Ce este o legătură metalică în chimie. Legătura metalică: mecanism de formare

Metalul este o legătură multicentrică care există în metale și aliajele lor între ionii încărcați pozitiv și electronii de valență, care sunt comuni tuturor ionilor și se mișcă liber în întregul cristal.

Au un număr mic de electroni de valență și ionizare scăzută. Datorită razelor mari ale atomilor de metal, acești electroni sunt legați destul de slab de nucleele lor și se pot rupe cu ușurință de ei și devin comuni întregului cristal metalic. Ca rezultat, ionii metalici încărcați pozitiv și gazul de electroni apar în rețeaua cristalină a metalului - o colecție de electroni mobili care se mișcă liber în întregul cristal metalic.

Ca urmare, metalul este format dintr-un număr de ioni pozitivi localizați în anumite poziții și un număr mare de electroni care se mișcă relativ liber în câmpul centrilor pozitivi. Structura spațială a metalelor este un cristal, care poate fi imaginat ca o celulă cu ioni încărcați pozitiv la noduri, scufundată într-un gaz de electroni încărcat negativ. Toți atomii își renunță la electronii de valență pentru a forma un gaz de electroni se mișcă liber în interiorul cristalului, fără a rupe legătura chimică.

Teoria mișcării libere a electronilor în rețeaua cristalină a metalelor a fost confirmată experimental de experimentul lui Tolman și Stewart (în 1916): cu frânarea bruscă a unei bobine nerăsucite anterior cu un fir înfășurat, electronii liberi au continuat să se miște pentru ceva timp. prin inerție, iar în acest moment un ampermetru conectat la bobinele circuitului, a înregistrat un impuls de curent electric.

Tipuri de modele conexiune metalica

Semnele unei legături metalice sunt următoarele caracteristici:

1. Multielectronicitate, deoarece toți electronii de valență participă la formarea unei legături metalice;
2. Multicentric, sau delocalizare - o legătură conectează simultan un număr mare de atomi conținuți într-un cristal metalic;
3. Izotropie sau nedirecționalitate - datorită mișcării nestingherite a gazului de electroni în toate direcțiile simultan, legătura metalică este simetrică sferic.

Cristalele metalice formează în principal trei tipuri de rețele cristaline, dar unele metale pot avea structuri diferite în funcție de temperatură.

Rețele cristaline ale metalelor: a) cubice centrate pe fețe (Cu, Au, Ag, Al); b) corp cubic centrat (Li, Na, Ba, Mo, W, V); c) hexagonal (Mg, Zn, Ti, Cd, Cr)

Legăturile metalice există în cristale și topituri ale tuturor metalelor și aliajelor. În forma sa pură, este caracteristic metalelor alcaline și alcalino-pământoase. În d-metale de tranziție, legătura dintre atomi este parțial covalentă.

Legătură metalică datorită prezenței electronilor liberi (gazul de electroni) și a acestora distribuție uniformă de-a lungul cristalului duce la caracteristică proprietăți generale metale și aliaje, în special, conductivitate termică și electrică ridicată, ductilitate (adică capacitatea de a experimenta deformare la niveluri normale sau crescute fără distrugere), opacitate și luciu metalic datorită capacității lor de a reflecta lumina.

Legătura ionică

(au fost folosite materiale de pe site-ul http://www.hemi.nsu.ru/ucheb138.htm)

Legătura ionică are loc prin atracție electrostatică între ionii încărcați opus. Acești ioni se formează ca urmare a transferului de electroni de la un atom la altul. O legătură ionică se formează între atomii care au diferențe mari de electronegativitate (de obicei mai mari de 1,7 pe scara Pauling), de exemplu, între atomii de metal alcalin și de halogen.

Să luăm în considerare apariția unei legături ionice folosind exemplul formării NaCl.

Din formule electronice ale atomilor

Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 şi

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

Se poate observa că pentru a finaliza nivelul exterior, este mai ușor pentru un atom de sodiu să cedeze un electron decât să câștige șapte, iar pentru un atom de clor este mai ușor să câștige un electron decât să câștige șapte. În reacțiile chimice, atomul de sodiu cedează un electron, iar atomul de clor îl ia. Ca urmare, învelișurile de electroni ale atomilor de sodiu și clor sunt transformate în învelișuri de electroni stabile ale gazelor nobile (configurația electronică a cationului de sodiu

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

iar configuraţia electronică a anionului clor este

Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6).

