اتصال فلزی به طور خلاصه. انواع پیوندهای شیمیایی کلمات و عبارات کلیدی

پیوند شیمیایی

تمام فعل و انفعالاتی که منجر به ترکیب ذرات شیمیایی (اتم ها، مولکول ها، یون ها و غیره) به مواد می شود، به پیوندهای شیمیایی و پیوندهای بین مولکولی (برهم کنش های بین مولکولی) تقسیم می شوند.

پیوندهای شیمیایی- پیوند مستقیم بین اتم ها. پیوندهای یونی، کووالانسی و فلزی وجود دارد.

پیوندهای بین مولکولی- اتصالات بین مولکول ها اینها پیوندهای هیدروژنی، پیوندهای یون-دوقطبی (به دلیل تشکیل این پیوند، به عنوان مثال، تشکیل پوسته هیدراتاسیون یون ها رخ می دهد)، دوقطبی-دو قطبی (به دلیل تشکیل این پیوند، مولکول های مواد قطبی با هم ترکیب می شوند. به عنوان مثال در استون مایع) و غیره.

پیوند یونی- یک پیوند شیمیایی که به دلیل جاذبه الکترواستاتیکی یون های دارای بار مخالف ایجاد می شود. در ترکیبات دوتایی (ترکیبات دو عنصر)، زمانی تشکیل می‌شود که اندازه اتم‌های پیوند خورده بسیار متفاوت از یکدیگر باشد: برخی از اتم‌ها بزرگ هستند، برخی دیگر کوچک هستند - یعنی برخی از اتم‌ها به راحتی الکترون را ترک می‌کنند، در حالی که برخی دیگر تمایل دارند آنها را بپذیرید (معمولاً اینها اتمهای عناصری هستند که فلزات معمولی را تشکیل می دهند و اتمهای عناصری هستند که غیرفلزهای معمولی را تشکیل می دهند). الکترونگاتیوی چنین اتمی نیز بسیار متفاوت است.
پیوند یونی غیر جهت دار و غیر اشباع است.

پیوند کووالانسی- یک پیوند شیمیایی که به دلیل تشکیل یک جفت الکترون مشترک ایجاد می شود. یک پیوند کووالانسی بین اتم های کوچک با شعاع یکسان یا مشابه تشکیل می شود. شرط لازم وجود الکترون های جفت نشده در هر دو اتم پیوندی (مکانیسم تبادل) یا یک جفت تنها در یک اتم و یک اوربیتال آزاد در اتم دیگر (مکانیسم دهنده-گیرنده) است.

آ)	H· + ·H H:H	H-H	H 2	(یک جفت الکترون مشترک؛ H تک ظرفیتی است).
ب)		NN	N 2	(سه جفت الکترون مشترک؛ N سه ظرفیتی است).
V)		H-F	HF	(یک جفت الکترون مشترک؛ H و F تک ظرفیتی هستند).
ز)			NH4+	(چهار جفت الکترون مشترک؛ N چهار ظرفیتی است)

بر اساس تعداد جفت الکترون های مشترک، پیوندهای کووالانسی به دو دسته تقسیم می شوند
• ساده (تک)- یک جفت الکترون،
• دو برابر- دو جفت الکترون،
• سه برابر می شود- سه جفت الکترون

پیوندهای دوگانه و سه گانه را پیوندهای چندگانه می گویند.

با توجه به توزیع چگالی الکترون بین اتم های پیوند، یک پیوند کووالانسی به تقسیم می شود غیر قطبیو قطبی. یک پیوند غیر قطبی بین اتم های یکسان تشکیل می شود، یک پیوند قطبی - بین اتم های مختلف.

الکترونگاتیوی- اندازه گیری توانایی یک اتم در یک ماده برای جذب جفت الکترون های مشترک.
جفت‌های الکترونی پیوندهای قطبی به سمت عناصر الکترونگاتیو بیشتری منتقل می‌شوند. به خود جابجایی جفت های الکترون، قطبش پیوند می گویند. بارهای جزئی (زیاد) تشکیل شده در هنگام پلاریزاسیون + و - تعیین می شوند، به عنوان مثال: .

بر اساس ماهیت همپوشانی ابرهای الکترونی ("اوربیتال")، یک پیوند کووالانسی به پیوند - و - پیوند تقسیم می شود.
- یک پیوند به دلیل همپوشانی مستقیم ابرهای الکترونی (در امتداد خط مستقیم که هسته‌های اتم را به هم متصل می‌کند)، - پیوندی به دلیل همپوشانی جانبی (در دو طرف صفحه‌ای که هسته‌های اتمی در آن قرار دارند) تشکیل می‌شود.

پیوند کووالانسی جهت دار و اشباع پذیر و همچنین قطبی شدن است.
مدل هیبریداسیون برای توضیح و پیش بینی جهت متقابل پیوندهای کووالانسی استفاده می شود.

