Transcript Химическая связь

Химическая связь
1. Общие представления о
химической связи
Химическая связь – это
совокупность сил, удерживающих
вместе два или несколько атомов
или ионов.
Характеристики химической связи
1.Энергия связи – это количество
энергии, которая выделяется при
образовании химической связи (или
затрачивается на разрыв этой связи).
Энергия связи - 100-1000 кДж/моль.
Чем больше энергия связи, тем прочнее
эта связь.
Пример: Н – F – 536 кДж/моль
Н – I – 299 кДж/моль
2. Длина связи – расстояние между
ядрами атомов в молекуле.
Длина связи зависит от размеров
электронных оболочек, от кратности
связей (одинарные, двойные,
тройные)
Н–F
Пример:
Н – F – 0,092 нм;
Н–I
Н – I – 0,162 нм
1.
2.
3.
4.
Виды химической связи
Ионная связь
Ковалентная связь (полярная и
неполярная)
Металлическая связь
Водородная связь
2. Ионная связь
Ионная химическая связь –
это связь за счет электростатического
притяжения между катионами и
анионами, в которые превращаются
атомы в результате отдачи и
присоединения электронов
Правило «октета»
При образовании химической связи
каждый атом стремится приобрести
устойчивую 8-электронную оболочку
внешнего слоя, как у инертного газа
(2 электрона у гелия)
Образование ионной связи в молекуле NaCl
Cl : 1s22s22p63s23p5
Na: 1s22s22p63s1
+17
+11
+
+17
+11
Na+: 1s22s22p6
Na
+
Cl
─
Cl─ : 1s22s22p63s23p6
→ Na + + Cl - → Na+Cl-
Образование ионной связи
1. Переход электрона от атома натрия к атому хлора
2. Образование катиона и аниона
3. Электростатическое притяжение
между катионом и анионом
Na + Cl → Na
+
-
+ Cl →
+
Na Cl
Ионная связь обычно возникает между
- типичными металлами (щелочные и
щелочноземельные металлы) и
- типичными неметаллами (галогены
и кислород)
Образуются бинарные соединения
Возможно образование ионной связи
между сложными катионами и анионами
Виды ионов
Катионы (+)
простые
Na+
Ca2+
K+
Анионы ()
сложные
простые
NH4+
(аммоний)
Cl
S2
Br
сложные
CO32
SO42
NO3
ВИДЫ СОЕДИНЕНИЙ С ИОННОЙ СВЯЗЬЮ
1. Соли щелочных и щелочноземельных
металлов с галогенами: F, Cl, Br, I
(NaCl, CsF, KBr)
2. Оксиды щелочных и щелочноземельных
металлов (Na2O, CaO)
3. Гидроксиды щелочных и щелочноземельных
металлов (NaOH, Ba(OH)2)
4. Все соли кислородсодержащих кислот
(CuSO4, Mg(NO3)2)
Вещества с ионной связью имеют
ионные кристаллические решетки
Кристаллическая решетка совокупность огромного числа атомов, ионов
или молекул, упорядоченно расположенных в
определенных местах пространства,
называемых узлами кристаллической решетки
Ионная кристаллическая решетка
В узлах кристаллической решетки
чередуются катионы и анионы
Кристаллическая решетка
соединений с ионной связью
+
─
+
─
+
─
+
─
─
+
─
+
─
+
─
+
+
─
+
─
+
─
+
─
─
+
─
+
─
+
─
+
Кристаллическая решетка хлорида натрия
Кристаллы поваренной соли (хлорида натрия)
Кристаллы медного купороса
(CuSO4. 5H2O)
СВОЙСТВА СОЕДИНЕНИЙ С ИОННОЙ
КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКОЙ
1.Твердые
2.Нелетучие
3.Тугоплавкие
(высокие температуры плавления)
4. Растворы и расплавы проводят
электрический ток
(в твердом виде не проводят)
3. Ковалентная химическая связь
Ковалентная химическая связь –
это связь, возникающая между
атомами за счет образования общих
электронных пар
(в этом случае также соблюдается
правило октета)
3.1. Ковалентная неполярная связь
возникает между одинаковыми
атомами неметаллов за счет
образования общих электронных пар
Образование молекулы водорода
Н
+
Н
→
Н
Н
Общая
электронная
пара
→
Н2
У каждого атома
2 электрона, как у
атома гелия
H–H – одинарная связь
Образование молекулы кислорода
(6 электронов на внешнем уровне)
О
+
О
→
О
О
О2
2 общие
электронные
пары
О = О – двойная связь
Образование молекулы азота
(5 электронов на внешнем уровне)
N
+
N
→
N
N
N2
3 общих
электронных
пары
N  N – тройная связь
Общие пары принадлежат в одинаковой
степени обоим атомам.
Примеры: S8; P4; Н2; F2; Cl2; Br2; I2; О2.
Образующиеся молекулы неполярны и
плохо растворимы в воде.
3.2. Ковалентная полярная связь
возникает между атомами неметаллов
с разной электроотрицательностью за
счет образования общих электронных
пар.
