Қандай молекулада байланыс полярлығы жоғары? Электрондылық. Салыстырмалы электртерістілік. Химиялық байланыстың полярлығы, молекулалар мен иондардың полярлығы. Байланыстың полярлығын анықтау
Коваленттік байланыстың екі түрі бар: полюссіз және полярлы. Полярлы емес коваленттік байланыс жағдайында ортақ электрон жұбынан түзілген электрон бұлты немесе байланыс электрон бұлты екі атомға қатысты да кеңістікте симметриялы түрде таралады. Мысал ретінде бір элементтің атомдарынан тұратын екі атомды молекулаларды келтіруге болады: H 2 , Cl 2 , O 2 , N 2 , F 2 және басқалары, олардың электрон жұбы екі атомға да бірдей жатады. Полярлық коваленттік байланыс жағдайында байланыстың электронды бұлты салыстырмалы электртерістігі жоғары атомға қарай ығысады. Ұшқыш бейорганикалық қосылыстардың молекулалары мысал бола алады: HCl, H 2 O, H 2 S, NH 3 және т.б.
Атомдардың салыстырмалы электртерістігі
Молекуладағы оң және теріс зарядтардың электрлік орталықтары бір нүктеде сәйкес келмейді, бірақ белгілі ℓ қашықтықта орналасқан.
Тұрақты электрлік диполь моменті бар полярлы молекула
Толық бейтараптылығы бар молекула хлор атомында q - - және сутегі атомында q + - заряды бар электрлік диполь болып табылады. Мұндай байланыстар мен молекулалар деп аталады полярлық. Молекуладағы атомдардың зарядтары q деп аталады тиімді төлемдер(HCl молекуласында q cl \u003d -0,18; және q n \u003d +0,18 электронның абсолютті заряды, байланыстың иондылық дәрежесі
Байланыс пен молекуланың полярлық өлшемі - дипольдік электр моменті(μ - «mu») өніммен анықталады
μ \u003d qℓ, C∙m немесе μ \u003d qℓ / 3,33∙10 -30, D
мұндағы q – тиімді заряд; ℓ – диполь ұзындығы. Дипольдің электрлік моментінің бірлігі (СИ жүйесі) 3,33∙10 -30 С∙м (кулон-метр) = 1D (D - Дебай) түрінде өрнектеледі.
Дипольдің электрлік моменті векторлық шама болып табылады. Оның бағыты шартты түрде оң зарядтан теріс зарядқа – байланыстырушы электрон бұлтының ығысу бағытында алынады. Полярлы молекулалардағы элементтердің электртерістігінің айырмашылығы неғұрлым көп болса, соғұрлым дипольдің электрлік моменті де үлкен болады.
Көп атомды молекулалар үшін жеке байланыстардың дипольдік моменттері мен жалпы молекуланың ұғымдарын ажырату керек. Молекулада бірнеше байланыс болған кезде олардың дипольдік моменттері параллелограмм ережесі бойынша қосылатындықтан, байланыстардың бағытымен анықталатын молекуланың пішініне байланысты пайда болған дипольдік момент дипольдік моменттерден ерекшеленеді. жеке байланыстардың және нақты жағдайда (жоғары симметриялы молекулалар үшін) жеке байланыстардың айтарлықтай полярлығына қарамастан нөлге тең болуы мүмкін. Мысалы, сызықтық CO 2 молекуласы полярлы емес (μ = 0), бірақ әрбір C=O байланысы айтарлықтай дипольдік моментке ие (μ = 2,7 D).
2,7 d 2,7 d
Полярсыз коваленттік байланысы бар молекулалар деп аталады полярлы емеснемесе гомеополярлы. Мұндай молекулаларда байланыстырушы электрон бұлты екі атомның ядролары арасында симметриялы түрде таралады және оған ядролар бірдей әсер етеді. Мысал ретінде бір элементтің атомдарынан тұратын қарапайым заттардың молекулаларын келтіруге болады: H 2, Cl 2, O 2, N 2, F 2 және т.б. Мұндай молекулалардың дипольінің электрлік моменті нөлге тең.