Interacțiunea electrostatică a ionilor duce la formarea unei molecule de NaCl.

Natura legăturii chimice este adesea reflectată în starea de agregareși proprietățile fizice ale materiei. Compușii ionici precum clorura de sodiu NaCl sunt duri și refractari deoarece există forțe puternice de atracție electrostatică între sarcinile ionilor lor „+” și „–”.

Ionul de clor încărcat negativ atrage nu numai ionul său de Na+, ci și alți ioni de sodiu din jurul său. Acest lucru duce la faptul că lângă oricare dintre ioni nu există un ion cu semnul opus, ci mai mulți.

Structura unui cristal de clorură de sodiu NaCl.

De fapt, există 6 ioni de sodiu în jurul fiecărui ion de clor și 6 ioni de clor în jurul fiecărui ion de sodiu. Această împachetare ordonată de ioni se numește cristal ionic. Dacă un singur atom de clor este izolat într-un cristal, atunci printre atomii de sodiu care îl înconjoară nu se mai poate găsi pe cel cu care clorul a reacționat.

Atrași unul de celălalt de forțele electrostatice, ionii sunt extrem de reticenți în a-și schimba locația sub influența forței externe sau a creșterii temperaturii. Dar dacă clorura de sodiu este topită și continuă să fie încălzită în vid, aceasta se evaporă, formând molecule biatomice de NaCl. Acest lucru sugerează că forțele de legare covalente nu sunt niciodată complet oprite.

Caracteristicile de bază ale legăturilor ionice și proprietățile compușilor ionici

1. O legătură ionică este o legătură chimică puternică. Energia acestei legături este de ordinul 300 – 700 kJ/mol.

2. Spre deosebire de legătură covalentă, legătură ionică este nedirecțional deoarece ionul poate atrage ionii de semn opus față de sine în orice direcție.

3. Spre deosebire de o legătură covalentă, o legătură ionică este nesaturată, deoarece interacțiunea ionilor de semn opus nu duce la compensarea reciprocă completă a câmpurilor lor de forță.

4. În timpul formării moleculelor cu o legătură ionică, transferul complet de electroni nu are loc, prin urmare, legături ionice sută la sută nu există în natură. În molecula de NaCl, legătura chimică este doar 80% ionică.

5. Compușii cu legături ionice sunt solide cristaline care au puncte de topire și de fierbere ridicate.

6. Majoritatea compuşilor ionici sunt solubili în apă. Se efectuează soluții și topituri de compuși ionici curent electric.

Conexiune metalica

Cristalele metalice sunt structurate diferit. Dacă examinați o bucată de sodiu metalic, veți descoperi că aspectul ei este foarte diferit de sarea de masă. Sodiul este un metal moale, ușor tăiat cu un cuțit, aplatizat cu ciocanul, se poate topi ușor într-o cană la o lampă cu alcool (punct de topire 97,8 o C). Într-un cristal de sodiu, fiecare atom este înconjurat de alți opt atomi similari.

Structura cristalină a Na metalic.

Figura arată că atomul de Na din centrul cubului are 8 vecini cei mai apropiați. Dar același lucru se poate spune despre orice alt atom dintr-un cristal, deoarece toți sunt la fel. Cristalul este format din fragmente care se repetă „la infinit” prezentate în această figură.

Atomii de metal la nivelul energetic exterior conțin un număr mic de electroni de valență. Deoarece energia de ionizare a atomilor de metal este scăzută, electronii de valență sunt slab reținuți în acești atomi. Ca rezultat, ionii încărcați pozitiv și electronii liberi apar în rețeaua cristalină a metalelor. În acest caz, cationii metalici sunt localizați în nodurile rețelei cristaline, iar electronii se mișcă liber în câmpul centrilor pozitivi formând așa-numitul „gaz de electroni”.

Prezența unui electron încărcat negativ între doi cationi face ca fiecare cation să interacționeze cu acest electron.

Astfel, Legătura metalică este legătura dintre ionii pozitivi din cristalele metalice care are loc prin atracția electronilor care se mișcă liber prin cristal.

