ออกไซด์ใดในสถานะของแข็งประกอบด้วยโมเลกุล ก๊าซ ของเหลว ของแข็ง อยู่ในระบบมหภาค

โครงสร้างโมเลกุลและไม่ใช่โมเลกุลของสาร โครงสร้างของสสาร

ไม่ใช่อะตอมหรือโมเลกุลเดี่ยว ๆ ที่เข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมี แต่เป็นสาร สารจำแนกตามประเภทของพันธะ โมเลกุลและ โครงสร้างที่ไม่ใช่โมเลกุล- สารที่ประกอบด้วยโมเลกุลเรียกว่า สารโมเลกุล- พันธะระหว่างโมเลกุลในสารดังกล่าวมีความอ่อนแอมากอ่อนแอกว่าระหว่างอะตอมภายในโมเลกุลมากและแม้ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำก็แตกสลาย - สารจะกลายเป็นของเหลวแล้วกลายเป็นก๊าซ (การระเหิดของไอโอดีน) จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารที่ประกอบด้วยโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้น น้ำหนักโมเลกุล- ถึง สารโมเลกุล รวมถึงสารด้วย โครงสร้างอะตอม(C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W) ในหมู่พวกเขามีโลหะและอโลหะ ให้กับสารต่างๆ โครงสร้างที่ไม่ใช่โมเลกุลได้แก่ สารประกอบไอออนิก สารประกอบของโลหะส่วนใหญ่ที่มีอโลหะจะมีโครงสร้างดังนี้ เกลือทั้งหมด (NaCl, K 2 SO 4) ไฮไดรด์บางส่วน (LiH) และออกไซด์ (CaO, MgO, FeO) เบส (NaOH, KOH) สารไอออนิก (ไม่ใช่โมเลกุล)มี อุณหภูมิสูงละลายและเดือด

ของแข็ง: สัณฐานและผลึก

ของแข็งแบ่งออกเป็น ผลึกและสัณฐาน.

สารอสัณฐานไม่มีจุดหลอมเหลวที่ชัดเจน - เมื่อถูกความร้อนจะค่อยๆอ่อนตัวลงและกลายเป็นสถานะของเหลว ตัวอย่างเช่น ดินน้ำมันและเรซินต่างๆ อยู่ในสถานะสัณฐาน

สารที่เป็นผลึกโดดเด่นด้วยการจัดเรียงที่ถูกต้องของอนุภาคซึ่งประกอบด้วยอะตอมโมเลกุลและไอออน - ณ จุดที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในอวกาศ เมื่อจุดเหล่านี้เชื่อมต่อกันด้วยเส้นตรง จะเกิดกรอบเชิงพื้นที่ขึ้น เรียกว่าโครงตาข่ายคริสตัล จุดที่อนุภาคคริสตัลอยู่เรียกว่าโหนดขัดแตะ ขึ้นอยู่กับชนิดของอนุภาคที่อยู่ที่โหนดของโครงตาข่ายคริสตัลและลักษณะของการเชื่อมต่อระหว่างพวกมัน โครงตาข่ายคริสตัลสี่ประเภทมีความโดดเด่น: ไอออนิก, อะตอม, โมเลกุลและโลหะ

โปรยคริสตัลเรียกว่าไอออนิกที่โหนดซึ่งมีไอออนอยู่ พวกมันถูกสร้างขึ้นจากสารที่มีพันธะไอออนิก ซึ่งสามารถจับทั้งไอออนเชิงเดี่ยว Na+, Cl - และเชิงซ้อน SO 4 2-, OH - ดังนั้นเกลือและออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของโลหะบางชนิดจึงมีโครงผลึกไอออนิก ตัวอย่างเช่น ผลึกโซเดียมคลอไรด์ถูกสร้างขึ้นจากการสลับ Na + บวกและ Cl - ไอออนลบ ทำให้เกิดโครงตาข่ายรูปทรงลูกบาศก์ พันธะระหว่างไอออนในผลึกดังกล่าวมีความเสถียรมาก ดังนั้นสารที่มีโครงตาข่ายไอออนิกจึงมีความแข็งและความแข็งแรงค่อนข้างสูง พวกมันทนไฟและไม่ระเหย

ตาข่ายผลึก - a) และตาข่ายอสัณฐาน - b)

ตาข่ายผลึก - a) และตาข่ายอสัณฐาน - b)

โปรยคริสตัลอะตอม

อะตอมเรียกว่าผลึกขัดแตะในโหนดที่มีอะตอมเดี่ยว ในโครงข่ายดังกล่าวอะตอมจะเชื่อมต่อถึงกัน ทนทานมาก พันธะโควาเลนต์ - ตัวอย่างของสสารที่มีโครงผลึกชนิดนี้คือเพชร ซึ่งเป็นหนึ่งในการปรับเปลี่ยนคาร์บอนแบบ allotropic สสารส่วนใหญ่ที่มีโครงผลึกอะตอมมิกมีจุดหลอมเหลวที่สูงมาก (เช่น สำหรับเพชรที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 3,500 ° C) มีความแข็งแรงและแข็ง และไม่ละลายในทางปฏิบัติ

โปรยคริสตัลโมเลกุล

โมเลกุลเรียกว่าคริสตัลแลตทิซ (crystal lattices) ซึ่งอยู่ในโหนดที่มีโมเลกุลอยู่ พันธะเคมีในโมเลกุลเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งแบบมีขั้ว (HCl, H 2 O) และแบบไม่มีขั้ว (N 2, O 2) แม้ว่าอะตอมภายในโมเลกุลจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งมากก็ตาม แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอจะกระทำระหว่างโมเลกุลเอง- ดังนั้นสารที่มีโครงผลึกโมเลกุลจึงมีความแข็งต่ำ จุดหลอมเหลวต่ำ และมีการระเหยได้ สารประกอบอินทรีย์ที่เป็นของแข็งส่วนใหญ่มีโครงผลึกโมเลกุล (แนฟทาลีน กลูโคส น้ำตาล)

ตาข่ายคริสตัลโมเลกุล (คาร์บอนไดออกไซด์)

โครงคริสตัลโลหะ

สารด้วย พันธะโลหะ มีโครงคริสตัลโลหะ ที่โหนดของโปรยดังกล่าวมีอยู่ อะตอมและไอออน(อะตอมหรือไอออนที่อะตอมของโลหะเปลี่ยนรูปได้ง่าย ทำให้อิเล็กตรอนชั้นนอกหมดไป "เพื่อการใช้งานทั่วไป") นี้ โครงสร้างภายในโลหะเป็นตัวกำหนดลักษณะเฉพาะของมัน คุณสมบัติทางกายภาพ: ความอ่อนตัว ความเป็นพลาสติก การนำไฟฟ้าและความร้อน ลักษณะความแวววาวของโลหะ

แผ่นโกง

วิทยาศาสตร์อะตอม-โมเลกุลพัฒนาและประยุกต์ใช้ครั้งแรกในวิชาเคมีโดยนักวิทยาศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่ชาวรัสเซีย M.V. บทบัญญัติหลักของหลักคำสอนนี้มีระบุไว้ในงาน “องค์ประกอบของเคมีทางคณิตศาสตร์” (1741) และงานอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง สาระสำคัญของคำสอนของ Lomonosov สามารถลดลงได้ตามบทบัญญัติต่อไปนี้

1. สารทั้งหมดประกอบด้วย “คอร์ปัสเคิล” (ตามที่โลโมโนซอฟเรียกว่าโมเลกุล)

2. โมเลกุลประกอบด้วย “องค์ประกอบ” (ตามที่ Lomonosov เรียกว่าอะตอม)

3. อนุภาค - โมเลกุลและอะตอม - มีการเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง สถานะความร้อนของร่างกายเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของอนุภาค

4. โมเลกุลของสารเชิงเดี่ยวประกอบด้วยอะตอมที่เหมือนกัน โมเลกุลของสารที่ซับซ้อน - ของอะตอมต่างกัน

67 ปีหลังจากโลโมโนซอฟ นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ จอห์น ดาลตัน ได้ประยุกต์การสอนแบบอะตอมมิกส์กับวิชาเคมี เขาสรุปหลักการพื้นฐานของอะตอมนิยมไว้ในหนังสือ " ระบบใหม่ปรัชญาเคมี" (1808) โดยแก่นแท้แล้ว การสอนของดาลตันเป็นการทำซ้ำคำสอนของโลโมโนซอฟ อย่างไรก็ตาม ดาลตันปฏิเสธการมีอยู่ของโมเลกุลในสารธรรมดา ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับการสอนของโลโมโนซอฟแล้วถือเป็นการถอยหลังไปหนึ่งก้าว ตามข้อมูลของดาลตัน สารง่ายๆประกอบด้วยอะตอมเท่านั้นและเท่านั้น สารที่ซับซ้อน- จาก "อะตอมเชิงซ้อน" (ในความหมายสมัยใหม่ - โมเลกุล) ในที่สุดทฤษฎีอะตอม - โมเลกุลในวิชาเคมีก็ก่อตั้งขึ้นในท้ายที่สุดเท่านั้น กลางวันที่ 19วี. ในการประชุมนักเคมีนานาชาติที่เมืองคาร์ลสรูเฮอเมื่อปี พ.ศ. 2403 ได้มีการนำคำจำกัดความของแนวคิดเรื่องโมเลกุลและอะตอมมาใช้