Молекулалардың (және жеке байланыстардың) сыртқы электр өрісінің әсерінен поляризациялану қабілеті деп аталады. поляризациялық. Бұл жақындап келе жатқан полярлы молекуламен жасалған өрістің әсерінен де болуы мүмкін. Сондықтан химиялық реакцияларда поляризацияның маңызы зор.
Молекуланың полярлығын және оның электрлік дипольдік моментін ескеру әрқашан маңызды. Заттардың реактивтілігі соңғысымен байланысты. Әдетте, молекуланың дипольінің электрлік моменті неғұрлым үлкен болса, соғұрлым заттың реактивтілігі жоғары болады. Заттардың ерігіштігі дипольдің электрлік моментімен де байланысты. Сұйықтардың полярлы молекулалары оларда еріген электролиттердің электрлік диссоциациялануын «сияқты еріген сияқты» принципі бойынша қолдайды.
Гомонуклеарлы молекулаларда (H 2 , F 2 , т.б.) байланысты құрайтын электрон жұбы әр атомға бірдей жатады, сондықтан молекуладағы оң және теріс зарядтардың орталықтары сәйкес келеді. Мұндай молекулалар полярлы емес.
Бірақ гетеронадролық молекулаларда әр түрлі атомдардың толқындық функцияларының қосылуға қосқан үлесі бірдей емес. Атомдардың біреуінің жанында артық электрон тығыздығы пайда болады, демек, артық теріс заряд, ал екіншісінің жанында оң. Бұл жағдайда электронды жұптың бір атомнан екінші атомға ығысуы туралы айтылады, бірақ мұны сөзбе-сөз түсінбеу керек, тек молекула ядроларының біреуінің жанында электрон жұбын табу ықтималдығының артуы деп түсіну керек.
Мұндай жылжу бағытын анықтау және оның шамасының жартылай сандық бағасы үшін электртерістілік ұғымы енгізіледі.
Электртерістіктің бірнеше шкалалары бар. Бірақ элементтер электртерістілік қатарында бірдей ретпен орналасқан, сондықтан айырмашылықтар шамалы, ал электртерістілік шкалалары салыстырмалы түрде жеткілікті.
Р.Мюлликеннің пікірінше, электртерістілік иондану энергиясы мен электронға жақындық қосындысының жартысы (2.10.3 тарауды қараңыз):
Валенттік электрон жұбы неғұрлым электртеріс атомға ауысады.
Электртерістіктің абсолютті мәндерін емес, салыстырмалы мәндерін қолданған ыңғайлы. Бірлік литийдің электртерістігі 3 Li. Кез келген А элементінің салыстырмалы электртерістігі:
Ауыр сілтілік металдардың электртерістігі ең төмен. (X Fr = 0,7). Ең электртеріс элемент фтор (X F = 4,0). Периодтар бойынша электртерістіліктің жоғарылауының жалпы тенденциясы, ал топшалар бойынша – оның төмендеуі байқалады (3.4-кесте).
Осы кестедегі деректерді (сонымен қатар басқа электртерістілік шкалаларынан алынған мәліметтерді) практикалық пайдалану кезінде үш немесе одан да көп атомдардан тұратын молекулаларда көрші атомдардың әсерінен электртерістілік мәні айтарлықтай өзгеруі мүмкін екенін есте ұстаған жөн. . Дәлірек айтқанда, тұрақты электртерістілік элементке мүлдем жатқызылмайды. Бұл элементтің валенттілік күйіне, қосылыс түріне және т.б. байланысты. Соған қарамастан бұл түсінік химиялық байланыстар мен қосылыстардың қасиеттерін сапалы түсіндіру үшін пайдалы.