Deoarece electronii de valență dintr-un metal sunt distribuiți uniform în întregul cristal, o legătură metalică, ca o legătură ionică, este o legătură nedirecțională. Spre deosebire de o legătură covalentă, o legătură metalică este o legătură nesaturată. O legătură metalică diferă, de asemenea, de o legătură covalentă prin rezistența sa. Energia unei legături metalice este de aproximativ trei până la patru ori mai mică decât energia unei legături covalente.

Datorită mobilității mari a gazului de electroni, metalele se caracterizează printr-o conductivitate electrică și termică ridicată.

Cristalul metalic pare destul de simplu, dar de fapt structura sa electronică este mai complexă decât cea a cristalelor de sare ionică. Nu există suficienți electroni în învelișul exterior de electroni a elementelor metalice pentru a forma o legătură covalentă sau ionică „octetă” cu drepturi depline. Prin urmare, în stare gazoasă Majoritatea metalelor constau din molecule monoatomice (adică atomi individuali care nu sunt conectați unul la altul). Un exemplu tipic este vaporii de mercur. Astfel, legătura metalică dintre atomii de metal are loc numai în stare lichidă și solidă de agregare.

O legătură metalică poate fi descrisă astfel: unii dintre atomii de metal din cristalul rezultat renunță la electronii de valență în spațiul dintre atomi (pentru sodiu acesta este... 3s1), transformându-se în ioni. Deoarece toți atomii de metal dintr-un cristal sunt aceiași, fiecare are șanse egale de a pierde un electron de valență.

Cu alte cuvinte, transferul de electroni între atomii de metal neutri și ionizați are loc fără consum de energie. În acest caz, unii electroni ajung întotdeauna în spațiul dintre atomi sub formă de „gaz de electroni”.

Acești electroni liberi, în primul rând, țin atomii de metal la o anumită distanță de echilibru unul de celălalt.

În al doilea rând, ele conferă metalelor o „strălucire metalică” caracteristică (electronii liberi pot interacționa cu quanta luminii).

În al treilea rând, electronii liberi oferă metalelor o conductivitate electrică bună. Conductivitatea termică ridicată a metalelor se explică și prin prezența electronilor liberi în spațiul interatomic - aceștia „răspund” cu ușurință la schimbările de energie și contribuie la transferul rapid al acestuia în cristal.

Un model simplificat al structurii electronice a unui cristal metalic.

******** Folosind metalul de sodiu ca exemplu, să luăm în considerare natura legăturii metalice din punctul de vedere al ideilor despre orbitalii atomici. Atomul de sodiu, ca multe alte metale, are o lipsă de electroni de valență, dar există orbiti de valență liberi. Singurul electron de 3s al sodiului este capabil să se deplaseze către oricare dintre orbitalii vecini liberi și aproape de energie. Pe măsură ce atomii dintr-un cristal se apropie, orbitalii exteriori ai atomilor vecini se suprapun, permițând electronilor cedați să se miște liber în tot cristalul.

Cu toate acestea, „gazul de electroni” nu este atât de dezordonat pe cât ar părea. Electronii liberi dintr-un cristal metalic se află în orbitali suprapusi și sunt într-o oarecare măsură împărțiți, formând ceva asemănător unor legături covalente. Sodiul, potasiul, rubidiul și alte elemente metalice S au pur și simplu puțini electroni în comun, astfel încât cristalele lor sunt fragile și fuzibile. Pe măsură ce numărul de electroni de valență crește, rezistența metalelor crește în general.

Astfel, legăturile metalice tind să fie formate de elemente ai căror atomi au puțini electroni de valență în învelișul lor exterior. Acești electroni de valență, care realizează legătura metalică, sunt împărțiți atât de mult încât se pot deplasa prin cristalul metalic și oferă o conductivitate electrică ridicată a metalului.

Un cristal de NaCl nu conduce electricitatea deoarece nu există electroni liberi în spațiul dintre ioni. Toți electronii donați de atomii de sodiu sunt ținuți ferm de ionii de clor. Aceasta este una dintre diferențele semnificative dintre cristalele ionice și cele metalice.