Электроотрицательность (ЭО) –
это способность атомов в молекуле оттягивать к
себе общие электронные пары
Ряд электроотрицательности:
H, Si, As, P, Se, C, S, I, Br, Cl, N, O, F
2,1
4,0
усиление электроотрицательности
Образование молекулы
хлороводорода HСl
δ+
Н
+
Сl
→ Н
δ-
Сl
Общая электронная пара
оттянута к хлору –
возникает избыточный
отрицательный заряд
H – Cl – полярная связь
Общая электронная пара смещается в сторону более
электроотрицательного элемента
Примеры: H2SO4, H2O, NH3, HF
Образующиеся молекулы полярны,
представляют собой диполь + ─ ,
обычно хорошо растворимы в воде.
δ+ δH–O
δ+
δ+
δO
δ+
O
δ+
S
H–O
δ-
δ-
Н
Н
δ-
О
δ+
Н
δ+
Н
δ-
N― H
Механизмы образования ковалентных связей
а) обменный – каждый атом дает по 1
электрону на образование общей
электронной пары (все рассмотренные
ранее случаи)
б) донорно-акцепторный – один атом
предоставляет общую электронную пару
(донор), другой атом пользуется этой
парой (акцептор)
Образование катиона аммония (NH4+)
Молекула аммиака NH3
N
Н
+ Н
Н
Н
донор
N
Н
Н
Н
свободная
электронная пара
Н
N
Катион аммония
акцептор
Н + Н+
катион водорода,
нет электронов
Н
Н+
N
Н
Н
NH4+
Вещества с ковалентной связью образуют
2 вида кристаллических решеток
а) атомные
б) молекулярные
Атомные кристаллические решетки
 В узлах решетки находятся отдельные
атомы, связанные друг с другом
ковалентными связями.
 Свойства:
а) твердые, прочные
б) тугоплавкие
в) не растворяются в воде
Примеры
 Модификации углерода (C)  алмаз, графит
 Бор (В), кремний (Si)
 Оксид алюминия (Al2O3)  корунд, наждак,
сапфир, рубин
 Оксид кремния (SiO2) кремнезем, кварц,
горный хрусталь
АЛМАЗ – эталон прочности
10 баллов по шкале Мооса
ГРАФИТ
Кварц – SiO2
Кремнезем SiO2
а) кристаллический
б) аморфный
Горный хрусталь
Оксид алюминия Al2O3 - корунд
Разновидности корунда
Молекулярные кристаллические решетки
 В узлах решетки находятся отдельные
молекулы, слабо связанные друг с другом
 Свойства:
а) непрочные
б) легкоплавкие (газы и жидкости в
твердом состоянии и твердые вещества)
в) не проводят электрический ток
Примеры
 Газы и жидкости в твердом состоянии (CО,
СО2, аммиак NH3, Н2О, HCl, Br2)
 Легкоплавкие твердые вещества (I2, S8, P4)
 Почти все органические соединения
(сахароза, метан CH4, бензолC6H6, уксусная
кислота CH3COOH)
Кристаллическая решетка
оксида углерода (IV) – СО2
– сухой лед
Формула и кристаллы
сахарозы
4. Металлическая связь
Металлическая связь – это связь между
большим числом катионов, находящихся
в узлах кристаллической решетки,
осуществляемая с помощью свободно
перемещающихся электронов
Кристаллическая решетка
металлов
+
+
+
+
+
+
─
─ ─
+
+ +
+ +
+
+
─
─ ─ ─ ─ ─ ─ ─
+
+ +
+
+
+
─
─ ─ ─ ─ ─ ─ ─
+
+
+
+
+
+
─
─ ─ ─ ─ ─ ─ ─
─
─
─
─
─
Металлические кристаллические решетки
 В узлах решетки находятся катионы
металлов, между ними перемещаются
электроны
 Свойства:
а) твердые (кроме ртути)
б) металлический блеск
в) высокая тепло- и электропроводность
Различная упаковка атомов в
металлических кристаллических
решетках
Кристаллы
меди
Только вещества с молекулярными кристаллическими
решетками имеют молекулярное строение
Все остальные вещества имеют немолекулярное строение
Для них понятие «молекула» не применимо.
Их структурными единицами являются атомы или ионы.
Домашняя самостоятельная работа
«Водородная химическая связь» (параграф 6)
(выполняется на двойном тетрадном листке)
План
1. Определение
2. Перечислите вещества, в которых возникает
водородная химическая связь
3. Механизм образования водородной связи
4. Приведите конкретные примеры (схемы)
образования водородной связи
5. Перечислите аномальные свойства воды.
В чем их причина?
6. Водородная связь в белках. Структура белков.
7. Денатурация белков
8. Роль водородной связи в ДНК.
4. Среди перечисленных веществ:
O2, CO2, NH4Cl, H2S, H2O, KBr, N2, SiO2 (кварц),
C2H2, Na2O, NH3, Cl2, RbF, P2O5, NH4Br, Na2SO4,
H2, P4, SO3, NaCl, HF, Na, Cu, С(графит), Si
найти вещества, у которых есть:
а) двойная связь
б) тройная связь
в) донорно-акцепторная связь
г) возможна водородная связь
д) ковалентная полярная связь
е) ионная связь
ж) металлическая связь
з) ковалентная неполярная связь
Разделите эти вещества на 4 группы по типу
кристаллической решетки