3.4-кесте
Полинг бойынша s- және p-элементтердің электртерістігі
|
Кезең |
Топ |
||||||
Байланыстың полярлығы екі атомды молекулалардағы валенттік электрон жұбының орын ауыстыруымен анықталады және сандық түрде сипатталады. дипольдік момент,немесе дипольдік электр моменті, молекулалар. Ол ядролар арасындағы қашықтықтың көбейтіндісіне тең Гмолекуладағы және осы қашықтыққа сәйкес келетін тиімді заряд 5:
Өйткені Гоң зарядтан теріс зарядқа бағытталған вектор деп есептелсе, диполь моменті де вектор болып табылады және бірдей бағытқа ие. Дипольдік моменттің өлшем бірлігі деби D (1D = 3,33 10 -30 С м).
Күрделі молекуланың дипольдік моменті барлық байланыстардың дипольдік моменттерінің векторлық қосындысы ретінде анықталады. Демек, АВ I молекуласы әрбір байланыстың сызығына қатысты симметриялы болса, полярлыққа қарамастан мұндай молекуланың толық дипольдік моменті
нес A-B қосылымдары, нөлге тең: D = ^ D; = 0. Мысалдар
бұрын қарастырылған симметриялы молекулалар өмір сүреді, олардың байланыстары гибридті орбитальдармен түзіледі: BeF 2, BF 3, CH 4, SF 6 және т.б.
Гибридті емес орбитальдар немесе электрондардың жалғыз жұптары қатысатын гибридті орбитальдар арқылы байланыс түзілетін молекулалар байланыс сызықтарына қатысты асимметриялық болып табылады. Мұндай молекулалардың дипольдік моменттері нөлге тең емес. Мұндай полярлы молекулалардың мысалдары: H 2 S, NH 3, H 2 0 және т.б. Суретте. 3.18 симметриялы BeF 2 (fl) молекуласындағы және асимметриялық H 2 S молекуласындағы полярлық байланыс векторларының қосындысының графикалық интерпретациясын көрсетеді. (b).
Күріш. 3.18. BeF 2 (a) және H 2 S (b) молекулаларының дипольдік моменттері
Жоғарыда айтылғандай, байланысты құрайтын атомдардың электртерістігінің айырмашылығы неғұрлым көп болса, валенттік электрон жұбы соғұрлым көп ығысады, байланыс соғұрлым полярлы болады, демек, соғұрлым тиімді заряд b үлкен, ол кестеде көрсетілген. 3.5.
3.5-кесте
ІІ период элементтерінің фтормен қосылыстарының қатарындағы байланыстың табиғатын өзгерту
Полярлық байланыста шартты түрде екі компонентті ажыратуға болады: электростатикалық тартылысқа байланысты иондық және орбитальдардың қабаттасуына байланысты ковалентті.Электртерістілік айырмашылығы артқан сайын OHваленттік электрон жұбы барған сайын теріс тиімді зарядқа ие болатын фтор атомына қарай көбірек ығысады. Байланысқа иондық компоненттің үлесі артады, ал коваленттік компоненттің үлесі төмендейді. Сандық өзгерістер сапалы өзгерістерге айналады: UF молекуласында электронды жұп толығымен дерлік фторға жатады және оның тиімді заряды бірлікке жақындайды, яғни. электронның зарядына. Екі ион пайда болды деп болжауға болады: Li+ катион және анион F~ал байланыс олардың электростатикалық тартылуымен ғана байланысты (коваленттік компонентті елемеуге болады). Мұндай байланыс деп аталады иондық.деп санауға болады коваленттік полярлық байланыстың төтенше жағдайы.
Электростатикалық өрістің артықшылықты бағыттары жоқ. Сондықтан иондық байланысковалентке қарағанда бағыттылық жоқ.Ион қарама-қарсы зарядты иондардың кез келген санымен әрекеттеседі. Бұл иондық байланыстың тағы бір ерекше қасиетіне байланысты - қанықтылықтың болмауы.