โมเลกุลคืออนุภาคที่เล็กที่สุดของสารที่กำหนดซึ่งมีอยู่ คุณสมบัติทางเคมี- คุณสมบัติทางเคมีของโมเลกุลถูกกำหนดโดยองค์ประกอบและโครงสร้างทางเคมี

อะตอมเป็นอนุภาคที่เล็กที่สุดขององค์ประกอบทางเคมีที่เป็นส่วนหนึ่งของโมเลกุลของสารที่เรียบง่ายและซับซ้อน คุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบถูกกำหนดโดยโครงสร้างของอะตอม สิ่งนี้นำไปสู่คำจำกัดความของอะตอมที่สอดคล้องกับแนวคิดสมัยใหม่:

อะตอมเป็นอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้าซึ่งประกอบด้วยประจุบวก นิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ

ตามแนวคิดสมัยใหม่ สารในสถานะก๊าซและไอประกอบด้วยโมเลกุล ในสถานะของแข็ง เฉพาะสารที่มีโครงผลึกมีโครงสร้างโมเลกุลเท่านั้นที่ประกอบด้วยโมเลกุล ส่วนใหญ่จะแข็ง สารอนินทรีย์ไม่มี โครงสร้างโมเลกุล: ตาข่ายของพวกมันไม่ประกอบด้วยโมเลกุล แต่เป็นอนุภาคอื่น (ไอออน, อะตอม) พวกมันมีอยู่ในรูปของมาโครบอดี (คริสตัลของโซเดียมคลอไรด์, ชิ้นส่วนของทองแดง ฯลฯ ) เกลือ โลหะออกไซด์ เพชร ซิลิคอน และโลหะไม่มีโครงสร้างโมเลกุล

องค์ประกอบทางเคมี

วิทยาศาสตร์อะตอม-โมเลกุลทำให้สามารถอธิบายแนวคิดพื้นฐานและกฎเคมีได้ จากมุมมองของทฤษฎีอะตอม-โมเลกุล องค์ประกอบทางเคมีเรียกว่าอะตอมแต่ละประเภท ลักษณะที่สำคัญที่สุดของอะตอมคือประจุบวกของนิวเคลียสซึ่งมีตัวเลขเท่ากับเลขอะตอมของธาตุ ค่าของประจุนิวเคลียร์ทำหน้าที่เป็นคุณลักษณะที่โดดเด่นสำหรับอะตอมประเภทต่างๆ ซึ่งช่วยให้เราสามารถให้คำจำกัดความที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับแนวคิดขององค์ประกอบ:

องค์ประกอบทางเคมี- นี่คืออะตอมบางประเภทที่มีประจุบวกเท่ากันบนนิวเคลียส.

มีธาตุที่ทราบแล้ว 107 ธาตุ ปัจจุบันงานยังคงดำเนินต่อไปเกี่ยวกับการผลิตแบบประดิษฐ์ องค์ประกอบทางเคมีด้วยหมายเลขซีเรียลที่สูงขึ้น

ธาตุทั้งหมดมักแบ่งออกเป็นโลหะและอโลหะ อย่างไรก็ตาม การแบ่งส่วนนี้มีเงื่อนไข ลักษณะสำคัญขององค์ประกอบคือความอุดมสมบูรณ์ในเปลือกโลกเช่น ในเปลือกโลกแข็งตอนบนซึ่งมีความหนาประมาณ 16 กิโลเมตร การกระจายตัวขององค์ประกอบในเปลือกโลกได้รับการศึกษาโดยธรณีเคมี - ศาสตร์แห่งเคมีของโลก นักธรณีเคมี A.P. Vinogradov รวบรวมตารางค่าเฉลี่ย องค์ประกอบทางเคมี เปลือกโลก- จากข้อมูลเหล่านี้ องค์ประกอบที่พบบ่อยที่สุดคือออกซิเจน - 47.2% ของมวลเปลือกโลก ตามด้วยซิลิคอน - 27.6 อลูมิเนียม - 8.80 เหล็ก -5.10 แคลเซียม - 3.6 โซเดียม - 2.64 โพแทสเซียม - 2.6 แมกนีเซียม - 2.10 ไฮโดรเจน - 0.15%

พันธะเคมีโควาเลนต์ พันธุ์และกลไกการก่อตัว ลักษณะของพันธะโควาเลนต์ (ขั้วและพลังงานพันธะ) พันธะไอออนิก การเชื่อมต่อโลหะ พันธะไฮโดรเจน

หลักคำสอนเรื่องพันธะเคมีเป็นพื้นฐานของเคมีเชิงทฤษฎีทั้งหมด

พันธะเคมีเป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นปฏิกิริยาระหว่างอะตอมที่เกาะกันเป็นโมเลกุล ไอออน อนุมูล และคริสตัล

มีสี่ประเภท พันธะเคมี: ไอออนิก โควาเลนต์ โลหะ และไฮโดรเจน

การแบ่งพันธะเคมีออกเป็นประเภทต่างๆ นั้นมีเงื่อนไข เนื่องจากพันธะเคมีทั้งหมดมีลักษณะเป็นเอกภาพ

พันธะไอออนิกถือได้ว่าเป็นกรณีที่รุนแรงของพันธะโควาเลนต์มีขั้ว

พันธะโลหะเป็นการผสมผสานระหว่างปฏิกิริยาโควาเลนต์ของอะตอมโดยใช้อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันและแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตระหว่างอิเล็กตรอนเหล่านี้กับไอออนของโลหะ

สารมักไม่มีการจำกัดกรณีของพันธะเคมี (หรือพันธะเคมีบริสุทธิ์)

ตัวอย่างเช่น ลิเธียมฟลูออไรด์ $LiF$ ถูกจัดประเภทเป็นสารประกอบไอออนิก ในความเป็นจริง พันธะในนั้นคือไอออนิก $80%$ และโควาเลนต์ $20%$ ดังนั้นจึงชัดเจนกว่าที่จะพูดถึงระดับขั้ว (อิออน) ของพันธะเคมี

ในชุดของไฮโดรเจนเฮไลด์ $HF—HCl—HBr—HI—HAt$ ระดับของขั้วของพันธะจะลดลงเนื่องจากความแตกต่างของค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมของฮาโลเจนและไฮโดรเจนลดลงและในแอสทาทีนไฮโดรเจนพันธะจะกลายเป็นเกือบ ไม่มีขั้ว $(EO(H) = 2.1; EO(At) = 2.2)$

พันธะประเภทต่างๆ สามารถพบได้ในสารชนิดเดียวกัน เช่น

1. ในฐาน: ระหว่างอะตอมของออกซิเจนและไฮโดรเจนในกลุ่มไฮดรอกโซพันธะจะเป็นโควาเลนต์มีขั้ว และระหว่างโลหะกับหมู่ไฮดรอกโซจะเป็นไอออนิก
2. ในเกลือของกรดที่ประกอบด้วยออกซิเจน: ระหว่างอะตอมที่ไม่ใช่โลหะกับออกซิเจนของสารตกค้างที่เป็นกรด - ขั้วโควาเลนต์และระหว่างโลหะกับสารตกค้างที่เป็นกรด - ไอออนิก
3. ในแอมโมเนียมเกลือเมทิลแอมโมเนียม ฯลฯ : ระหว่างอะตอมไนโตรเจนและไฮโดรเจน - ขั้วโควาเลนต์และระหว่างไอออนแอมโมเนียมหรือเมทิลแอมโมเนียมกับกรดที่เหลือ - ไอออนิก
4. ในโลหะเปอร์ออกไซด์ (เช่น $Na_2O_2$) พันธะระหว่างอะตอมออกซิเจนเป็นแบบโควาเลนต์ไม่มีขั้ว และระหว่างโลหะกับออกซิเจนคือไอออนิก เป็นต้น

การเชื่อมต่อประเภทต่างๆ สามารถแปลงเป็นการเชื่อมต่ออื่นได้:

- ที่ การแยกตัวด้วยไฟฟ้าในน้ำสารประกอบโควาเลนต์ การเชื่อมต่อขั้วโลกกลายเป็นไอออนิก

- เมื่อโลหะระเหย พันธะโลหะจะกลายเป็นพันธะโควาเลนต์ไม่มีขั้ว เป็นต้น

สาเหตุของความสามัคคีของพันธะเคมีทุกประเภทและทุกประเภทก็เหมือนกัน ลักษณะทางเคมี— ปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนกับนิวเคลียร์ การก่อตัวของพันธะเคมีไม่ว่าในกรณีใดเป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่างอะตอมกับอิเล็กตรอนพร้อมกับการปล่อยพลังงาน

วิธีสร้างพันธะโควาเลนต์ ลักษณะของพันธะโควาเลนต์: ความยาวพันธะและพลังงาน

พันธะเคมีโควาเลนต์คือพันธะที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมผ่านการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกัน

กลไกการก่อตัวของพันธะดังกล่าวสามารถแลกเปลี่ยนหรือรับผู้บริจาคได้

ฉัน. กลไกการแลกเปลี่ยนทำงานเมื่ออะตอมก่อตัวเป็นคู่อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันโดยการรวมอิเล็กตรอนที่ไม่มีคู่เข้าด้วยกัน

1) $H_2$ - ไฮโดรเจน:

พันธะเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนร่วมด้วย $s$-อิเล็กตรอนของอะตอมไฮโดรเจน (การทับซ้อนกันของ $s$-ออร์บิทัล):

2) $HCl$ - ไฮโดรเจนคลอไรด์:

พันธะเกิดขึ้นเนื่องจากการก่อตัวของคู่อิเล็กตรอนร่วมของ $s-$ และ $p-$อิเล็กตรอน (การทับซ้อนกันของ $s-p-$orbitals):

3) $Cl_2$: ในโมเลกุลคลอรีน พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเนื่องจาก $p-$อิเล็กตรอนที่ไม่ได้รับการจับคู่ (การทับซ้อนกันของ $p-p-$orbitals):

4) $N_2$: ในโมเลกุลไนโตรเจน คู่อิเล็กตรอนทั่วไปสามคู่จะเกิดขึ้นระหว่างอะตอม:

ครั้งที่สอง กลไกของผู้บริจาค-ผู้รับลองพิจารณาการก่อตัวของพันธะโควาเลนต์โดยใช้ตัวอย่างของแอมโมเนียมไอออน $NH_4^+$

ผู้บริจาคมีคู่อิเล็กตรอน ตัวรับมีออร์บิทัลว่างที่คู่นี้สามารถครอบครองได้ ในแอมโมเนียมไอออนพันธะทั้งสี่กับอะตอมไฮโดรเจนนั้นเป็นโควาเลนต์: สามพันธะเกิดขึ้นเนื่องจากการสร้างคู่อิเล็กตรอนทั่วไปโดยอะตอมไนโตรเจนและอะตอมไฮโดรเจนตามกลไกการแลกเปลี่ยนหนึ่ง - ผ่านกลไกผู้บริจาค - ผู้รับ

พันธะโควาเลนต์สามารถจำแนกได้โดยวิธีที่ออร์บิทัลของอิเล็กตรอนทับซ้อนกัน เช่นเดียวกับการกระจัดไปยังอะตอมที่ถูกพันธะตัวใดตัวหนึ่ง

พันธะเคมีที่เกิดขึ้นจากการทับซ้อนกันของออร์บิทัลของอิเล็กตรอนตามแนวพันธะเรียกว่า $σ$ -พันธบัตร (พันธบัตรซิกมา)- พันธะซิกม่ามีความแข็งแรงมาก

$p-$orbitals สามารถทับซ้อนกันในสองบริเวณ ก่อให้เกิดพันธะโควาเลนต์เนื่องจากการทับซ้อนกันด้านข้าง:

พันธะเคมีเกิดขึ้นจากการทับซ้อนกัน "ด้านข้าง" ของออร์บิทัลอิเล็กตรอนนอกสายสื่อสาร เช่น ในสองพื้นที่เรียกว่า $π$ -พันธบัตร(pi-พันธบัตร)

โดย ระดับของการกระจัดอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจับคู่กับอะตอมตัวใดตัวหนึ่งที่พวกมันสร้างพันธะ พันธะโควาเลนต์ก็สามารถเป็นได้ ขั้วโลกและ ไม่ใช่ขั้ว

เรียกว่าพันธะเคมีโควาเลนต์ที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมที่มีค่าอิเลคโตรเนกาติวีตี้เท่ากัน ไม่ใช่ขั้วคู่อิเล็กตรอนจะไม่ถูกเลื่อนไปยังอะตอมใดๆ เนื่องจาก อะตอมมี EO เหมือนกัน - คุณสมบัติในการดึงดูดเวเลนซ์อิเล็กตรอนจากอะตอมอื่น ตัวอย่างเช่น:

เหล่านั้น. โมเลกุลของสารที่ไม่ใช่โลหะอย่างง่ายเกิดขึ้นจากพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้ว พันธะเคมีโควาเลนต์ระหว่างอะตอมขององค์ประกอบซึ่งอิเล็กโทรเนกาติวีตี้ต่างกันเรียกว่า ขั้วโลก

ความยาวและพลังงานของพันธะโควาเลนต์

ลักษณะเฉพาะ คุณสมบัติของพันธะโควาเลนต์- ความยาวและพลังงานของมัน ความยาวลิงค์คือระยะห่างระหว่างนิวเคลียสของอะตอม ยิ่งความยาวของพันธะเคมีสั้นลงเท่าใดก็ยิ่งมีความแข็งแรงมากขึ้นเท่านั้น อย่างไรก็ตามการวัดความแรงของการเชื่อมต่อนั้น พลังงานที่มีผลผูกพันซึ่งกำหนดโดยปริมาณพลังงานที่ต้องใช้ในการทำลายพันธะ โดยปกติจะวัดเป็น kJ/mol ดังนั้น ตามข้อมูลการทดลอง ความยาวพันธะของโมเลกุล $H_2, Cl_2$ และ $N_2$ คือ $0.074, 0.198$ และ $0.109$ nm ตามลำดับ และพลังงานของพันธะคือ $436, 242$ และ $946$ kJ/mol ตามลำดับ

ไอออน พันธะไอออนิก

ลองจินตนาการว่าอะตอมสองอะตอม "มาบรรจบกัน": อะตอมของโลหะหมู่ I และอะตอมที่ไม่ใช่โลหะของกลุ่ม VII อะตอมโลหะมีอิเล็กตรอนตัวเดียวที่ระดับพลังงานภายนอก ในขณะที่อะตอมที่ไม่ใช่โลหะขาดอิเล็กตรอนเพียงตัวเดียวเพื่อให้ระดับพลังงานภายนอกสมบูรณ์

อะตอมแรกจะให้อิเล็กตรอนตัวที่สองได้อย่างง่ายดาย ซึ่งอยู่ห่างจากนิวเคลียสและเกาะติดกับมันอย่างอ่อนๆ และอะตอมที่สองจะให้ตำแหน่งว่างกับระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายนอกของมัน

จากนั้นอะตอมซึ่งปราศจากประจุลบอันใดอันหนึ่งก็จะกลายเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกและอันที่สองจะกลายเป็นอนุภาคที่มีประจุลบเนื่องจากอิเล็กตรอนที่เกิดขึ้น อนุภาคดังกล่าวเรียกว่า ไอออน

พันธะเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างไอออนเรียกว่าไอออนิก

ลองพิจารณาการก่อตัวของพันธะนี้โดยใช้ตัวอย่างของสารประกอบโซเดียมคลอไรด์ที่รู้จักกันดี (เกลือแกง):

กระบวนการแปลงอะตอมเป็นไอออนแสดงไว้ในแผนภาพ:

การเปลี่ยนอะตอมเป็นไอออนนี้มักเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาระหว่างอะตอมของโลหะทั่วไปและอโลหะทั่วไป

ลองพิจารณาอัลกอริทึม (ลำดับ) ของการให้เหตุผลเมื่อบันทึกการก่อตัวของพันธะไอออนิกเช่นระหว่างอะตอมของแคลเซียมและคลอรีน:

ตัวเลขแสดงจำนวนอะตอมหรือโมเลกุลเรียกว่า ค่าสัมประสิทธิ์และเรียกตัวเลขที่แสดงจำนวนอะตอมหรือไอออนในโมเลกุล ดัชนี

การเชื่อมต่อโลหะ

มาทำความรู้จักกับวิธีที่อะตอมขององค์ประกอบโลหะมีปฏิสัมพันธ์กัน โลหะมักจะไม่มีอยู่ในอะตอมที่แยกได้ แต่อยู่ในรูปของชิ้นส่วน แท่งโลหะ หรือผลิตภัณฑ์โลหะ อะไรเก็บอะตอมของโลหะไว้ในปริมาตรเดียว?

