ядрами двух атомов и более. В кристалле лития каждый атом окружен восемью ближайшими атомами. [c.31] Таким образом, твердый металл представляет собой каркас из положительных ионов, находящихся в узлах кристалла и погруженных в море подвижных электронов. Металлическая связь существенно отличается от ковалентной связи. В случае металлической связи электроны равномерно распределены между положительными центрами, а в случае ковалентной сосредоточиваются (локализуются) в определенных областях пространства. [c.31] Прочность металлической связи можно иллюстрировать высокими значениями энергий (теплот) сублимации . [c.32] Особенно прочна связь у большинства переходных металлов ( -элементы). Наличием металлической связи характеризуются также сплавы металлов и многие металлические (интерметаллические соединения). [c.32] Межмолекулярные связи. При изучении свойств различных веществ приходится учитывать не только взаимодействие атомов, ведущее к образованию молекул, но и межмолекулярные взаимодействия. Силы межмолекулярного взаимодействия проявляются в таких процессах, как плавление и кристаллизация, испарение и конденсация, адсорбция, растворение. [c.32] Межмолекулярные силы взаимодействия отличаются от валентных тем, что проявляются на значительно больших расстояниях и характеризуются значительно более слабыми энергиями. [c.32] Ван-дер-ваальсовы взаимодействия. Представление об этих силах было, введено голландским физиком Ван-дер-Ваальсом для объяснения различия в поведении реального и идеального газов. Природа этих взаимодействий также электрическая, поэтому они наиболее значительны при наличии у взаимодействующих молекул электрических моментов диполя (так называемые диполь-дипольные взаимодействия). Силы взаимодействия между неполярными молекулами более слабы, они образуются за счет мгновенных (наведенных) диполей, вызванных непрерывным тепловым движением частиц в атомах и в веществе. Такие взаимодействия называются дисперсионными силами. Например, между молекулами инертных элементов, в которых все валентные орбитали полностью заселены и ядра свободных атомов газа находятся довольна далеко друг от друга, возникают слабые взаимодействия. [c.32] Водородная связь. В образовании водородной связи обязательно принимает участие атом водорода. Это взаимодействие является как бы промежуточным по величине энергии между валентной химической связью и ван-дер-ваальсовыми связями. Схематически водородную связь изображают тремя точками. [c.33] Когда атом водорода связан с сильно электроотрицательным элементом, электронная пара смещается к ядру электроотрицательного атома, а ядро атома водорода (катион) превращается в частицу с уникальными свойствами. I) она имеет положительный заряд, 2) но не имеет электронов и поэтому испытывает только притяжение (в отличие от других катионов) к электронам лругпх атомов и 3) обладает ничтожно малым размером (протон п тысячи раз меньше остальных ионов),, что также благоприятствует притяжению электронов. [c.33] Водородная связь тем сильнее, че.м выше электроотрицательность ат0ма-партнера и чем меньше его размеры. Поэтому водородная связь наиболее характерна для соединения фтора, кислорода и в меньшей степени для соединений азота, серы и хлора. Соответственно меняется и энергия водородной связи, а именно энергия связи Н...Р равна 40 кДж/моль, связи Н...0 20 кДд /.моль. а связи Н...М 8 кДж/моль. [c.33] Водородная связь играет важную роль при взаимодействиях в растворах. Благодаря водородным связям молекулы объединяются в димеры и полимеры, т. е. происходит их ассоциация. Это заметно влияет на многие свойства растворов. [c.33] Физические свойства веществ, обладающих водородными связями, резко (аномально) отличаются от свойств аналогичных веществ, которые не образуют водородные связи. [c.33] О наличии водородных связей удобнее всего судить по температурам кипения, так как их легко измерить. Так, если (5ы вода не была ассоциированной жидкостью, ее температура кипения была бы около 180 К. [c.34] Аномально высокие значения температур кипения воды и фтороводорода объясняются образованием водородных связей между молекулами этих веществ. [c.34] Водородная связь может возникать не только между молекулами (так называемая. межмолекулярная водородная связь), но и внутри одной молекулы (в этом случае говорят о внутримолекулярной водородной связи), если в это11 молекуле содержатся группы — доноры и группы — акцепторы электронов (одна из причин взаимного влияния атомов в молекулах). [c.34] С этим, вероятно, связана очень большая роль водородных связей в белках и нуклеиновых кислотах, в органических кристаллах и полимерах. [c.34] Вернуться к основной статье