Иондық молекулалар үшін байланыс энергиясын есептеуге болады. Егер иондарды зарядтары бар деформацияланбайтын шарлар деп қарастырсақ ±e,онда иондардың орталықтарының ара қашықтығына байланысты олардың арасындағы тартылыс күші ГКулон теңдеуі арқылы өрнектеуге болады:
Тарту энергиясы қатынаспен анықталады 
Жақындаған кезде электрон қабықшаларының әрекеттесуінен кері итеруші күш пайда болады. Ол қуатқа дейінгі қашықтыққа кері пропорционал P:
қайда ATбіршама тұрақты. Көрсеткіш Пбірліктен әлдеқайда үлкен және иондардың әртүрлі конфигурациялары үшін 5-тен 12-ге дейінгі аралықта жатыр. Күш қашықтыққа қатысты энергияның туындысы екенін ескере отырып, (3.6) теңдеуден аламыз:
Өзгеріспен Гөзгерту F npжәне F qtt.Біраз қашықтықта g 0бұл күштер теңестіріледі, бұл нәтиже әсерлесу энергиясының минимумына сәйкес келеді U Q.Трансформациядан кейін сіз аласыз
Бұл теңдеу Борн теңдеуі деп аталады.
Тәуелділік қисығы бойынша минимум U=f(r)тепе-теңдік қашықтығы r 0 және энергияға сәйкес келеді U Q.Бұл иондар арасындағы байланыс энергиясы. Тіпті Пбелгісіз болса, онда 1-ді алып, байланыс энергиясының мәнін бағалай аламыз /Пнөлге тең:
Қате 20% аспайды.
Зарядтары бар иондар үшін z лжәне z 2 (3.7) және (3.8) теңдеулер келесідей болады:
Осы типтегі молекулаларда таза иондық байланысқа жақындайтын байланыстың болуы проблемалық болғандықтан, соңғы теңдеулерді өте өрескел жуықтау деп қарастырған жөн.
Бұл ретте байланыстың полярлығы мен иондылығы мәселелеріне қарама-қарсы позициядан – иондық поляризация тұрғысынан қарауға болады. Электрондардың толық тасымалдануы бар деп болжанады, ал молекула оқшауланған иондардан тұрады. Сонда электрон бұлттары иондар тудырған электр өрісінің әсерінен орын ауыстырады, - поляризацияиондары.
Поляризация – біріктіретін екі жақты процесс поляризациялық әсериондары олардың поляризациялық.Поляризациялық – ионның, молекуланың немесе атомның электронды бұлтының басқа ионның электростатикалық өрісінің әсерінен деформациялану қабілеті. Бұл өрістің күші ионның поляризациялық әсерін анықтайды. (3.10) теңдеуден ионның поляризациялық әсері неғұрлым көп болса, оның заряды соғұрлым үлкен және радиусы кішірек болатыны шығады. Катиондардың радиустары, әдетте, аниондардың радиустарынан әлдеқайда аз, сондықтан іс жүзінде катиондардың әсерінен аниондардың поляризациясын жиі кездестіру қажет, керісінше емес. Иондардың поляризациялануы олардың заряды мен радиусына да байланысты. Үлкен өлшемді және зарядты иондар оңай поляризацияланады. Ионның поляризациялық әсері қарама-қарсы зарядты ионның электрон бұлтын өзіне қарай тартуға дейін төмендейді. Нәтижесінде байланыстың иондылығы төмендейді; байланыс полярлық ковалентті болады. Сонымен, иондардың поляризациясы байланыстың иондылық дәрежесін төмендетеді және оның әсер етуінде байланыстың поляризациясына қарама-қарсы болады.
Молекуладағы иондардың поляризациясы, яғни. ондағы коваленттік байланыстың үлесінің жоғарылауы оның иондарға ыдырау күшін арттырады. Берілген катионның бір типті аниондары бар қосылыстарының қатарында ерітінділердегі диссоциациялану дәрежесі аниондардың поляризациялануының жоғарылауымен төмендейді. Мысалы, PbCl 2 - PbBr 2 - Pb 2 қорғасын галогенидтерінің қатарында галогенид аниондарының радиусы ұлғаяды, олардың поляризациялануы жоғарылайды, ал иондарға ыдырауы әлсірейді, бұл ерігіштіктің төмендеуімен көрінеді.