อะตอมของโลหะส่วนใหญ่มีอิเล็กตรอนจำนวนเล็กน้อยที่ระดับด้านนอก - $1, 2, 3$ อิเล็กตรอนเหล่านี้ถูกดึงออกได้ง่าย และอะตอมก็กลายเป็นไอออนบวก อิเล็กตรอนที่แยกออกมาจะเคลื่อนที่จากไอออนหนึ่งไปยังอีกไอออนหนึ่ง และจับพวกมันไว้เป็นอันหนึ่งอันเดียวกัน เมื่อเชื่อมต่อกับไอออน อิเล็กตรอนเหล่านี้จะก่อตัวเป็นอะตอมชั่วคราว จากนั้นแตกออกอีกครั้งและรวมเข้ากับไอออนอื่น เป็นต้น ดังนั้นในปริมาตรของโลหะ อะตอมจึงถูกแปลงเป็นไอออนอย่างต่อเนื่องและในทางกลับกัน

พันธะในโลหะระหว่างไอออนผ่านอิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันเรียกว่าโลหะ

รูปนี้แสดงโครงสร้างของชิ้นส่วนโลหะโซเดียมตามแผนผัง

ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจำนวนเล็กน้อยจะจับไอออนและอะตอมจำนวนมาก

พันธะโลหะมีความคล้ายคลึงกับพันธะโควาเลนต์ เนื่องจากขึ้นอยู่กับการแบ่งปันอิเล็กตรอนภายนอก อย่างไรก็ตาม ด้วยพันธะโควาเลนต์ อิเล็กตรอนที่ไม่จับคู่ด้านนอกของอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงเพียง 2 อะตอมจะถูกใช้ร่วมกัน ในขณะที่พันธะโลหะ อะตอมทั้งหมดจะมีส่วนร่วมในการแบ่งปันอิเล็กตรอนเหล่านี้ นั่นคือเหตุผลว่าทำไมผลึกที่มีพันธะโควาเลนต์จึงเปราะ แต่ตามกฎแล้วพันธะโลหะจะมีความเหนียว นำไฟฟ้าได้ และมีความแวววาวของโลหะ

พันธะโลหะเป็นลักษณะของทั้งโลหะบริสุทธิ์และของผสมของโลหะชนิดต่างๆ ซึ่งเป็นโลหะผสมที่อยู่ในสถานะของแข็งและของเหลว

พันธะไฮโดรเจน

พันธะเคมีระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่มีโพลาไรซ์เชิงบวกของโมเลกุลหนึ่ง (หรือส่วนหนึ่งของมัน) กับอะตอมที่มีโพลาไรซ์เชิงลบของธาตุที่มีอิเล็กโตรเนกาติตีสูงซึ่งมีคู่อิเล็กตรอนเดี่ยว ($F, O, N$ และโดยทั่วไปน้อยกว่า $S$ และ $Cl$) ของอีกโมเลกุลหนึ่ง (หรือบางส่วนของมัน) เรียกว่าไฮโดรเจน

กลไกการเกิดพันธะไฮโดรเจนนั้นเป็นไฟฟ้าสถิตบางส่วน โดยธรรมชาติแล้วจะเป็นผู้รับบริจาค

ตัวอย่างของพันธะไฮโดรเจนระหว่างโมเลกุล:

หากมีการเชื่อมต่อดังกล่าว แม้แต่สารที่มีโมเลกุลต่ำก็สามารถเป็นของเหลว (แอลกอฮอล์ น้ำ) หรือก๊าซเหลวได้ง่าย (แอมโมเนีย ไฮโดรเจนฟลูออไรด์) ภายใต้สภาวะปกติ

สารที่มีพันธะไฮโดรเจนจะมีโครงผลึกโมเลกุล

สารที่มีโครงสร้างโมเลกุลและไม่ใช่โมเลกุล ประเภทของตาข่ายคริสตัล การขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารในองค์ประกอบและโครงสร้างของสาร

โครงสร้างโมเลกุลและไม่ใช่โมเลกุลของสาร

ไม่ใช่อะตอมหรือโมเลกุลเดี่ยว ๆ ที่เข้าสู่ปฏิกิริยาทางเคมี แต่เป็นสาร ภายใต้สภาวะที่กำหนด สารสามารถอยู่ในสถานะการรวมกลุ่มอย่างใดอย่างหนึ่งจากสามสถานะ: ของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซ คุณสมบัติของสารยังขึ้นอยู่กับธรรมชาติของพันธะเคมีระหว่างอนุภาคที่ก่อตัวเป็นโมเลกุล เช่น อะตอม หรือไอออน ขึ้นอยู่กับประเภทของพันธะ จะแยกแยะสารที่มีโครงสร้างโมเลกุลและไม่ใช่โมเลกุล

สารที่ประกอบด้วยโมเลกุลเรียกว่า สารโมเลกุล- พันธะระหว่างโมเลกุลในสารดังกล่าวมีความอ่อนแอมากอ่อนแอกว่าระหว่างอะตอมภายในโมเลกุลมากและแม้ที่อุณหภูมิค่อนข้างต่ำก็แตกสลาย - สารจะกลายเป็นของเหลวแล้วกลายเป็นก๊าซ (การระเหิดของไอโอดีน) จุดหลอมเหลวและจุดเดือดของสารที่ประกอบด้วยโมเลกุลจะเพิ่มขึ้นตามน้ำหนักโมเลกุลที่เพิ่มขึ้น

สารโมเลกุล ได้แก่ สารที่มีโครงสร้างอะตอม ($C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W$) ในจำนวนนี้มีโลหะและอโลหะ

พิจารณาคุณสมบัติทางกายภาพของโลหะอัลคาไล ความแข็งแรงพันธะระหว่างอะตอมที่ค่อนข้างต่ำทำให้เกิดความแข็งแรงเชิงกลต่ำ โลหะอัลคาไลมีความอ่อนและสามารถตัดด้วยมีดได้ง่าย

ขนาดอะตอมที่ใหญ่ทำให้โลหะอัลคาไลมีความหนาแน่นต่ำ ลิเธียม โซเดียม และโพแทสเซียมมีน้ำหนักเบากว่าน้ำด้วยซ้ำ ในกลุ่มโลหะอัลคาไล จุดเดือดและจุดหลอมเหลวจะลดลงตามเลขอะตอมของธาตุที่เพิ่มขึ้น เนื่องจาก ขนาดอะตอมเพิ่มขึ้นและพันธะอ่อนตัวลง

ให้กับสารต่างๆ ไม่ใช่โมเลกุลโครงสร้างประกอบด้วยสารประกอบไอออนิก สารประกอบของโลหะที่มีอโลหะส่วนใหญ่มีโครงสร้างดังนี้: เกลือทั้งหมด ($NaCl, K_2SO_4$), ไฮไดรด์บางชนิด ($LiH$) และออกไซด์ ($CaO, MgO, FeO$), เบส ($NaOH, KOH$) สารไอออนิก (ไม่ใช่โมเลกุล) มีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดสูง

โปรยคริสตัล

ตามที่ทราบกันดีว่าสสารสามารถมีอยู่ได้ในสถานะการรวมตัวสามสถานะ: ก๊าซ ของเหลว และของแข็ง

ของแข็ง: สัณฐานและผลึก

ให้เราพิจารณาว่าลักษณะของพันธะเคมีมีอิทธิพลต่อคุณสมบัติของของแข็งอย่างไร ของแข็งแบ่งออกเป็น ผลึกและ สัณฐาน

สารอสัณฐานไม่มีจุดหลอมเหลวที่ชัดเจน เมื่อถูกความร้อน จะค่อยๆ อ่อนตัวลงและกลายเป็นสถานะของเหลว ตัวอย่างเช่น ดินน้ำมันและเรซินต่างๆ อยู่ในสถานะสัณฐาน

สารที่เป็นผลึกมีลักษณะเฉพาะด้วยการจัดเรียงที่ถูกต้องของอนุภาคที่ประกอบด้วยอะตอม โมเลกุล และไอออน ณ จุดที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดในอวกาศ เมื่อจุดเหล่านี้เชื่อมต่อกันด้วยเส้นตรง จะเกิดกรอบเชิงพื้นที่ขึ้น เรียกว่าโครงตาข่ายคริสตัล จุดที่อนุภาคคริสตัลอยู่เรียกว่าโหนดขัดแตะ

ขึ้นอยู่กับชนิดของอนุภาคที่อยู่ที่โหนดของโครงตาข่ายคริสตัลและลักษณะของการเชื่อมต่อระหว่างกัน โครงตาข่ายคริสตัลสี่ประเภทมีความโดดเด่น: อิออน, อะตอม, โมเลกุลและ โลหะ.