هیبریداسیون اوربیتال های اتمی و ابرهای الکترونی- هم ترازی فرضی اوربیتال های اتمی در انرژی، و شکل ابرهای الکترونی زمانی که یک اتم پیوندهای کووالانسی تشکیل می دهد.
سه نوع رایج هیبریداسیون عبارتند از: sp-, sp 2 و sp 3-هیبریداسیون مثلا:
spهیبریداسیون - در مولکول های C 2 H 2 ، BeH 2 ، CO 2 (ساختار خطی).
sp 2-هیبریداسیون - در مولکول های C 2 H 4 ، C 6 H 6 ، BF 3 (شکل مثلثی مسطح)؛
sp 3-هیبریداسیون - در مولکول های CCl 4، SiH 4، CH 4 (شکل چهار وجهی). NH 3 (شکل هرمی)؛ H 2 O (شکل زاویه ای).

اتصال فلزی- یک پیوند شیمیایی که از اشتراک الکترون‌های ظرفیت همه اتم‌های یک کریستال فلزی ایجاد می‌شود. در نتیجه، یک ابر الکترونی واحد از کریستال تشکیل می شود که به راحتی تحت تأثیر ولتاژ الکتریکی حرکت می کند - از این رو رسانایی الکتریکی بالای فلزات.
پیوند فلزی زمانی تشکیل می‌شود که اتم‌های پیوند شده بزرگ باشند و در نتیجه تمایل به ترک الکترون دارند. مواد ساده با پیوند فلزی فلزات هستند (Na، Ba، Al، Cu، Au و غیره)، مواد پیچیده ترکیبات بین فلزی هستند (AlCr 2، Ca 2 Cu، Cu 5 Zn 8، و غیره).
پیوند فلزی جهت یا اشباع ندارد. همچنین در مذاب های فلزی حفظ می شود.

پیوند هیدروژنی- یک پیوند بین مولکولی که به دلیل پذیرش جزئی یک جفت الکترون از یک اتم بسیار الکترونگاتیو توسط یک اتم هیدروژن با بار جزئی مثبت زیاد تشکیل شده است. این در مواردی تشکیل می شود که یک مولکول حاوی یک اتم با یک جفت الکترون تنها و الکترونگاتیوی بالا (F, O, N) است و دیگری حاوی یک اتم هیدروژن است که توسط یک پیوند بسیار قطبی به یکی از این اتم ها متصل شده است. نمونه هایی از پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی:

H—O—H OH 2، H—O—H NH 3، H—O—H F—H، H—F H—F.

پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی در مولکول های پلی پپتیدها، اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ها و غیره وجود دارد.

معیار قدرت هر پیوند، انرژی پیوند است.
انرژی ارتباطی- انرژی لازم برای شکستن پیوند شیمیایی معین در 1 مول از یک ماده. واحد اندازه گیری 1 کیلوژول بر مول است.

انرژی پیوندهای یونی و کووالانسی از یک ردیف است، انرژی پیوندهای هیدروژنی یک مرتبه قدر کمتر است.

انرژی یک پیوند کووالانسی به اندازه اتم های پیوند (طول پیوند) و به تعدد پیوند بستگی دارد. هرچه اتم ها کوچکتر و تعدد پیوند بیشتر باشد، انرژی آن بیشتر می شود.

انرژی پیوند یونی به اندازه یونها و بارهای آنها بستگی دارد. هر چه یون ها کوچکتر و بار آنها بیشتر باشد، انرژی اتصال بیشتر است.

ساختار ماده

با توجه به نوع ساختار، تمام مواد به دو دسته تقسیم می شوند مولکولیو غیر مولکولی. در بین مواد آلی، مواد مولکولی غالب هستند، در میان مواد معدنی، مواد غیر مولکولی غالب هستند.

بر اساس نوع پیوند شیمیایی، مواد به مواد دارای پیوند کووالانسی، مواد دارای پیوند یونی (مواد یونی) و مواد دارای پیوندهای فلزی (فلزات) تقسیم می شوند.

مواد با پیوند کووالانسی می توانند مولکولی یا غیر مولکولی باشند. این به طور قابل توجهی بر خواص فیزیکی آنها تأثیر می گذارد.

مواد مولکولی متشکل از مولکول‌هایی هستند که با پیوندهای بین مولکولی ضعیف به یکدیگر متصل شده‌اند، که عبارتند از: H 2، O 2، N 2، Cl 2، Br 2، S 8، P 4 و سایر مواد ساده. CO 2 ، SO 2 ، N 2 O 5 ، H 2 O ، HCl ، HF ، NH 3 ، CH 4 ، C 2 H 5 OH ، پلیمرهای آلی و بسیاری از مواد دیگر. این مواد استحکام بالایی ندارند، نقطه ذوب و جوش پایینی دارند، رسانای الکتریسیته نیستند و برخی از آنها در آب یا حلال های دیگر محلول هستند.

مواد غیر مولکولی با پیوند کووالانسی یا مواد اتمی (الماس، گرافیت، Si، SiO 2، SiC و غیره) بلورهای بسیار قوی تشکیل می دهند (به استثنای گرافیت لایه ای)، در آب و سایر حلال ها نامحلول هستند، ذوب بالایی دارند و نقاط جوش، اکثر آنها جریان الکتریکی را هدایت نمی کنند (به جز گرافیت، که رسانای الکتریکی است، و نیمه هادی ها - سیلیکون، ژرمانیوم و غیره)

تمام مواد یونی به طور طبیعی غیر مولکولی هستند. اینها مواد جامد و نسوز، محلول ها و مذاب هایی هستند که جریان الکتریکی را هدایت می کنند. بسیاری از آنها در آب محلول هستند. لازم به ذکر است که در مواد یونی که بلورهای آنها از یونهای پیچیده تشکیل شده است پیوندهای کووالانسی نیز وجود دارد، به عنوان مثال: (Na +) 2 (SO 4 2-)، (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 + )(NO 3-) و غیره اتم هایی که یون های پیچیده را می سازند با پیوندهای کووالانسی به هم متصل می شوند.