Бірдей аниондары және жеткілікті үлкен катиондары бар тұздардың қасиеттерін салыстыру кезінде катиондардың поляризациясын ескеру қажет. Мысалы, Hg 2+ ионының радиусы Ca 2+ ионының радиусынан үлкен, сондықтан Hg 2+ Ca 2+ қарағанда күшті поляризацияланады. Нәтижесінде CaCl 2 күшті электролит болып табылады; ерітіндіде толығымен диссоциацияланады, ал HgCl 2 - әлсіз электролит ретінде, т.б. ерітінділерде іс жүзінде диссоциацияланбайды.
Молекуладағы иондардың поляризациясы атомдарға немесе молекулаларға ыдырау кезінде оның күшін төмендетеді. Мысалы, CaCl 2 - CaBr 2 - Ca1 2 қатарында галогенид иондарының радиусы артады, олардың Ca 2+ ионымен поляризациясы жоғарылайды, сондықтан кальций мен галогенге термиялық диссоциациялану температурасы төмендейді: CaNa1 2 \u003d Ca + Na1 2.
Егер ион оңай поляризацияланса, онда оның қозуы көрінетін жарық кванттарының жұтылуына сәйкес келетін аз энергияны қажет етеді. Бұл мұндай қосылыстардың ерітінділерінің түсінің себебі. Поляризацияланудың жоғарылауы түстің жоғарылауына әкеледі, мысалы, NiCl 2 - NiBr 2 - Nil 2 қатарында (анионның поляризацияланғыштығын арттыру) немесе KC1 - CuCl 2 қатарында (катионның поляризациялануын арттыру).
Коваленттік полярлық және иондық байланыстар арасындағы шекара өте шартты. Газ күйіндегі молекулалар үшін электртерістігінің айырмашылығы бар деп есептеледі AH > 2,5 байланыс иондық. Полярлы еріткіштердің ерітінділерінде, сондай-ақ кристалдық күйде еріткіш молекулалары және кристалдық тордың орындарындағы көрші бөлшектер сәйкесінше күшті әсер етеді. Демек, байланыстың иондық табиғаты электртерістігінің әлдеқайда аз айырмашылығында көрінеді. Тәжірибеде ерітінділер мен кристалдардағы типтік металдар мен бейметалдар арасындағы байланыс иондық деп болжауға болады.
Теріс зарядтың центрі оң зарядтың центрімен сәйкес келмесе, молекула полярлы болады. Мұндай молекула диполь болып табылады: шамасы бірдей және таңбалары қарама-қарсы екі заряд кеңістікте бөлінген.
Диполь әдетте таңбамен белгіленеді, онда көрсеткі дипольдің оң ұшынан теріс жаққа қарай бағытталған. Молекуланың дипольдік моменті бар, ол заряд шамасының заряд орталықтары арасындағы қашықтыққа көбейтіндісіне тең:
Молекулалардың дипольдік моменттерін өлшеуге болады; кейбір табылған мәндер кестеде берілген. 1.2. Дипольдік моменттердің мәндері әртүрлі молекулалардың салыстырмалы полярлығының өлшемі ретінде қызмет етеді.
1.2-кесте (сканерлеуді қараңыз) Диполь моменттері
Ондағы байланыстар ғана полюсті болса, молекулалардың полярлы екені даусыз. Біз байланыс полярлығын қарастырамыз, өйткені молекуланың полярлығын жеке байланыстардың полярлықтарының қосындысы ретінде қарастыруға болады.
сияқты молекулалардың дипольдік моменті нөлге тең, яғни полюсті емес. Кез келген молекуладағы екі бірдей атомның, әрине, электртерістігі бірдей және электрондары бірдей; заряд нөлге тең, сондықтан диполь моменті де нөлге тең.
Түрлі молекуланың үлкен дипольдік моменті бар Фторид сутегі молекуласы аз болғанымен, электртеріс фтор электрондарды қатты тартады; қашықтық аз болғанымен, заряд үлкен, демек, диполь моменті де үлкен.