โครงผลึกไอออนิก

อิออนเรียกว่าคริสตัลโปรยซึ่งในโหนดที่มีไอออนอยู่ พวกมันถูกสร้างขึ้นจากสารที่มีพันธะไอออนิก ซึ่งสามารถจับทั้งไอออนเชิงเดี่ยว $Na^(+), Cl^(-)$ และเชิงซ้อน $SO_4^(2−), OH^-$ ดังนั้นเกลือและออกไซด์และไฮดรอกไซด์ของโลหะบางชนิดจึงมีโครงผลึกไอออนิก ตัวอย่างเช่น ผลึกโซเดียมคลอไรด์ประกอบด้วยไอออน $Na^+$ บวกและลบ $Cl^-$ สลับกัน ทำให้เกิดโครงตาข่ายรูปทรงลูกบาศก์ พันธะระหว่างไอออนในผลึกดังกล่าวมีความเสถียรมาก ดังนั้นสารที่มีโครงตาข่ายไอออนิกจึงมีความแข็งและความแข็งแรงค่อนข้างสูง พวกมันทนไฟและไม่ระเหย

โปรยคริสตัลอะตอม

อะตอมเรียกว่าผลึกขัดแตะในโหนดที่มีอะตอมเดี่ยว ในโครงตาข่ายดังกล่าว อะตอมจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งมาก ตัวอย่างของสสารที่มีโครงผลึกชนิดนี้คือเพชร ซึ่งเป็นหนึ่งในการปรับเปลี่ยนคาร์บอนแบบ allotropic

สสารส่วนใหญ่ที่มีโครงผลึกอะตอมมิกมีจุดหลอมเหลวที่สูงมาก (เช่น สำหรับเพชรจะมีอุณหภูมิสูงกว่า 3,500°C) มีความแข็งแรงและแข็ง และไม่ละลายในทางปฏิบัติ

โปรยคริสตัลโมเลกุล

โมเลกุลเรียกว่าคริสตัลแลตทิซ (crystal lattices) ซึ่งอยู่ในโหนดที่มีโมเลกุลอยู่ พันธะเคมีในโมเลกุลเหล่านี้สามารถเป็นได้ทั้งแบบขั้ว ($HCl, H_2O$) และแบบไม่มีขั้ว ($N_2, O_2$) แม้ว่าอะตอมภายในโมเลกุลจะเชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ที่แข็งแกร่งมาก แต่แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลที่อ่อนแอก็ทำหน้าที่ระหว่างโมเลกุลด้วยกัน ดังนั้นสารที่มีโครงผลึกโมเลกุลจึงมีความแข็งต่ำ จุดหลอมเหลวต่ำ และมีการระเหยได้ แข็งที่สุด สารประกอบอินทรีย์มีโครงผลึกโมเลกุล (แนฟทาลีน, กลูโคส, น้ำตาล)

โครงคริสตัลโลหะ

สารที่มีพันธะโลหะจะมีโครงผลึกโลหะ ที่บริเวณที่มีโครงตาข่ายดังกล่าวจะมีอะตอมและไอออน (ไม่ว่าจะเป็นอะตอมหรือไอออน ซึ่งอะตอมของโลหะจะเปลี่ยนรูปได้ง่าย โดยให้อิเล็กตรอนชั้นนอกของพวกมัน "เพื่อการใช้งานทั่วไป") โครงสร้างภายในของโลหะนี้จะกำหนดคุณสมบัติทางกายภาพที่เป็นลักษณะเฉพาะ ได้แก่ ความอ่อนตัว ความเหนียว การนำไฟฟ้าและความร้อน ความแวววาวของโลหะที่มีลักษณะเฉพาะ

โมเลกุลที่จุดศูนย์ถ่วงของส่วนที่มีประจุบวกและประจุลบไม่ตรงกันเรียกว่าไดโพล ให้เรากำหนดแนวคิดของ "ไดโพล"

ไดโพลคือการรวมกันของประจุไฟฟ้าสองประจุที่อยู่ตรงข้ามกันซึ่งมีขนาดเท่ากัน ซึ่งอยู่ห่างจากกัน

โมเลกุลไฮโดรเจน H2 ไม่ใช่ไดโพล (รูปที่ 50) ก) และโมเลกุลของไฮโดรเจนคลอไรด์เป็นไดโพล (รูปที่ 50 ข- โมเลกุลของน้ำก็เป็นไดโพลเช่นกัน คู่อิเล็กตรอนใน H 2 O ส่วนใหญ่จะเปลี่ยนจากอะตอมไฮโดรเจนไปเป็นอะตอมออกซิเจน

จุดศูนย์ถ่วงของประจุลบตั้งอยู่ใกล้กับอะตอมออกซิเจน และจุดศูนย์ถ่วงของประจุบวกตั้งอยู่ใกล้กับอะตอมไฮโดรเจน

ในสารที่เป็นผลึก อะตอม ไอออน หรือโมเลกุลจะอยู่ในลำดับที่เข้มงวด

สถานที่ซึ่งอนุภาคดังกล่าวตั้งอยู่เรียกว่า โหนดของโครงตาข่ายคริสตัลตำแหน่งของอะตอม ไอออน หรือโมเลกุลในโหนดของโครงตาข่ายคริสตัลแสดงไว้ในรูปที่ 1 51.

ในกรัม
ข้าว. 51. แบบจำลองของโครงตาข่ายคริสตัล (แสดงระนาบหนึ่งของคริสตัลจำนวนมาก): ก) โควาเลนต์หรืออะตอม (เพชร C, ซิลิคอน Si, ควอตซ์ SiO 2); ข) ไอออนิก (NaCl); วี) โมเลกุล (น้ำแข็ง, I 2); ช) โลหะ (Li, Fe) ในแบบจำลองโครงตาข่ายโลหะ จุดแสดงถึงอิเล็กตรอน

ขึ้นอยู่กับชนิดของพันธะเคมีระหว่างอนุภาค โครงผลึกจะถูกแบ่งออกเป็นโควาเลนต์ (อะตอม) ไอออนิก และโลหะ มีตาข่ายคริสตัลอีกประเภทหนึ่ง - โมเลกุล ในตาข่ายดังกล่าว แต่ละโมเลกุลจะถูกยึดเข้าด้วยกันโดย แรงดึงดูดระหว่างโมเลกุล.

ผลึกที่มีพันธะโควาเลนต์(รูปที่ 51 ก) คือการก่อตัวของโมเลกุลหลายอะตอม เพชรหรือควอตซ์ชิ้นหนึ่งเป็นเพียงโมเลกุลโพลีเมอร์ที่มีพันธะเคมีโควาเลนต์

ผลึกไอออนิก(รูปที่ 51 ข) ประกอบด้วยไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบที่บริเวณโครงตาข่ายคริสตัล ตาข่ายคริสตัลถูกสร้างขึ้นในลักษณะที่ทำให้แรงดึงดูดไฟฟ้าสถิตของไอออนที่มีประจุต่างกันและแรงผลักของไอออนที่มีประจุที่คล้ายกันมีความสมดุล โครงผลึกดังกล่าวเป็นคุณลักษณะเฉพาะของสารประกอบ เช่น LiF, NaCl และอื่นๆ อีกมากมาย

ผลึกโมเลกุล(รูปที่ 51 วี) มีโมเลกุลไดโพลอยู่ที่โหนดคริสตัล ซึ่งสัมพันธ์กันด้วยแรงดึงดูดไฟฟ้าสถิต เช่น ไอออนในโครงผลึกไอออนิก ตัวอย่างเช่น น้ำแข็งคือโครงผลึกโมเลกุลที่เกิดจากไดโพลน้ำ ในรูป 51 วีสัญลักษณ์สำหรับการเรียกเก็บเงินจะไม่แสดงเพื่อไม่ให้ตัวเลขเกินพิกัด

คริสตัลโลหะ(รูปที่ 51 ช) มีไอออนที่มีประจุบวกอยู่ที่ตำแหน่งของโครงผลึก อิเล็กตรอนชั้นนอกบางส่วนเคลื่อนที่อย่างอิสระระหว่างไอออน - แก๊สอิเล็กทรอนิกส์"กักเก็บไอออนที่มีประจุบวกไว้ที่ส่วนต่างๆ ของโครงตาข่ายคริสตัล เมื่อถูกกระแทก โลหะจะไม่แตกเหมือนน้ำแข็ง ควอทซ์ หรือผลึกเกลือ แต่จะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเท่านั้น เนื่องจากการเคลื่อนที่ของพวกมัน อิเล็กตรอนจึงสามารถเคลื่อนที่ในขณะที่เกิดการกระแทกได้ และยึดไอออนไว้ในตำแหน่งใหม่ ด้วยเหตุนี้ โลหะจึงถูกหลอมและพลาสติกจึงโค้งงอได้โดยไม่ทำลาย