فلزات (مواد دارای پیوندهای فلزی)از نظر خواص فیزیکی بسیار متنوع هستند. در میان آنها فلزات مایع (Hg)، بسیار نرم (Na, K) و بسیار سخت (W, Nb) وجود دارد.

خواص فیزیکی مشخصه فلزات رسانایی الکتریکی بالای آنها (بر خلاف نیمه هادی ها با افزایش دما کاهش می یابد)، ظرفیت گرمایی بالا و شکل پذیری (برای فلزات خالص) است.

در حالت جامد، تقریباً همه مواد از کریستال تشکیل شده اند. بر اساس نوع ساختار و نوع پیوند شیمیایی، کریستال ها («شبکه های کریستالی») به دو دسته تقسیم می شوند. اتمی(بلورهای مواد غیر مولکولی با پیوند کووالانسی)، یونی(بلورهای مواد یونی)، مولکولی(بلورهای مواد مولکولی با پیوند کووالانسی) و فلز(بلورهای مواد با پیوند فلزی).

وظایف و آزمایشات در مورد موضوع "موضوع 10. "پیوند شیمیایی. ساختار ماده."

• انواع پیوندهای شیمیایی - ساختار ماده درجه 8-9

  درس: 2 تکلیف: 9 تست: 1

• تکالیف: 9 تست: 1

پس از بررسی این موضوع، باید مفاهیم زیر را درک کنید: پیوند شیمیایی، پیوند بین مولکولی، پیوند یونی، پیوند کووالانسی، پیوند فلزی، پیوند هیدروژنی، پیوند ساده، پیوند دوگانه، پیوند سه گانه، پیوندهای چندگانه، پیوند غیر قطبی، پیوند قطبی. الکترونگاتیوی، قطبش پیوند، پیوند - و پیوند، هیبریداسیون اوربیتال های اتمی، انرژی اتصال.

شما باید طبقه بندی مواد را بر اساس نوع ساختار، نوع پیوند شیمیایی، وابستگی خواص مواد ساده و پیچیده به نوع پیوند شیمیایی و نوع "شبکه کریستالی" بدانید.

شما باید بتوانید: تعیین نوع پیوند شیمیایی در یک ماده، نوع هیبریداسیون، ترسیم نمودارهای تشکیل پیوند، استفاده از مفهوم الکترونگاتیوی، تعدادی الکترونگاتیوی. بدانید که چگونه الکترونگاتیوی در عناصر شیمیایی همان دوره تغییر می کند و یک گروه برای تعیین قطبیت پیوند کووالانسی.

بعد از اینکه مطمئن شدید همه چیزهایی را که نیاز دارید یاد گرفته اید، به تکمیل کارها بروید. برای شما آرزوی موفقیت داریم.

خواندن توصیه می شود:

• O. S. Gabrielyan، G. G. Lysova. شیمی پایه یازدهم M.، Bustard، 2002.
• G. E. Rudzitis، F. G. Feldman. شیمی پایه یازدهم م.، آموزش و پرورش، 1380.

شما یاد گرفتید که چگونه اتم های عناصر فلزی و عناصر غیرفلزی با یکدیگر تعامل دارند (الکترون ها از اولی به دومی حرکت می کنند) و همچنین اتم های عناصر غیرفلزی با یکدیگر (الکترون های جفت نشده لایه های الکترونی بیرونی اتم هایشان). به جفت الکترون های مشترک ترکیب شوند). حال با نحوه تعامل اتم های عناصر فلزی با یکدیگر آشنا می شویم. فلزات معمولاً به عنوان اتم های جدا شده وجود ندارند، بلکه بیشتر به عنوان یک شمش یا محصول فلزی وجود دارند. چه چیزی اتم های فلز را در یک حجم نگه می دارد؟

اتم های اکثر عناصر فلزی حاوی تعداد کمی الکترون در سطح بیرونی هستند - 1، 2، 3. این الکترون ها به راحتی جدا می شوند و اتم ها به یون های مثبت تبدیل می شوند. الکترون های جدا شده از یک یون به یون دیگر حرکت می کنند و آنها را به یک کل واحد متصل می کنند.

به سادگی غیرممکن است که بفهمیم کدام الکترون متعلق به کدام اتم است. همه الکترون های جدا شده مشترک شدند. با اتصال با یون ها، این الکترون ها به طور موقت اتم ها را تشکیل می دهند، سپس دوباره شکسته می شوند و با یون دیگری ترکیب می شوند، و غیره. یک فرآیند بی انتها اتفاق می افتد که می توان آن را با یک نمودار نشان داد:

در نتیجه، در حجم فلز، اتم ها به طور مداوم به یون تبدیل می شوند و بالعکس. به آنها یون اتم می گویند.