Ceea ce știți acum despre legăturile metalice ajută la explicarea maleabilității (ductilității) ridicate a majorității metalelor. Metalul poate fi aplatizat într-o foaie subțire și tras în sârmă. Faptul este că straturile individuale de atomi dintr-un cristal de metal pot aluneca unul pe altul relativ ușor: „gazul de electroni” mobil înmoaie constant mișcarea ionilor pozitivi individuali, ferindu-i unul de celălalt.

Desigur, nimic de genul acesta nu se poate face cu sarea de masă, deși sarea este și o substanță cristalină. În cristalele ionice, electronii de valență sunt legați strâns de nucleul atomului. Deplasarea unui strat de ioni față de altul apropie ionii cu aceeași sarcină și provoacă o repulsie puternică între ei, ducând la distrugerea cristalului (NaCl este o substanță fragilă).

Deplasarea straturilor unui cristal ionic determină apariția unor forțe repulsive mari între ionii similari și distrugerea cristalului.

Navigare

• Rezolvarea problemelor combinate pe baza caracteristicilor cantitative ale unei substanțe
• Rezolvarea problemelor. Legea constanței compoziției substanțelor. Calcule folosind conceptele de „masă molară” și „cantitate chimică” a unei substanțe

O legătură metalică este o legătură formată între atomi în condiții de delocalizare puternică (distribuția electronilor de valență peste mai multe legături chimice dintr-un compus) și deficiență de electroni în atom (cristal). Este nesaturată și nedirecțională spațial.

Delocalizarea electronilor de valență în metale este o consecință a naturii multicentrice a legăturii metalice. Natura multicentrică a legăturii metalice asigură o conductivitate electrică ridicată și o conductivitate termică a metalelor.

Saturabilitatea determinată de numărul de orbitali de valență implicați în formarea unei substanțe chimice. comunicatii. Caracteristica cantitativă – valența. Valenta este numarul de legaturi pe care un atom le poate forma cu altii; - este determinată de numărul de orbitali de valență implicați în formarea legăturilor în funcție de mecanismele de schimb și donor-acceptor.

Concentrează-te – legătura se formează în direcția de suprapunere maximă a norilor de electroni; - determină structura chimică și cristalochimică a unei substanțe (cum sunt legați atomii într-o rețea cristalină).

Când se formează o legătură covalentă, densitatea electronică este concentrată între atomii care interacționează (desen din caiet). În cazul unei legături metalice, densitatea electronilor este delocalizată în întregul cristal. (desen din caiet)

(exemplu din caiet)

Datorită naturii nesaturate și nedirecționale a legăturii metalice, corpurile metalice (cristalele) sunt foarte simetrice și foarte coordonate. Marea majoritate a structurilor cristaline metalice corespund a 3 tipuri de ambalaje atomice în cristale:

1. GCC– structură compactă cubică centrată pe cereale. Densitatea ambalării – 74,05%, număr de coordonare = 12.

2. GPU– structură compactă hexagonală, densitate de împachetare = 74,05%, c.h. = 12.

3. BCC– volumul este centrat, densitatea de ambalare = 68,1%, c.h. = 8.

O legătură metalică nu exclude un anumit grad de covalență. Legătura metalică în forma sa pură este caracteristică numai metalelor alcaline și alcalino-pământoase.

O legătură metalică pură se caracterizează printr-o energie de ordinul a 100/150/200 kJ/mol, de 4 ori mai slabă decât o legătură covalentă.