ข้าว. 52. โครงสร้างของซิลิคอนออกไซด์: ก) ผลึก; ข) สัณฐาน จุดสีดำหมายถึงอะตอมของซิลิคอน วงกลมแสงหมายถึงอะตอมของออกซิเจน มีการแสดงระนาบคริสตัล ดังนั้นจึงไม่ได้ระบุพันธะที่สี่ของอะตอมซิลิคอน เส้นประแสดงถึงลำดับระยะสั้นในความผิดปกติของสารอสัณฐาน
ใน สารอสัณฐานระยะสามมิติของโครงสร้างซึ่งเป็นลักษณะของสถานะผลึกถูกรบกวน (รูปที่ 52 b)

ของเหลวและก๊าซแตกต่างจากวัตถุที่เป็นผลึกและอสัณฐานโดยการเคลื่อนที่แบบสุ่มของอะตอมและ
โมเลกุล ในของเหลว แรงดึงดูดสามารถยึดอนุภาคขนาดเล็กที่สัมพันธ์กันในระยะใกล้ ซึ่งเทียบได้กับระยะห่างในของแข็ง ในก๊าซแทบไม่มีปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมและโมเลกุลดังนั้นก๊าซซึ่งแตกต่างจากของเหลวจึงครอบครองปริมาตรทั้งหมดที่ให้ไว้ น้ำของเหลวหนึ่งโมลที่ 100 0 C มีปริมาตร 18.7 ซม. 3 และไอน้ำอิ่มตัวหนึ่งโมลครอบครอง 30,000 ซม. 3 ที่อุณหภูมิเดียวกัน


ข้าว. 53. ปฏิกิริยาประเภทต่างๆ ของโมเลกุลในของเหลวและก๊าซ: ก) ไดโพล–ไดโพล; ข) ไดโพล–ไม่ใช่ไดโพล; วี)ไม่ใช่ไดโพล–ไม่ใช่ไดโพล
โมเลกุลในของเหลวและก๊าซเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระต่างจากของแข็ง ผลจากการเคลื่อนไหวทำให้พวกเขามีทิศทางไปในทางใดทางหนึ่ง ตัวอย่างเช่นในรูป. 53 ก, ข- มันแสดงให้เห็นว่าโมเลกุลไดโพลมีปฏิกิริยาอย่างไร เช่นเดียวกับโมเลกุลที่ไม่มีขั้วกับโมเลกุลไดโพลในของเหลวและก๊าซ

เมื่อไดโพลเข้าใกล้ไดโพล โมเลกุลจะหมุนอันเป็นผลมาจากแรงดึงดูดและแรงผลัก ส่วนที่มีประจุบวกของโมเลกุลหนึ่งตั้งอยู่ใกล้กับส่วนที่มีประจุลบของอีกโมเลกุลหนึ่ง นี่คือวิธีที่ไดโพลมีปฏิกิริยาต่อน้ำของเหลว

เมื่อโมเลกุลที่ไม่มีขั้ว (ไม่มีขั้ว) สองตัวเข้าใกล้กันในระยะห่างที่ใกล้เพียงพอ โมเลกุลเหล่านั้นก็จะมีอิทธิพลซึ่งกันและกันด้วย (รูปที่ 53 วี- โมเลกุลถูกนำมารวมกันโดยเปลือกอิเล็กตรอนที่มีประจุลบที่อยู่รอบนิวเคลียส เปลือกอิเล็กตรอนมีรูปร่างผิดปกติจนเกิดลักษณะชั่วคราวของจุดศูนย์กลางบวกและลบในโมเลกุลหนึ่งและอีกโมเลกุลหนึ่ง และพวกมันก็ดึงดูดซึ่งกันและกัน ก็เพียงพอแล้วที่โมเลกุลจะกระจายตัว และไดโพลชั่วคราวก็กลายเป็นโมเลกุลที่ไม่มีขั้วอีกครั้ง

ตัวอย่างคือปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของก๊าซไฮโดรเจน (รูปที่ 53 วี).
3.2. การจำแนกประเภทของสารอนินทรีย์ สารที่ง่ายและซับซ้อน
ใน ต้น XIXศตวรรษ นักเคมีชาวสวีเดน เบอร์ซีเลียส เสนอชื่อสารที่ได้จากสิ่งมีชีวิตให้เรียกว่า อินทรีย์ลักษณะสารของ ธรรมชาติที่ไม่มีชีวิตถูกตั้งชื่อ อนินทรีย์หรือ แร่(ได้มาจากแร่ธาตุ).

สารที่เป็นของแข็ง ของเหลว และก๊าซทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นแบบง่ายและซับซ้อนได้

สารเชิงเดี่ยวคือสารที่ประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีชนิดเดียว

ตัวอย่างเช่น ไฮโดรเจน โบรมีน และเหล็กที่อุณหภูมิห้องและความดันบรรยากาศเป็นสารอย่างง่าย ตามลำดับในสถานะก๊าซ ของเหลว และของแข็ง (รูปที่ 54) ก ข ค).

ก๊าซไฮโดรเจน H 2 (g) และโบรมีนเหลว Br 2 (l) ประกอบด้วยโมเลกุลไดอะตอมมิก เหล็กแข็ง Fe มีอยู่ในรูปของคริสตัลที่มีโครงตาข่ายคริสตัลโลหะ

สารเชิงเดี่ยวแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: อโลหะและโลหะ

ก) ข) วี)

ข้าว. 54. สารธรรมดา: ก) ก๊าซไฮโดรเจน มันเบากว่าอากาศ ดังนั้นหลอดทดลองจึงถูกปิดและคว่ำลง ข) โบรมีนเหลว (มักเก็บไว้ในหลอดที่ปิดสนิท) วี) ผงเหล็ก

อโลหะเป็นสารธรรมดาที่มีโครงตาข่ายโควาเลนต์ (อะตอม) หรือโมเลกุลอยู่ในสถานะของแข็ง

ที่อุณหภูมิห้อง โครงผลึกโควาเลนต์ (อะตอมมิก) เป็นคุณลักษณะเฉพาะของอโลหะ เช่น โบรอน B, คาร์บอน C, ซิลิคอน Si ตาข่ายคริสตัลโมเลกุลมีฟอสฟอรัสสีขาว P (s), ซัลเฟอร์ S (s), ไอโอดีน I 2 (s) อโลหะบางชนิดจะกลายเป็นของเหลวหรือของแข็งที่อุณหภูมิต่ำมากเท่านั้น สภาพร่างกาย- ภายใต้สภาวะปกติจะเป็นก๊าซ สารดังกล่าวรวมถึงตัวอย่างเช่นไฮโดรเจน H 2 (g) ไนโตรเจน N 2 (g) ออกซิเจน O 2 (g) ฟลูออรีน F 2 (g) คลอรีน Cl 2 (g) ฮีเลียม He (g) นีออน Ne (g) อาร์กอน อาร์(g) ที่อุณหภูมิห้อง โบรมีนโมเลกุล Br 2 (l) มีอยู่ในรูปของเหลว

โลหะเป็นสสารธรรมดาที่มีโครงตาข่ายโลหะอยู่ในสถานะของแข็ง

เหล่านี้เป็นสารพลาสติกที่อ่อนตัวได้ซึ่งมีความแวววาวของโลหะและสามารถนำความร้อนและไฟฟ้าได้

องค์ประกอบประมาณ 80% ตารางธาตุรูปร่าง สารง่าย ๆ - โลหะ- ที่อุณหภูมิห้อง โลหะจะเป็นของแข็ง ตัวอย่างเช่น Li(t), Fe(t) มีเพียงปรอท Hg(l) เท่านั้นที่เป็นของเหลวที่แข็งตัวที่ –38.89 0 C

สารเชิงซ้อนคือสารที่ประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกัน

อะตอมของธาตุในสารเชิงซ้อนเชื่อมโยงกันด้วยความสัมพันธ์ที่คงที่และมีการกำหนดไว้อย่างชัดเจน

ตัวอย่างเช่น น้ำ H 2 O เป็นสารเชิงซ้อน โมเลกุลประกอบด้วยอะตอมของสองธาตุ น้ำไม่ว่าจะอยู่ที่ใดก็ตามบนโลก ประกอบด้วยไฮโดรเจน 11.1% และออกซิเจน 88.9% โดยมวล