شکل 41 به طور شماتیک ساختار یک قطعه فلزی سدیم را نشان می دهد. هر اتم سدیم توسط هشت اتم همسایه احاطه شده است.

برنج. 41.
طرح ساختار یک قطعه سدیم کریستالی

الکترون های خارجی جدا شده آزادانه از یک یون تشکیل شده به یون دیگر حرکت می کنند و هسته یون سدیم را مانند چسباندن به یک بلور فلزی غول پیکر متصل می کنند (شکل 42).

برنج. 42.
نمودار اتصال فلز

پیوند فلزی شباهت هایی با پیوند کووالانسی دارد، زیرا مبتنی بر اشتراک الکترون های خارجی است. با این حال، هنگامی که یک پیوند کووالانسی تشکیل می شود، الکترون های جفت نشده بیرونی تنها دو اتم همسایه به اشتراک گذاشته می شوند، در حالی که وقتی یک پیوند فلزی تشکیل می شود، همه اتم ها در اشتراک این الکترون ها شرکت می کنند. به همین دلیل است که کریستال های با پیوند کووالانسی شکننده هستند، اما با پیوند فلزی، به طور معمول، انعطاف پذیر، رسانای الکتریکی و درخشندگی فلزی هستند.

شکل 43 مجسمه طلایی باستانی یک گوزن را نشان می دهد که در حال حاضر بیش از 3.5 هزار سال قدمت دارد، اما درخشش فلزی نجیب طلا را از دست نداده است - این انعطاف پذیرترین فلزات.

برنج. 43. گوزن طلایی. قرن ششم قبل از میلاد مسیح ه.

پیوند فلزی هم برای فلزات خالص و هم مخلوطی از فلزات مختلف - آلیاژها در حالت جامد و مایع مشخص می شود. با این حال، در حالت بخار، اتم های فلز توسط یک پیوند کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند (به عنوان مثال، بخار سدیم لامپ های نور زرد را پر می کند تا خیابان های شهرهای بزرگ را روشن کند). جفت های فلزی از مولکول های منفرد (تک اتمی و دو اتمی) تشکیل شده اند.

مسئله پیوندهای شیمیایی یک سؤال اصلی در علم شیمی است. با مفاهیم اولیه انواع پیوندهای شیمیایی آشنا شده اید. در آینده چیزهای جالب زیادی در مورد ماهیت پیوندهای شیمیایی خواهید آموخت. مثلاً اینکه در اکثر فلزات علاوه بر پیوند فلزی، پیوند کووالانسی نیز وجود دارد و انواع دیگری از پیوندهای شیمیایی وجود دارد.

کلمات و عبارات کلیدی

1. اتصال فلزی.
2. یون های اتم
3. الکترون های اجتماعی شده

با کامپیوتر کار کنید

1. به برنامه الکترونیکی مراجعه کنید. مطالب درسی را مطالعه کنید و وظایف محول شده را تکمیل کنید.
2. آدرس‌های ایمیلی را در اینترنت پیدا کنید که می‌توانند به‌عنوان منابع اضافی که محتوای کلمات کلیدی و عبارات موجود در پاراگراف را نشان می‌دهند، عمل کنند. در تهیه یک درس جدید به معلم کمک کنید - از کلمات و عبارات کلیدی پاراگراف بعدی گزارش تهیه کنید.

سوالات و وظایف

1. یک پیوند فلزی دارای ویژگی هایی مشابه پیوند کووالانسی است. این پیوندهای شیمیایی را با یکدیگر مقایسه کنید.
2. یک پیوند فلزی دارای ویژگی هایی مشابه پیوند یونی است. این پیوندهای شیمیایی را با یکدیگر مقایسه کنید.
3. چگونه می توان سختی فلزات و آلیاژها را افزایش داد؟
4. با استفاده از فرمول مواد، نوع پیوند شیمیایی موجود در آنها را مشخص کنید: Ba، BaBr 2، HBr، Br 2.

تمام فلزات دارای ویژگی های زیر هستند:

تعداد کمی الکترون در سطح انرژی بیرونی (به جز برخی استثناها که ممکن است 6،7 و 8 داشته باشند).

شعاع اتمی بزرگ؛

انرژی یونیزاسیون کم

همه اینها به جداسازی آسان الکترون های جفت نشده بیرونی از هسته کمک می کند. در عین حال، اتم دارای اوربیتال های آزاد زیادی است. نمودار تشکیل یک پیوند فلزی دقیقاً همپوشانی سلول های مداری متعدد اتم های مختلف را با یکدیگر نشان می دهد که در نتیجه یک فضای درون کریستالی مشترک را تشکیل می دهند. الکترون ها از هر اتم به آن وارد می شوند که آزادانه در قسمت های مختلف شبکه شروع به سرگردانی می کنند. به طور دوره ای، هر یک از آنها به یک یون در یک محل از کریستال متصل می شود و آن را به یک اتم تبدیل می کند، سپس دوباره جدا می شود و یک یون تشکیل می دهد.