Метан мен төрт хлорлы көміртегінің дипольдік моменттері нөлге тең. Жеке байланыстар, кем дегенде, төрт хлорлы көміртектегі, полярлы: бірақ тетраэдрлік орналасудың симметриясына байланысты олар бір-бірін компенсациялайды (1.9-сурет). Метилхлоридте көміртек-хлор байланысының полярлығы компенсацияланбайды және метилхлоридтің дипольдік моменті болады.Осылайша, молекулалардың полярлығы жеке байланыстардың полярлығына ғана емес, сонымен қатар олардың бағытына да байланысты, яғни. молекуланың пішіні бойынша.
Аммиактың дипольдік моменті Ол суретте көрсетілген бағытқа ие жеке байланыстардың үш моментінің толық дипольдік моменті (векторлық қосынды) ретінде қарастыруға болады.
Күріш. 1.9. Кейбір молекулалардың дипольдік моменттері. Байланыстар мен молекулалардың полярлығы.
Сол сияқты судың дипольдік моментін тең деп санауға болады
Аммиак сияқты пирамидалық құрылымға ие азот трифториді үшін қандай диполь моментін күту керек? Фтор ең электртеріс элемент болып табылады және ол азоттан электрондарды қатты тартады; сондықтан азот-фтор байланыстары күшті полярлы және олардың векторлық қосындысы үлкен болуы керек - өте полярлы емес аммиак байланыстарымен салыстырғанда әлдеқайда көп.
Эксперимент не береді? Азот үшфторидінің дипольдік моменті тек Ол аммиактың дипольдік моментінен әлдеқайда аз.
Бұл фактіні қалай түсіндіруге болады? Жоғарыда қарастырылғанда электрондардың жалғыз жұбы ескерілмеді. B (сондай-ақ бұл жұпта -орбиталды алады және оның дипольдік моментке қосқан үлесі азот-фтор байланыстарының жалпы моментімен салыстырғанда қарама-қарсы бағытқа ие болуы керек (1.10-сурет); қарама-қарсы таңбаның бұл сәттері, анық, шамамен бірдей мәнге ие және нәтижесінде бағыты белгісіз шағын дипольдік момент бар. Аммиакта дипольдік момент негізінен осы бос электрон жұбымен анықталады және ол қосындысына артады. байланыс моменттері. Сол сияқты, электрондардың жалғыз жұптары судың және, әрине, олар бар кез келген басқа молекулалардың дипольдік моменттеріне ықпал етуі керек.
Дипольдік моменттердің мәндеріне сүйене отырып, молекулалардың құрылымы туралы құнды ақпарат алуға болады. Мысалы, полярлы молекулаға әкелетін төрт хлорлы көміртегінің кез келген құрылымын тек дипольдік моменттің шамасы негізінде ғана жоққа шығаруға болады.
Күріш. 1.10. Кейбір молекулалардың дипольдік моменттері. Жалғыз электрон жұбының үлесі. Электрондардың жалғыз жұбына байланысты дипольдік момент байланыс моменттерінің толық векторының бағытына қарама-қарсы бағытта болады.
Осылайша, диполь моменті төрт хлорлы көміртегінің тетраэдрлік құрылымын растайды (бірақ олай емес, өйткені полярсыз молекуланы беретін басқа құрылымдар да мүмкін).
1.4-тапсырма. Төменде келтірілген екі ықтимал құрылымның қайсысында нөлдік дипольдік момент болуы керек? а) Көміртек шаршының ортасында орналасқан, оның бұрыштарында хлор атомдары орналасқан, б) Көміртек тетраэдрлік пирамиданың жоғарғы жағында, ал хлор атомдары табанының бұрыштарында орналасқан.
1.5-тапсырма. Көміртек-оттегі және бор-фтор байланыстары полярлы болуы керек болса да, қосылыстардың дипольдік моменті нөлге тең. Әрбір қосылыс үшін нөлдік дипольдік момент тудыратын атомдардың орналасуын ұсыныңыз.