36. Clorul și proprietățile sale. В=1(III, IV, V și VII) stare de oxidare=7, 6, 5, 4, 3, 1, −1

gaz galben-verzui cu miros înțepător iritant. Clorul apare în natură numai sub formă de compuși. În natură, sub formă de clorură de potasiu, magneziu, nitriu, s-a format ca urmare a evaporării fostelor mări și lacuri. Chitanță.prom:2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2, prin electroliza apelor de cloruri Me.\2KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl+8H2O+5Cl2/Chimic, clorul este foarte activ, se combină direct cu aproape toate Me, iar cu non- metale (cu excepția carbonului, azotului, oxigenului, gazelor inerte), înlocuiește hidrogenul în hidrocarburi și unește compușii nesaturați, înlocuiește bromul și iodul din compușii acestora. sulf cu clor = S2Сl2, SСl2 si alte SnClm. Un amestec de clor și hidrogen arde cu oxigen, clorul formează oxizi: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, precum și hipocloriți (săruri ale acidului hipocloros), cloriți, clorați și perclorați. Toate compușii oxigenului clorul formează amestecuri explozive cu substanţe uşor oxidabile. Oxizii de clor sunt instabili și pot exploda în mod spontan, hipocloriții se descompun încet în timpul depozitării; în apă - hipocloros și sărat: Cl2 + H2O = HClO + HCl. Când soluțiile apoase de alcalii sunt clorurate la rece, se formează hipocloriți și cloruri: 2NaOH + Cl2 = NaClO + NaCl + H2O, iar la încălzire se formează clorați. Când amoniacul reacţionează cu clorul, se formează triclorura de azot. compuși interhalogeni cu alți halogeni. Fluorurile ClF, ClF3, ClF5 sunt foarte reactive; de exemplu, într-o atmosferă ClF3, vata de sticlă se aprinde spontan. Compuși cunoscuți ai clorului cu oxigen și fluor sunt oxifluorurile de clor: ClO3F, ClO2F3, ClOF, ClOF3 și perclorat de fluor FClO4. Aplicație: producerea de compusi chimici, purificarea apei, sinteza alimentelor, industria farmaceutica-bactericid, antiseptic, albirea hartiei, tesaturi, pirotehnica, chibrituri, distruge buruienile in agricultura.

Rolul biologic: biogene, componentă a țesuturilor vegetale și animale. 100g de bază osmotic substanta activa plasma sanguina, limfa, lichidul cefalorahidian si unele tesuturi Necesarul zilnic de clorura de sodiu = 6-9 g - paine, carne si produse lactate. Joacă un rol în metabolismul apă-sare, promovând retenția tisulară a apei. Reglarea echilibrului acido-bazic în țesuturi se realizează împreună cu alte procese prin modificarea distribuției clorului între sânge și alte țesuturi, clorul este implicat în metabolismul energetic la plante, activând atât fosforilarea oxidativă, cât și fotofosforilarea. Clorul are un efect pozitiv asupra absorbției oxigenului de către rădăcini, o componentă a sevei de fier.

37. Hidrogen, B = 1-1; Ionul de hidrogen este complet lipsit de învelișuri de electroni și se poate apropia de distanțe foarte apropiate și poate pătrunde în învelișurile de electroni.

Cel mai comun element din Univers. El alcătuiește cea mai mare parte a Soarelui, a stelelor și a altor corpuri cosmice În stare liberă pe Pământ, se găsește relativ rar - se găsește în petrol și gaze combustibile, prezente sub formă de incluziuni în unele minerale și majoritatea. ea in apa. Chitanță: 1. Laborator Zn+2HCl=ZnCl2+H2; 2.Si+2NaOH+H20=Na2Si03+2H2; 3. Al+NaOH+H20=Na(AlOH)4+H2. 4. În industrie: conversie, electroliză: СH4+H2O=CO+3H2\CO+H2O=CO+ H2/El Sf.în nr.:H2+F2=2HF. Când sunt iradiați, iluminați, catalizatori: H 2 + O 2 , S, N, P = H 2 O, H 2 S, NH 3 , Ca + H2 = CaH2\F2 + H2 = 2HF\N2 + 3H2 → 2NH3\Cl2 + H2 → 2HCI, 2NO+2H2=N2+2H2O,CuO+H2=Cu+H2O,CO+H2=CH3OH. Hidrogenul formează hidruri: ionice, covalente și metalice. La ionic –NaH -& ,CaH2 -& +H2O=Ca(OH)2;NaH+H2O=NaOH+H2. Covalent –B2H6, AlH3, SiH4. Metal – cu elemente d; compoziția este variabilă: MeH ≤1, MeH ≤2 – sunt introduse în golurile dintre atomi Conducă căldura, curentul, solidele. WATER.sp3-hibrid moleculă extrem de polară la un unghi de 104,5 , dipoli, cel mai comun solvent Apa reacţionează la temperatura camerei cu halogenii activi (F, Cl) şi compuşii interhalogeni cu săruri, forme slabe şi baze slabe, determinând hidroliza lor completă; cu anhidride carbonice şi anorganice şi halogenuri acide. acid; cu compuși de organe metalice active; cu carburi, nitruri, fosfuri, siliciuri, hidruri de Me activ; cu multe săruri, formând hidrați cu borani, silani, cu dioxid de carbon; Apa reacționează la încălzire: cu Fe, Mg, cărbune, metan cu niște halogenuri de alchil. Aplicație: hidrogen -sinteza amoniacului, metanolului, acidului clorhidric, grăsimilor TV, flacără de hidrogen - pentru sudare, topire, în metalurgie pentru reducerea Me din oxid, combustibil pentru rachete, în farmacie - apă, peroxid-antiseptic, bactericid, spălat, albirea părului , sterilizare.