بدین ترتیب، پیوند فلزی پیوند بین اتم ها، یون ها و الکترون های آزاد در یک کریستال فلزی مشترک است. ابر الکترونی که آزادانه در یک ساختار حرکت می کند، "گاز الکترونی" نامیده می شود. بیشتر خواص فیزیکی فلزات و آلیاژهای آنها را توضیح می دهد.

یک پیوند شیمیایی فلزی دقیقاً چگونه خود را درک می کند؟ مثال های مختلفی می توان زد. بیایید سعی کنیم آن را روی یک تکه لیتیوم ببینیم. حتی اگر آن را به اندازه یک نخود بگیرید، هزاران اتم وجود خواهد داشت. بنابراین بیایید تصور کنیم که هر یک از این هزاران اتم، الکترون تک ظرفیتی خود را به فضای کریستالی مشترک بدهد. در همان زمان، با دانستن ساختار الکترونیکی یک عنصر داده شده، می توانید تعداد اوربیتال های خالی را مشاهده کنید. لیتیوم دارای 3 عدد از آنها (اوربیتال های p سطح انرژی دوم) خواهد بود. سه اتم برای هر اتم از ده ها هزار - این فضای مشترک درون کریستال است که در آن "گاز الکترون" آزادانه حرکت می کند.

ماده ای با پیوند فلزی همیشه قوی است. از این گذشته، گاز الکترون اجازه نمی دهد که کریستال فرو بریزد، بلکه فقط لایه ها را جابجا می کند و بلافاصله آنها را بازیابی می کند. می درخشد، دارای چگالی مشخص (معمولاً زیاد)، گداختگی، چکش خواری و انعطاف پذیری است.

باند فلزی دیگر کجا فروخته می شود؟ نمونه هایی از مواد:

فلزات به شکل سازه های ساده؛

همه فلزات با یکدیگر آلیاژ می شوند.

تمام فلزات و آلیاژهای آنها در حالت مایع و جامد.

به سادگی تعداد باورنکردنی از نمونه های خاص وجود دارد، زیرا بیش از 80 فلز در جدول تناوبی وجود دارد!

مکانیسم تشکیل به طور کلی با نماد زیر بیان می شود: Me 0 - e - ↔ Me n+. از نمودار مشخص است که چه ذراتی در کریستال فلزی وجود دارد.

هر فلزی می تواند الکترون ها را رها کند و به یونی با بار مثبت تبدیل شود.

استفاده از آهن به عنوان مثال: Fe 0 -2e - = Fe 2+

ذرات با بار منفی جدا شده - الکترون - کجا می روند؟ منهای همیشه جذب یک امتیاز مثبت می شود. الکترون ها به یون آهن دیگری (با بار مثبت) در شبکه کریستالی جذب می شوند: Fe 2 + + 2e - = Fe 0

یون به یک اتم خنثی تبدیل می شود. و این روند بارها تکرار می شود.

به نظر می رسد که الکترون های آزاد آهن در سراسر حجم کریستال در حرکت ثابت هستند و یون ها را در محل های شبکه می شکنند و به هم می پیوندند. نام دیگر این پدیده است ابر الکترونی غیرمحلی. اصطلاح "delocalized" به معنای آزاد است، نه گره خورده.

این درس چندین نوع پیوند شیمیایی را پوشش می دهد: فلز، هیدروژن و واندروالس، و همچنین خواهید آموخت که چگونه خواص فیزیکی و شیمیایی به انواع مختلف پیوندهای شیمیایی در یک ماده بستگی دارد.

موضوع: انواع پیوندهای شیمیایی

درس: پیوندهای شیمیایی فلز و هیدروژن

اتصال فلزیاین نوعی پیوند در فلزات و آلیاژهای آنها بین اتم ها یا یون های فلز و الکترون های نسبتاً آزاد (گاز الکترون) در شبکه کریستالی است.

فلزات عناصر شیمیایی با الکترونگاتیوی کم هستند، بنابراین به راحتی الکترون های ظرفیت خود را رها می کنند. اگر در کنار یک عنصر فلزی غیرفلزی وجود داشته باشد، الکترون های اتم فلز به سمت غیرفلز می روند. این نوع اتصال نامیده می شود یونی(عکس. 1).

برنج. 1. آموزش و پرورش

چه زمانی مواد ساده فلزاتیا آنها آلیاژها، وضعیت در حال تغییر است.

هنگامی که مولکول ها تشکیل می شوند، اوربیتال های الکترونی فلزات بدون تغییر باقی نمی مانند. آنها با یکدیگر تعامل دارند و یک اوربیتال مولکولی جدید را تشکیل می دهند. بسته به ترکیب و ساختار ترکیب، اوربیتال‌های مولکولی می‌توانند نزدیک به کل اوربیتال‌های اتمی باشند یا تفاوت قابل توجهی با آنها داشته باشند. هنگامی که اوربیتال های الکترونی اتم های فلز برهم کنش می کنند، اوربیتال های مولکولی تشکیل می شوند. به طوری که الکترون های ظرفیت اتم فلز می توانند آزادانه در این اوربیتال های مولکولی حرکت کنند. جداسازی کامل شارژ رخ نمی دهد، یعنی. فلز- این مجموعه ای از کاتیون ها و الکترون های شناور در اطراف نیست. اما این مجموعه ای از اتم ها نیست که گاهی به شکل کاتیونی تبدیل می شوند و الکترون خود را به کاتیون دیگری منتقل می کنند. وضعیت واقعی ترکیبی از این دو گزینه افراطی است.