Көптеген қосылыстар үшін диполь моменті ешқашан өлшенбеген. Бұл қосылыстардың полярлығын олардың құрылымынан болжауға болады. Байланыстардың полярлығы атомдардың электртерістігімен анықталады; егер байланыстар арасындағы бұрыштар белгілі болса, онда жұпталмаған жұп электрондарды ескере отырып, молекуланың полярлығын анықтауға болады.
Элемент атомдарының электртерістігі.Салыстырмалы электртерістілік. Периодтық жүйенің периодтары мен топтарының өзгеруі. Химиялық байланыстың полярлығы, молекулалар мен иондардың полярлығы.
Электрондылық (э.о.) – атомның электрон жұптарын өзіне қарай ығыстыру қабілеті.
Meroy e.o. энергия иондану энергиясы I мен электронның ұқсастық энергиясы Е қосындысының ½-іне арифметикалық түрде тең.
Е.О. = ½ (I+E)
Салыстырмалы электртерістілік. (OEO)
Фтор, ең күшті э.о элементі ретінде, басқа элементтерге қатысты 4,00 мәнін береді.
Периодтық жүйенің периодтары мен топтарындағы өзгерістер.
Кезеңдер ішінде ядро заряды солдан оңға қарай артқан сайын электртерістігі артады.
Ең азмәні сілтілі және сілтілі жер металдарында байқалады.
Ең керемет- галогендер үшін.
Электртерістілік неғұрлым жоғары болса, элементтердің металл емес қасиеттері соғұрлым күшті болады.
Электртерістігі (χ) – іргелі химиялық қасиетіатом, молекуладағы атомның ортақ электрон жұптарын өзіне қарай ығыстыру қабілетінің сандық сипаттамасы.
Атомдардың электртерістігі туралы қазіргі ұғымды американ химигі Л.Полинг енгізді. Л.Полинг А-В гетероатомды байланыстың энергиясы (A, B кез келген таңбалар) екенін түсіндіру үшін электртерістілік ұғымын пайдаланды. химиялық элементтер) әдетте гомоатомның геометриялық ортасынан үлкен A-A қосылымдарыжәне B-B.
e.o ең жоғары мәні. фтор, ал ең төменгісі цезий.
Электртерістіктің теориялық анықтамасын американ физигі Р.Мюлликен ұсынған. Молекуладағы атомның өзіне электронды заряд тарту қабілеті атомның иондану энергиясына және оның электронға жақындығына байланысты деген айқын ұстанымға сүйене отырып, Р.Мюлликен орташа шама ретінде А атомының электртерістігі ұғымын енгізді. Валенттік күйлердің ионизациясы кезінде сыртқы электрондардың байланыс энергиясының мәні (мысалы, А−-дан А+-ға дейін) және осы негізде атомның электртерістігі үшін өте қарапайым қатынас ұсынылды:
мұндағы J1A және εA сәйкесінше атомның иондану энергиясы және оның электронды жақындығы.
Қатаң айтқанда, элементке тұрақты электртерістілік жатқызуға болмайды. Атомның электртерістігі көптеген факторларға, атап айтқанда, атомның валенттік дәрежесіне, формальды тотығу дәрежесіне, координациялық санға, молекулалық жүйедегі атомның ортасын құрайтын лигандтардың табиғатына және кейбір басқалар. Соңғы уақытта жиірек электртерістігін сипаттау үшін орбиталь электртерістігі деп аталады, ол байланыстың түзілуіне қатысатын атомдық орбитальдың түріне және оның электронды популяциясына, яғни атомдық орбитальдың орналасқан-алмауына байланысты. бөлінбеген электрон жұбы арқылы, жұпталмаған электронмен жеке қоныстанған немесе бос. Бірақ, электртерістігін түсіндіру мен анықтаудағы белгілі қиындықтарға қарамастан, ол әрқашан молекулалық жүйедегі байланыстардың табиғатын сапалы сипаттау және болжау үшін қажет болып қала береді, соның ішінде байланыс энергиясын, электронды зарядтың таралуын және иондылық дәрежесін, күш константасын және т.б. Қазіргі көзқараста ең дамығандардың бірі Сандерсон тәсілі болып табылады. Бұл тәсіл атомдардың арасындағы химиялық байланыстың пайда болуы кезінде олардың электртерістігін теңестіру идеясына негізделген. Көптеген зерттеулер Сандерсонның электртерістігі мен периодтық кесте элементтерінің басым көпшілігінің бейорганикалық қосылыстарының ең маңызды физика-химиялық қасиеттері арасындағы байланыстарды анықтады. Органикалық қосылыстар үшін молекуланың атомдары арасындағы электртерістіктің қайта бөлінуіне негізделген Сандерсон әдісінің модификациясы да өте жемісті болып шықты.