Rolul biologic: hidrogen-7kg, Funcția principală a hidrogenului este structurarea spațiului biologic (apă și legături de hidrogen) și formarea unei varietăți de molecule organice (incluse în structura proteinelor, carbohidraților, grăsimilor, enzimelor) Datorită legăturilor de hidrogen,

copierea unei molecule de ADN. Apa ia parte la un imens

numărul de reacții biochimice, în toate fiziologice și biologice

procesele, asigura metabolismul intre organism si mediu extern, între

celule și în interiorul celulelor. Apa este baza structurală a celulelor și este necesară pentru

menţinându-le volumul optim, determină structura spaţială şi

funcțiile biomoleculelor.

Între atomii de metal are loc o legătură metalică.

Electronii de valență participă la formarea legăturilor cu 8 sau 12 atomi simultan (în conformitate cu numărul de coordonare al atomilor de metal). În aceste condiții, electronii de valență cu energie de ionizare scăzută se deplasează prin orbitalii disponibili ai tuturor atomilor vecini, asigurând comunicarea între ei.

Conexiune metalica caracterizată prin interacțiunea slabă a electronilor împărtășiți cu nucleele atomilor legați și delocalizarea completă a acestor electroni între toți atomii din cristal, ceea ce asigură stabilitatea acestei legături.

Schema formării legăturilor metalice (M – metal):

М 0 – ne М n +

Metalele au o rețea cristalină specială, la nodurile căreia se află atât atomi de metal neutri, cât și încărcați pozitiv, între care electronii socializați („gazul de electroni”) se mișcă liber (în interiorul cristalului). Mișcarea electronilor comuni în metale se realizează de-a lungul unei mulțimi orbitali moleculari, care a apărut ca urmare a fuziunii unui număr mare de orbitali liberi ai atomilor fiind legați și acoperind multe nuclee atomice.

În cazul unei legături metalice, este imposibil să vorbim despre direcționalitatea acesteia, deoarece electronii comuni sunt delocalizați uniform în întregul cristal. Caracteristicile structurale ale metalelor determină caracteristicile acestora proprietăți fizice

: duritate, maleabilitate, conductivitate electrică și termică ridicată, precum și un luciu metalic special. Lipirea metalică este caracteristică metalelor nu numai stare solidă

, dar și în lichid, adică aceasta este o proprietate a agregatelor de atomi situate în imediata apropiere unul de celălalt. În stare gazoasă, atomii de metal sunt legați între ei prin una sau mai multe legături covalente în molecule, de exemplu Li 2 (Li–Li), Be 2 (Be=Be), Al 4 - fiecare atom de aluminiu este conectat la alți trei pentru a forma o structură tetraedrică:

4. Legătura de hidrogen

Ca urmare a acestei distribuții a densității electronice, molecula de fluorură de hidrogen reprezintă un dipol, al cărui pol pozitiv este atomul de hidrogen. Datorită faptului că perechea de electroni de legătură este deplasată spre atomul de fluor, aceasta este parțial eliberată 1 s-orbitalul atomului de hidrogen și nucleul acestuia este parțial expus. În orice alt atom, sarcina pozitivă a nucleului după îndepărtarea electronilor de valență este protejată de învelișuri electronice interne, care asigură respingerea învelișurilor de electroni ale altor atomi. Atomul de hidrogen nu are astfel de învelișuri; miezul său este o particulă foarte mică (subatomică) încărcată pozitiv - un proton (diametrul unui proton este de aproximativ 10 5 ori mai mic decât diametrele atomilor și, datorită lipsei sale de electroni); , este atras de învelișul de electroni a altor atomi neutri din punct de vedere electric sau încărcați negativ).