برنج. 2

جوهر تشکیل پیوند فلزی شاملبه شرح زیر: اتم های فلزی الکترون های بیرونی را اهدا می کنند و برخی از آنها تبدیل می شوند یون های دارای بار مثبت. از اتم ها جدا شده است الکترون هاحرکت نسبتا آزاد بین در حال ظهور مثبتیون های فلزی. یک پیوند فلزی بین این ذرات ایجاد می شود، به عنوان مثال، به نظر می رسد الکترون ها یون های مثبت را در شبکه فلزی سیمان می کنند (شکل 2).

وجود یک پیوند فلزی خواص فیزیکی فلزات را تعیین می کند:

شکل پذیری بالا

هدایت حرارتی و الکتریکی

درخشش فلزی

پلاستیک - این توانایی یک ماده برای تغییر شکل آسان تحت بار مکانیکی است. پیوند فلزی بین تمام اتم های فلز به طور همزمان برقرار می شود، بنابراین، زمانی که یک فلز در معرض عمل مکانیکی قرار می گیرد، پیوندهای خاصی شکسته نمی شود، بلکه فقط موقعیت اتم تغییر می کند. اتم‌های فلزی که با پیوندهای صلب به یکدیگر متصل نیستند، می‌توانند در امتداد لایه‌ای از گاز الکترون بلغزند، همانطور که وقتی یک لیوان روی دیگری می‌لغزد و لایه‌ای از آب بین آن‌ها قرار می‌گیرد. به لطف این، فلزات را می توان به راحتی تغییر شکل داده یا به شکل فویل نازک درآورد. انعطاف پذیرترین فلزات طلای خالص، نقره و مس هستند. تمام این فلزات در طبیعت به شکل بومی با درجه خلوص متفاوت یافت می شوند. برنج. 3.

برنج. 3. فلزات موجود در طبیعت به صورت بومی

از آنها جواهرات مختلفی به ویژه طلا ساخته می شود. طلا به دلیل پلاستیک شگفت انگیزی که دارد در تزئین کاخ ها استفاده می شود. می توانید از روی آن فویل به ضخامت فقط 3 باز کنید. 10-3 میلی متر. به آن ورق طلا می گویند و روی گچ، قالب گیری یا اشیاء دیگر اعمال می شود.

هدایت حرارتی و الکتریکی . مس، نقره، طلا و آلومینیوم بهترین هدایت الکتریسیته را دارند. اما از آنجایی که طلا و نقره فلزات گران قیمتی هستند، از مس و آلومینیوم ارزان تری برای ساخت کابل ها استفاده می شود. بدترین هادی های الکتریکی منگنز، سرب، جیوه و تنگستن هستند. تنگستن دارای چنان مقاومت الکتریکی بالایی است که وقتی جریان الکتریکی از آن عبور می کند شروع به درخشش می کند. از این خاصیت در ساخت لامپ های رشته ای استفاده می شود.

دمای بدناندازه گیری انرژی اتم ها یا مولکول های سازنده آن است. گاز الکترونی یک فلز می تواند انرژی اضافی را خیلی سریع از یک یون یا اتم به دیگری منتقل کند. دمای فلز به سرعت در کل حجم یکسان می شود، حتی اگر حرارت در یک طرف اتفاق بیفتد. به عنوان مثال، اگر یک قاشق فلزی را در چای فرو کنید، مشاهده می شود.

درخشش فلزی. براق توانایی بدن برای بازتاب پرتوهای نور است. نقره، آلومینیوم و پالادیوم بازتاب نور بالایی دارند. بنابراین این فلزات هستند که در ساخت چراغ های جلو، نورافکن و آینه ها به صورت لایه ای نازک بر روی سطح شیشه اعمال می شوند.

پیوند هیدروژنی

بیایید دمای جوش و ذوب ترکیبات هیدروژنی کالکوژن ها را در نظر بگیریم: اکسیژن، گوگرد، سلنیوم و تلوریم. برنج. 4.

برنج. 4

اگر دمای جوش و ذوب مستقیم ترکیبات هیدروژنی گوگرد، سلنیوم و تلوریم را به صورت ذهنی برون یابی کنیم، خواهیم دید که نقطه ذوب آب باید تقریباً 100-0 درجه سانتیگراد و نقطه جوش تقریباً -80- درجه سانتیگراد باشد. این اتفاق می افتد. زیرا بین برهمکنش مولکول های آب شکاف وجود دارد - پیوند هیدروژنی، که متحد می کند مولکول های آب به انجمن . انرژی اضافی برای از بین بردن این همکاران مورد نیاز است.

پیوند هیدروژنی بین یک اتم هیدروژن بسیار قطبی شده با بار مثبت بالا و یک اتم دیگر با الکترونگاتیوی بسیار بالا تشکیل می شود: فلوئور، اکسیژن یا نیتروژن. . نمونه هایی از موادی که قادر به تشکیل پیوند هیدروژنی هستند در شکل 1 نشان داده شده است. 5.