น้ำอาจเป็นของแข็ง ของเหลว หรือก็ได้ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน สถานะก๊าซซึ่งระบุไว้ทางด้านขวาของ สูตรเคมีสาร - H 2 O (g), H 2 O (l), H 2 O (t)

ตามกฎแล้วในกิจกรรมภาคปฏิบัติเราไม่ได้เกี่ยวข้องกับสารบริสุทธิ์ แต่เกี่ยวข้องกับส่วนผสมของพวกมัน

ส่วนผสมคือการรวมกัน สารประกอบเคมีองค์ประกอบและโครงสร้างที่แตกต่างกัน

ให้เรานำเสนอสารที่เรียบง่ายและซับซ้อนรวมถึงสารผสมในรูปแบบของแผนภาพ:

เรียบง่าย

อโลหะ

อิมัลชัน

เหตุผล

สารเชิงซ้อนใน เคมีอนินทรีย์แบ่งออกเป็นออกไซด์ เบส กรด และเกลือ

ออกไซด์
มีออกไซด์ของโลหะและอโลหะ โลหะออกไซด์เป็นสารประกอบที่มีพันธะไอออนิก ในสถานะของแข็งจะเกิดโครงผลึกไอออนิก

ออกไซด์ที่ไม่ใช่โลหะ– สารประกอบที่มีพันธะเคมีโควาเลนต์

ออกไซด์เป็นสารเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีสององค์ประกอบ หนึ่งในนั้นคือออกซิเจน ซึ่งมีสถานะออกซิเดชันคือ – 2

ด้านล่างนี้เป็นสูตรโมเลกุลและโครงสร้างของอโลหะและออกไซด์ของโลหะบางชนิด
สูตรโมเลกุล สูตรโครงสร้าง

CO 2 – คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) O = C = O

SO 2 – ซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV)

SO 3 – ซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI)

SiO 2 – ซิลิคอนออกไซด์ (IV)

นา 2 O – โซเดียมออกไซด์

CaO – แคลเซียมออกไซด์

K 2 O – โพแทสเซียมออกไซด์, Na 2 O – โซเดียมออกไซด์, Al 2 O 3 – อลูมิเนียมออกไซด์ โพแทสเซียม โซเดียม และอะลูมิเนียม ก่อให้เกิดออกไซด์อย่างละ 1 อัน

หากองค์ประกอบมีสถานะออกซิเดชันหลายสถานะ ก็จะมีออกไซด์หลายตัว ในกรณีนี้ หลังจากชื่อของออกไซด์ ให้ระบุสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบด้วยเลขโรมันในวงเล็บ ตัวอย่างเช่น FeO คือเหล็ก (II) ออกไซด์ Fe 2 O 3 คือเหล็ก (III) ออกไซด์

นอกจากชื่อที่เกิดขึ้นตามกฎของระบบการตั้งชื่อสากลแล้ว ยังมีการใช้ชื่อออกไซด์ของรัสเซียดั้งเดิมเช่น: CO 2 คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV) - คาร์บอนไดออกไซด์, CO คาร์บอนมอนอกไซด์ (II) – คาร์บอนมอนอกไซด์, CaO แคลเซียมออกไซด์ – ปูนขาว, SiO 2 ซิลิคอนออกไซด์– ควอตซ์ ซิลิกา ทราย

ออกไซด์มีสามกลุ่มซึ่งมีคุณสมบัติทางเคมีต่างกัน: พื้นฐานที่เป็นกรดและ แอมโฟเทอริก(กรีกโบราณ: , – ทั้งสอง, คู่)

ออกไซด์พื้นฐานเกิดขึ้นโดยองค์ประกอบของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I และ II ของตารางธาตุ (สถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบ +1 และ +2) เช่นเดียวกับองค์ประกอบของกลุ่มย่อยรองซึ่งมีสถานะออกซิเดชันซึ่งเป็น +1 หรือ +2 เช่นกัน องค์ประกอบทั้งหมดเหล่านี้เป็นโลหะดังนั้น ออกไซด์พื้นฐานคือออกไซด์ของโลหะ, ตัวอย่างเช่น:
Li 2 O – ลิเธียมออกไซด์

MgO – แมกนีเซียมออกไซด์

CuO – คอปเปอร์ (II) ออกไซด์
ออกไซด์พื้นฐานสอดคล้องกับเบส

ออกไซด์ที่เป็นกรด เกิดจากอโลหะและโลหะที่มีสถานะออกซิเดชันมากกว่า +4 เช่น
CO 2 – คาร์บอนมอนอกไซด์ (IV)

SO 2 – ซัลเฟอร์ออกไซด์ (IV)

SO 3 – ซัลเฟอร์ออกไซด์ (VI)

P 2 O 5 – ฟอสฟอรัสออกไซด์ (V)
ออกไซด์ของกรดสอดคล้องกับกรด

แอมโฟเทอริกออกไซด์ เกิดจากโลหะซึ่งมีสถานะออกซิเดชันคือ +2, +3, บางครั้ง +4 เช่น:
ZnO – ซิงค์ออกไซด์

Al 2 O 3 – อะลูมิเนียมออกไซด์
แอมโฟเทอริกออกไซด์สอดคล้องกับแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์

นอกจากนี้ก็ยังมีกลุ่มเล็กๆที่เรียกว่า ออกไซด์ที่ไม่แยแส:
N 2 O – ไนตริกออกไซด์ (I)

NO – ไนตริกออกไซด์ (II)

CO – คาร์บอนมอนอกไซด์ (II)
ควรสังเกตว่าหนึ่งในออกไซด์ที่สำคัญที่สุดบนโลกของเราคือไฮโดรเจนออกไซด์หรือที่เรียกกันว่าน้ำ H2O
เหตุผล
ในส่วน "ออกไซด์" มีการกล่าวถึงว่าเบสสอดคล้องกับออกไซด์พื้นฐาน:
โซเดียมออกไซด์ Na 2 O - โซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH

แคลเซียมออกไซด์ CaO – แคลเซียมไฮดรอกไซด์ Ca(OH) 2

คอปเปอร์ออกไซด์ CuO – คอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ Cu(OH) 2

เบสเป็นสารเชิงซ้อนที่ประกอบด้วยอะตอมของโลหะและหมู่ไฮดรอกซิล –OH หนึ่งหมู่หรือมากกว่า

ฐานเป็นของแข็งที่มีโครงผลึกไอออนิก

เมื่อละลายในน้ำจะได้ผลึกของเบสที่ละลายน้ำได้ ( ด่าง)ถูกทำลายโดยโมเลกุลของน้ำขั้วโลก และเกิดไอออนขึ้น:

NaOH  Na + (สารละลาย) + OH – (สารละลาย)

สัญลักษณ์ที่คล้ายกันสำหรับไอออน: Na + (สารละลาย) หรือ OH – (สารละลาย) หมายความว่าไอออนอยู่ในสารละลาย

ชื่อฐานมีคำว่า ไฮดรอกไซด์และ ชื่อรัสเซียโลหะในกรณีสัมพันธการก ตัวอย่างเช่น NaOH คือโซเดียมไฮดรอกไซด์ Ca(OH) 2 คือแคลเซียมไฮดรอกไซด์

ถ้าโลหะมีหลายฐาน สถานะออกซิเดชันของโลหะจะถูกระบุในชื่อโดยมีเลขโรมันอยู่ในวงเล็บ ตัวอย่างเช่น: Fe(OH) 2 – เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์, Fe(OH) 3 – เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์

นอกจากนี้ ด้วยเหตุผลบางประการ จึงมีชื่อดั้งเดิม:

นาโอห์ – โซดาไฟ, โซดาไฟ โซดา

คอน – โพแทสเซียมกัดกร่อน

แคลเซียม(OH) 2 – ปูนขาว, น้ำมะนาว

ร
เบสที่ละลายน้ำเรียกว่า ด่าง

พวกเขาแยกแยะ เบสที่ละลายน้ำได้และไม่ละลายน้ำ

เหล่านี้เป็นไฮดรอกไซด์โลหะของกลุ่มย่อยหลักของกลุ่ม I และ II ยกเว้นไฮดรอกไซด์ Be และ Mg

ได้แก่แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์
HCl(g)  H + (สารละลาย) + Cl – (สารละลาย)

กรดเป็นสารเชิงซ้อนที่มีอะตอมไฮโดรเจนซึ่งสามารถแทนที่หรือแลกเปลี่ยนเป็นอะตอมของโลหะและกากที่เป็นกรดได้

ขึ้นอยู่กับการมีหรือไม่มีอะตอมออกซิเจนในโมเลกุล ปราศจากออกซิเจน และ ที่ประกอบด้วยออกซิเจนกรด