Tensiune câmp electric lângă un atom de hidrogen parțial „expus” este atât de mare încât poate atrage în mod activ polul negativ al unei molecule învecinate. s- Deoarece acest pol este un atom de fluor, care are trei perechi de electroni nelegați și

Dacă orbitalul unui atom de hidrogen este parțial vacant, atunci are loc o interacțiune donor-acceptor între atomul de hidrogen polarizat pozitiv al unei molecule și atomul de fluor polarizat negativ al unei molecule învecinate. Astfel, ca urmare a interacțiunilor electrostatice comune și donor-acceptor, apare o a doua legătură suplimentară cu participarea unui atom de hidrogen. Asta este

legatura de hidrogen,

…H–F H–F…

Diferă de covalent ca energie și lungime. O legătură de hidrogen este mai lungă și mai puțin puternică decât o legătură covalentă. Energia unei legături de hidrogen este de 8-40 kJ/mol, iar cea a unei legături covalente este de 80-400 kJ/mol. În fluorură de hidrogen solidă, lungimea legăturii covalente H–F este de 95 pm, iar lungimea legăturii de hidrogen FH este de 156 pm. Datorită legăturii de hidrogen dintre moleculele de HF, cristalele de fluorură de hidrogen solidă constau din lanțuri plate nesfârșite în zig-zag, deoarece sistemul de trei atomi format datorită legăturii de hidrogen este, de regulă, liniar.

Legăturile de hidrogen dintre moleculele de HF sunt parțial păstrate în fluorură de hidrogen lichidă și chiar gazoasă.

Energia și lungimea unei legături de hidrogen sunt determinate de momentul dipolar al legăturii H–X și de mărimea atomului Y. Lungimea legăturii de hidrogen scade, iar energia acesteia crește odată cu creșterea diferenței de electronegativitate a X și. Atomii Y (și, în consecință, momentul dipol al legăturii H–X) și cu dimensiunea descrescătoare a atomului Y.

Legăturile de hidrogen se formează și între moleculele care au legături O–H (de exemplu, apă H 2 O, acid percloric HClO 4, acid azotic HNO 3, acizi carboxilici RCOOH, fenol C 6 H 5 OH, alcooli ROH) și N–H (de exemplu, amoniac NH 3, acid tiocianic HNCS, amide organice RCONH 2 și amine RNH 2 și R 2 NH).

Substanțele ale căror molecule sunt legate prin legături de hidrogen diferă în proprietăți de substanțele care sunt similare ca structură moleculară, dar nu formează legături de hidrogen. Punctele de topire și de fierbere ale hidrurilor elementelor din grupa IVA, în care nu există legături de hidrogen, scad treptat odată cu descreșterea numărului de perioade (Fig. 15) Se observă o încălcare a acestei dependențe. Trei substanțe ale căror molecule sunt legate prin legături de hidrogen (amoniacul NH 3 , apa H 2 O și acidul fluorhidric HF) au mult mai multe temperaturi ridicate

topindu-se și fierbinte decât analogii lor (Fig. 15). În plus, aceste substanțe au intervale de temperatură mai largi de existență în stare lichidă, călduri mai mari de fuziune și evaporare.

Legăturile de hidrogen joacă un rol important în procesele de dizolvare și cristalizare a substanțelor, precum și în formarea hidraților cristalini. Legăturile de hidrogen se pot forma nu numai între molecule , (legătură de hidrogen intermoleculară, IBC) așa cum este cazul în exemplele discutate mai sus, dar și între atomi ai aceleiași molecule . (legătură de hidrogen intramoleculară, HB)

De exemplu, datorită legăturilor de hidrogen intramoleculare dintre atomii de hidrogen ai grupărilor amino și atomii de oxigen ai grupărilor carbonil, lanțurile polipeptidice care formează moleculele proteice au o formă spiralată.

Legăturile de hidrogen joacă un rol imens în procesele de reduplicare și biosinteza proteinelor.

Cele două catene de ADN (acid dezoxiribonucleic) dublu helix sunt ținute împreună prin legături de hidrogen. În timpul procesului de reduplicare, aceste conexiuni sunt întrerupte. În timpul transcripției, sinteza ARN (acidului ribonucleic) folosind ADN-ul ca șablon are loc și datorită formării legăturilor de hidrogen. Ambele procese sunt posibile deoarece legăturile de hidrogen sunt ușor de format și ușor de spart. Orez. 15. Puncte de topire ( O ) și fierbere () b

hidruri de elemente din grupele IVA-VIIA.