برنج. 5

تشکیل پیوندهای هیدروژنی را در نظر بگیرید بین مولکول های آبپیوند هیدروژنی با سه نقطه نشان داده می شود. وقوع پیوند هیدروژنی به دلیل ویژگی منحصر به فرد اتم هیدروژن است. از آنجایی که اتم هیدروژن تنها حاوی یک الکترون است، هنگامی که یک جفت الکترون مشترک توسط اتم دیگری دور می‌شود، هسته اتم هیدروژن در معرض دید قرار می‌گیرد که بار مثبت آن روی عناصر الکترونگاتیو موجود در مولکول‌های مواد اثر می‌گذارد.

بیایید خواص را با هم مقایسه کنیم اتیل الکل و دی متیل اتر. بر اساس ساختار این مواد، نتیجه می شود که اتیل الکل می تواند پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی ایجاد کند. این به دلیل وجود یک گروه هیدروکسی است. دی متیل اتر نمی تواند پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی ایجاد کند.

بیایید خواص آنها را در جدول 1 مقایسه کنیم.

جدول 1

نقطه جوش، mp.، حلالیت در آب برای الکل اتیلیک بالاتر است. این یک الگوی کلی برای موادی است که مولکول های آنها پیوند هیدروژنی تشکیل می دهند. این مواد با نقطه جوش بالاتر، دمای ذوب، حلالیت در آب و فراریت کمتر مشخص می شوند.

مشخصات فیزیکی ترکیبات نیز به وزن مولکولی ماده بستگی دارند. بنابراین، مقایسه خواص فیزیکی مواد با پیوندهای هیدروژنی فقط برای موادی با جرم مولکولی مشابه مشروع است.

انرژییکی پیوند هیدروژنیحدود 10 برابر کمتر انرژی پیوند کووالانسی. اگر مولکول های آلی ترکیب پیچیده دارای چندین گروه عملکردی باشند که قادر به تشکیل پیوندهای هیدروژنی هستند، پیوندهای هیدروژنی درون مولکولی می توانند در آنها تشکیل شوند (پروتئین ها، DNA، اسیدهای آمینه، ارتونی تروفنول و غیره). به دلیل پیوند هیدروژنی، ساختار ثانویه پروتئین ها، مارپیچ دوگانه DNA، تشکیل می شود.

اتصال ون دروالس

بیایید گازهای نجیب را به یاد بیاوریم. ترکیبات هلیم هنوز به دست نیامده است. قادر به تشکیل پیوندهای شیمیایی معمولی نیست.

در دماهای بسیار پایین می توان هلیوم مایع و حتی جامد به دست آورد. در حالت مایع، اتم های هلیوم توسط نیروهای جاذبه الکترواستاتیکی کنار هم نگه داشته می شوند. سه نوع از این قدرت ها وجود دارد:

· نیروهای جهت گیری. این برهمکنش بین دو دو قطبی (HCl) است.

· جاذبه القایی. این جاذبه بین یک دوقطبی و یک مولکول غیر قطبی است.

· جاذبه پراکندگی. این برهمکنش بین دو مولکول غیر قطبی (He) است. این به دلیل حرکت ناهموار الکترون ها در اطراف هسته رخ می دهد.

جمع بندی درس

این درس سه نوع پیوند شیمیایی را پوشش می دهد: فلزی، هیدروژنی و واندروالس. وابستگی خواص فیزیکی و شیمیایی به انواع مختلف پیوندهای شیمیایی در یک ماده توضیح داده شد.

کتابشناسی - فهرست کتب

1. رودزیتیس جی.ای. علم شیمی. مبانی شیمی عمومی. پایه یازدهم: کتاب درسی موسسات آموزش عمومی: سطح پایه / G.E. رودزیتیس، F.G. فلدمن - ویرایش چهاردهم - م.: آموزش و پرورش، 2012.

2. Popel P.P. شیمی: پایه هشتم: کتاب درسی موسسات آموزش عمومی / پ.پ. پوپل، L.S. Krivlya. - ک.: آی سی "آکادمی"، 1387. - 240 ص: ill.

3. Gabrielyan O.S. علم شیمی. درجه 11. یک سطح پایه از. ویرایش دوم، پاک شد. - M.: Bustard, 2007. - 220 p.

مشق شب

1. شماره 2، 4، 6 (ص 41) Rudzitis G.E. علم شیمی. مبانی شیمی عمومی. پایه یازدهم: کتاب درسی موسسات آموزش عمومی: سطح پایه / G.E. رودزیتیس، F.G. فلدمن - ویرایش چهاردهم - م.: آموزش و پرورش، 2012.

2. چرا از تنگستن برای ساخت رشته های لامپ های رشته ای استفاده می شود؟

3. عدم وجود پیوند هیدروژنی در مولکول های آلدهید چیست؟

اتصال فلزی. خواص پیوند فلزی

پیوند فلزی یک پیوند شیمیایی است که به دلیل وجود الکترون های نسبتا آزاد است. مشخصه فلزات خالص و آلیاژهای آنها و ترکیبات بین فلزی.