ในการตั้งชื่อกรดที่ปราศจากออกซิเจนตัวอักษร - จะถูกเพิ่มเข้าไปในชื่ออโลหะของรัสเซีย โอ-และคำว่าไฮโดรเจน :

HF – กรดไฮโดรฟลูออริก

HCl – กรดไฮโดรคลอริก

HBr – กรดไฮโดรโบรมิก

HI – กรดไฮโดรไอโอดิก

H 2 S – กรดไฮโดรซัลไฟด์
ชื่อดั้งเดิมของกรดบางชนิด:

เอชซีแอล – กรดไฮโดรคลอริกเอชเอฟ – กรดไฮโดรฟลูออริก

ตั้งชื่อกรดที่ประกอบด้วยออกซิเจนตอนจบ - นาย่า

-ใหม่ถ้ามีอโลหะเข้าไป ระดับสูงสุดออกซิเดชัน. สถานะออกซิเดชันสูงสุดเกิดขึ้นพร้อมกับจำนวนกลุ่มที่มีองค์ประกอบอโลหะอยู่:
H 2 SO 4 – ซัลเฟอร์ นายากรด

HNO 3 – ไนโตรเจน นายากรด

HClO 4 – คลอรีน นายากรด

HMnO 4 – แมงกานีส ใหม่กรด
หากธาตุเกิดกรดในสถานะออกซิเดชัน 2 สถานะ การลงท้ายด้วย - จะถูกใช้เพื่อตั้งชื่อกรดให้สอดคล้องกับสถานะออกซิเดชันระดับล่างของธาตุ จริง:
H 2 SO 3 – เลียงผา เหนื่อยกรด

HNO 2 – ไนโตรเจน เหนื่อยกรด
ขึ้นอยู่กับจำนวนอะตอมของไฮโดรเจนในโมเลกุลจะแยกแยะได้ โมโนเบสิก(HCl, HNO 3), พื้นฐาน(เอช 2 เอส 4) ชนเผ่ากรด (H 3 PO 4)

กรดที่ประกอบด้วยออกซิเจนหลายชนิดเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาที่สอดคล้องกัน กรดออกไซด์ด้วยน้ำ ออกไซด์ที่สอดคล้องกับกรดที่กำหนดเรียกว่ามัน แอนไฮไดรด์:

ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ SO 2 - กรดซัลฟูรัส H 2 SO 3

ซัลฟิวริกแอนไฮไดรด์ SO 3 – กรดซัลฟิวริก H2SO4

ไนตรัสแอนไฮไดรด์ N 2 O 3 - กรดไนตรัส HNO 2

ไนตริกแอนไฮไดรด์ N 2 O 5 – กรดไนตริก HNO 3

ฟอสฟอริกแอนไฮไดรด์ P 2 O 5 – กรดฟอสฟอริก H 3 PO 4
โปรดทราบว่าสถานะออกซิเดชันขององค์ประกอบในออกไซด์และกรดที่เกี่ยวข้องจะเหมือนกัน

หากองค์ประกอบก่อตัวเป็นกรดที่มีออกซิเจนหลายกรดในสถานะออกซิเดชันเดียวกัน คำนำหน้า "" จะถูกเพิ่มเข้าไปในชื่อของกรดที่มีอะตอมออกซิเจนต่ำกว่า เมตาดาต้า", กับ เนื้อหาสูงออกซิเจน – คำนำหน้า " ออร์โธ". ตัวอย่างเช่น:

HPO 3 – กรดเมตาฟอสฟอริก

H 3 PO 4 - กรดออร์โธฟอสฟอริกซึ่งมักเรียกง่ายๆว่ากรดฟอสฟอริก

H 2 SiO 3 – กรดเมตาซิลิซิก มักเรียกว่ากรดซิลิซิก

H 4 SiO 4 – กรดออร์โธซิลิก

กรดซิลิซิกไม่ได้เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาระหว่าง SiO 2 กับน้ำ แต่จะได้มาในลักษณะที่แตกต่างออกไป
กับ
เกลือเป็นสารที่ซับซ้อนประกอบด้วยอะตอมของโลหะและสารตกค้างที่เป็นกรด
โอลี
NaNO 3 – โซเดียมไนเตรต

CuSO 4 – คอปเปอร์ (II) ซัลเฟต

CaCO 3 – แคลเซียมคาร์บอเนต

เมื่อละลายในน้ำ ผลึกเกลือจะถูกทำลายและเกิดไอออนขึ้น:

NaNO 3 (t)  Na + (สารละลาย) + NO 3 – (สารละลาย)
เกลือถือได้ว่าเป็นผลิตภัณฑ์ของการแทนที่อะตอมไฮโดรเจนทั้งหมดหรือบางส่วนในโมเลกุลกรดด้วยอะตอมของโลหะ หรือเป็นผลิตภัณฑ์ของการแทนที่กลุ่มไฮดรอกซิลของเบสทั้งหมดหรือบางส่วนด้วยสารตกค้างที่เป็นกรด

เมื่ออะตอมไฮโดรเจนถูกแทนที่อย่างสมบูรณ์ เกลือปานกลาง:นา 2 SO 4, MgCl 2 - เมื่อทดแทนบางส่วนจะถูกสร้างขึ้น เกลือของกรด (ไฮโดรเกลือ) NaHSO 4 และ เกลือพื้นฐาน (เกลือไฮดรอกซี) MgOHCl

ตามกฎของระบบการตั้งชื่อสากล ชื่อของเกลือจะเกิดขึ้นจากชื่อของกรดที่ตกค้างในนั้น กรณีเสนอชื่อและชื่อโลหะของรัสเซียในกรณีสัมพันธการก (ตารางที่ 12):

NaNO 3 – โซเดียมไนเตรต

CuSO 4 – คอปเปอร์ (II) ซัลเฟต

CaCO 3 – แคลเซียมคาร์บอเนต

Ca 3 (PO 4) 2 – แคลเซียมออร์โธฟอสเฟต

นา 2 SiO 3 – โซเดียมซิลิเกต

ชื่อของกรดตกค้างนั้นได้มาจากรากของชื่อภาษาละติน องค์ประกอบที่สร้างกรด(ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจน - ไนโตรเจน, ราก nitr-) และตอนจบ:

-ที่เพื่อให้มีสถานะออกซิเดชันสูงสุด -มันสำหรับการเกิดออกซิเดชันในระดับที่ต่ำกว่าขององค์ประกอบที่สร้างกรด (ตารางที่ 12)

ตารางที่ 12

ชื่อของกรดและเกลือ

ชื่อกรด	สูตรกรด	ชื่อเกลือ	ตัวอย่าง โซเลย
ไฮโดรคลอริก (เกลือ)	เอชซีแอล	คลอไรด์	AgCl ซิลเวอร์คลอไรด์
ไฮโดรเจนซัลไฟด์	H2S	ซัลไฟด์	FeS ซัลไฟด์ วันอีดเหล็ก(II)
กำมะถัน	H2SO3	ซัลไฟต์	นา 2 SO 3 ซัลไฟด์ มันโซเดียม
ซัลฟิวริก	H2SO4	ซัลเฟต	K 2 SO 4 ซัลเฟอร์ ที่โพแทสเซียม
ไนโตรเจน	HNO2	ไนไตรต์	LiNO 2 ไนเตร มันลิเธียม
ไนโตรเจน	HNO3	ไนเตรต	อัล(NO 3) 3 ไนเตร ที่อลูมิเนียม
ออร์โธฟอสฟอริก	H3PO4	ออร์โธฟอสเฟต	Ca 3 (PO 4) 2 แคลเซียมออร์โธฟอสเฟต
ถ่านหิน	H2CO3	คาร์บอเนต	นา 2 CO 3 โซเดียมคาร์บอเนต
ซิลิคอน	H2SiO3	ซิลิเกต	นา 2 SiO 3 โซเดียมซิลิเกต

ชื่อเรื่อง เกลือของกรดมีรูปแบบคล้ายกับชื่อของเกลือกลางโดยเติมคำนำหน้า " พลังน้ำ":

NaHSO 4 – โซเดียมไฮโดรเจนซัลเฟต

NaHS – โซเดียมไฮโดรซัลไฟด์
ชื่อของเกลือหลักเกิดขึ้นจากการเพิ่มคำนำหน้า " ไฮดรอกโซ": MgOHCl – แมกนีเซียมไฮดรอกซีคลอไรด์

นอกจากนี้ เกลือหลายชนิดยังมีชื่อดั้งเดิม เช่น:
นา 2 คาร์บอนไดออกไซด์ 3 – โซดา;

นาเอชซีโอ 3 – เบกกิ้ง (ดื่ม) โซดา;

แคลเซียมคาร์บอเนต 3 – ชอล์ก หินอ่อน หินปูน