Conexiune metalica. Proprietățile legăturii metalice.

O legătură metalică este o legătură chimică cauzată de prezența electronilor relativ liberi. Caracteristic atât pentru metale pure, cât și pentru aliajele lor și compușii intermetalici.

Mecanism cu legături metalice

Ionii metalici pozitivi sunt localizați la toate nodurile rețelei cristaline. Între ei, electronii de valență se mișcă aleatoriu, precum moleculele de gaz, desprinse de atomi în timpul formării ionilor. Acești electroni acționează ca ciment, ținând împreună ionii pozitivi; în caz contrar, rețeaua s-ar dezintegra sub influența forțelor de respingere dintre ioni. În același timp, electronii sunt ținuți de ioni în rețeaua cristalină și nu pot părăsi aceasta. Forțele de cuplare nu sunt localizate sau dirijate. Din acest motiv, în majoritatea cazurilor apar numere mari de coordonare (de exemplu, 12 sau 8). Când doi atomi de metal se apropie, orbitalii din învelișul lor exterior se suprapun pentru a forma orbitali moleculari. Dacă un al treilea atom se apropie, orbitalul său se suprapune cu orbitalii primilor doi atomi, rezultând un alt orbital molecular. Când există mulți atomi, iau naștere un număr mare de orbitali moleculari tridimensionali, extinzându-se în toate direcțiile. Datorită mai multor orbitali care se suprapun, electronii de valență ai fiecărui atom sunt influențați de mulți atomi.

Rețele cristaline caracteristice

Cele mai multe metale formează una dintre următoarele rețele foarte simetrice, cu împachetare strânsă de atomi: cubic centrat pe corp, cubic centrat pe față și hexagonal.

Într-o rețea cubică centrată pe față (fcc), atomii sunt localizați la vârfurile cubului și în centrul fiecărei fețe. Metalele de acest tip au o rețea: α-Ca, Ce, α-Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, γ-Fe, Cu, α-Co etc.

Într-o rețea hexagonală, atomii sunt localizați la vârfurile și centrul bazelor hexagonale ale prismei, iar trei atomi sunt situați în planul mijlociu al prismei. Metalele au acest ambalaj de atomi: Mg, α-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, β-Co, Be, β-Ca etc.

Alte proprietăți

Electronii care se mișcă liber provoacă o conductivitate electrică și termică ridicată. Substanțele care au o legătură metalică combină adesea rezistența cu plasticitatea, deoarece atunci când atomii sunt deplasați unul față de celălalt, legăturile nu se rup. O altă proprietate importantă este aromaticitatea metalică.

Metalele conduc bine căldura și electricitatea, sunt suficient de puternice și pot fi deformate fără distrugere. Unele metale sunt maleabile (pot fi forjate), altele sunt maleabile (puteți trage sârmă din ele). Aceste proprietăți unice sunt explicate printr-un tip special de legătură chimică care conectează atomii de metal între ei - o legătură metalică.

Metalele în stare solidă există sub formă de cristale de ioni pozitivi, ca și cum ar „pluti” într-o mare de electroni care se mișcă liber între ele.

Legăturile metalice explică proprietățile metalelor, în special rezistența lor. Sub influența unei forțe de deformare, o rețea metalică își poate schimba forma fără să se crape, spre deosebire de cristalele ionice.

Conductivitatea termică ridicată a metalelor se explică prin faptul că, dacă o bucată de metal este încălzită pe o parte, energia cinetică a electronilor va crește. Această creștere a energiei se va răspândi în „marea de electroni” în întreaga probă la viteză mare.

Conductivitatea electrică a metalelor devine, de asemenea, clară. Dacă se aplică o diferență de potențial la capetele unei probe de metal, norul de electroni delocalizați se va deplasa în direcția potențialului pozitiv: acest flux de electroni care se mișcă într-o direcție reprezintă curentul electric familiar.

Conexiune metalica. Proprietățile legăturii metalice. - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Legătură metalică. Proprietăți ale legăturii metalice”. 2017, 2018.