مکانیزم پیوند فلزی

یون های فلزی مثبت در تمام گره های شبکه کریستالی قرار دارند. بین آنها، الکترون های ظرفیت به طور تصادفی حرکت می کنند، مانند مولکول های گاز، که در طول تشکیل یون ها از اتم ها جدا شده اند. این الکترون ها مانند سیمان عمل می کنند و یون های مثبت را در کنار هم نگه می دارند. در غیر این صورت شبکه تحت تأثیر نیروهای دافعه بین یون ها متلاشی می شود. در عین حال، الکترون‌ها توسط یون‌های درون شبکه بلوری نگه داشته می‌شوند و نمی‌توانند آن را ترک کنند. نیروهای جفت موضعی یا هدایت شده نیستند. به همین دلیل، در بیشتر موارد اعداد هماهنگی بالا ظاهر می شوند (مثلاً 12 یا 8). هنگامی که دو اتم فلز به هم نزدیک می شوند، اوربیتال ها در پوسته بیرونی آنها روی هم قرار می گیرند و اوربیتال های مولکولی را تشکیل می دهند. اگر اتم سوم نزدیک شود، مدار آن با اوربیتال های دو اتم اول همپوشانی پیدا می کند و در نتیجه اوربیتال مولکولی دیگری ایجاد می شود. هنگامی که اتم های زیادی وجود دارد، تعداد زیادی اوربیتال مولکولی سه بعدی ایجاد می شود که در همه جهات گسترش می یابد. به دلیل همپوشانی اوربیتال های متعدد، الکترون های ظرفیت هر اتم تحت تاثیر اتم های زیادی قرار می گیرند.

شبکه های کریستالی مشخصه

بیشتر فلزات یکی از شبکه‌های بسیار متقارن زیر را با بسته‌بندی نزدیک اتم‌ها تشکیل می‌دهند: مکعب مرکز بدن، مکعب وجه در مرکز و شش ضلعی.

در یک شبکه مکعبی (bcc) با مرکز جسم، اتم ها در راس مکعب و یک اتم در مرکز حجم مکعب قرار دارند. فلزات دارای یک شبکه مکعبی در مرکز بدن هستند: Pb، K، Na، Li، β-Ti، β-Zr، Ta، W، V، α-Fe، Cr، Nb، Ba و غیره.

در یک شبکه مکعبی وجهی (fcc)، اتم ها در راس مکعب و در مرکز هر وجه قرار دارند. فلزات این نوع دارای شبکه هستند: α-Ca، Ce، α-Sr، Pb، Ni، Ag، Au، Pd، Pt، Rh، γ-Fe، Cu، α-Co و غیره.

در یک شبکه شش ضلعی، اتم ها در راس و مرکز پایه های شش ضلعی منشور قرار دارند و سه اتم در صفحه میانی منشور قرار دارند. فلزات دارای این بسته بندی اتم ها هستند: Mg، α-Ti، Cd، Re، Os، Ru، Zn، β-Co، Be، β-Ca و غیره.

سایر خواص

الکترون‌هایی که آزادانه حرکت می‌کنند باعث هدایت الکتریکی و گرمایی بالایی می‌شوند. موادی که دارای پیوند فلزی هستند اغلب استحکام را با پلاستیسیته ترکیب می‌کنند، زیرا وقتی اتم‌ها نسبت به یکدیگر جابجا می‌شوند، پیوندها شکسته نمی‌شوند. خاصیت مهم دیگر معطر بودن فلز است.

فلزات گرما و الکتریسیته را به خوبی هدایت می کنند، به اندازه کافی قوی هستند و می توانند بدون تخریب تغییر شکل دهند. برخی از فلزات چکش خوار هستند (می توان آنها را جعل کرد)، برخی دیگر چکش خوار هستند (می توانید از آنها سیم بکشید). این ویژگی‌های منحصر به فرد با نوع خاصی از پیوند شیمیایی توضیح داده می‌شود که اتم‌های فلز را به یکدیگر متصل می‌کند - یک پیوند فلزی.

فلزات در حالت جامد به شکل کریستال های یون های مثبت وجود دارند که گویی در دریایی از الکترون ها که آزادانه بین آنها حرکت می کنند "شناور" هستند.

پیوند فلزی خواص فلزات، به ویژه استحکام آنها را توضیح می دهد. تحت تأثیر نیروی تغییر شکل، یک شبکه فلزی برخلاف کریستال‌های یونی می‌تواند بدون ترک خوردن شکل خود را تغییر دهد.

رسانایی حرارتی بالای فلزات با این واقعیت توضیح داده می شود که اگر یک قطعه فلز در یک طرف گرم شود، انرژی جنبشی الکترون ها افزایش می یابد. این افزایش انرژی در "دریای الکترونی" در سراسر نمونه با سرعت بالا پخش می شود.

رسانایی الکتریکی فلزات نیز مشخص می شود. اگر اختلاف پتانسیل به انتهای یک نمونه فلزی اعمال شود، ابر الکترون‌های غیرمکانی‌شده در جهت پتانسیل مثبت جابه‌جا می‌شوند: این جریان الکترون‌هایی که در یک جهت حرکت می‌کنند، جریان الکتریکی آشنا را نشان می‌دهد.

اتصال فلزی. خواص پیوند فلزی - مفهوم و انواع طبقه بندی و ویژگی های رده "پیوند فلزی. خواص پیوند فلزی." 2017، 2018.