2) Химиялық байланыстың полярлығы, молекулалар мен иондардың полярлығы.
Рефератта және оқулықта не бар - Полярлық дипольдік моментпен байланысты.Ол ортақ электрон жұбының атомдардың біріне ығысуы нәтижесінде пайда болады.Полярлық сонымен бірге атомдардың электртерістігінің айырмашылығына байланысты. байланған. екі атом болса, олардың арасындағы химиялық байланыс соғұрлым полярлы болады.Химиялық байланыстың түзілуі кезінде электрон тығыздығы қалай қайта бөлінетініне байланысты оның бірнеше түрі ажыратылады.Химиялық байланыстың поляризациясының шекті жағдайы бір атомнан толық өту болып табылады. басқасына.
Бұл жағдайда екі ион түзіледі, олардың арасында иондық байланыс пайда болады.Екі атом иондық байланыс құра алуы үшін олардың э.о. қатты ерекшеленді.Егер e.o. тең болса, онда полюссіз коваленттік байланыс түзіледі.Ең таралған полярлық коваленттік байланыс әр түрлі э.о болатын кез келген атомдар арасында түзіледі.
Атомдардың тиімді зарядтары байланыстың полярлығын сандық бағалау қызметін атқара алады.Атомның тиімді заряды химиялық қосылыстағы берілген атомға жататын электрондар саны мен бос атомның электрондар саны арасындағы айырмашылықты сипаттайды. .Электротеріс элементтің атомы электрондарды күштірек тартады, сондықтан электрондар оған жақынырақ және ол эффективті деп аталатын қандай да бір теріс заряд алады, ал оның серіктесі бірдей оң тиімді зарядқа ие.Егер байланыс түзетін электрондар атомдар арасында оларға бірдей жатады, эффективті зарядтар нөлге тең.
Екі атомды молекулалар үшін дипольдік моментті өлшеу негізінде байланыстың полярлығын сипаттауға және атомдардың тиімді зарядтарын анықтауға болады M = q * r мұндағы q - диполь полюсінің заряды, ол үшін тиімді зарядқа тең. екі атомды молекула, r – ядроаралық қашықтық Байланыстың дипольдік моменті векторлық шама. Ол молекуланың оң зарядталған бөлігінен теріс бөлігіне бағытталған.Элемент атомындағы әсерлі заряд тотығу дәрежесімен сәйкес келмейді.
Молекулалардың полярлығы көбінесе заттардың қасиеттерін анықтайды. Полярлы молекулалар қарама-қарсы зарядталған полюстермен бір-біріне қарай бұрылады және олардың арасында өзара тартылыс пайда болады. Сондықтан полярлы молекулалардан түзілген заттардың, молекулалары полюссіз заттарға қарағанда балқу және қайнау температурасы жоғары болады.
Молекулалары полярлы сұйықтықтардың еріту қабілеті жоғары. Оның үстіне еріткіш молекулаларының полярлығы неғұрлым жоғары болса, ондағы полярлық немесе иондық қосылыстардың ерігіштігі соғұрлым жоғары болады. Бұл тәуелділік еріткіштің полярлы молекулаларының еріген затпен диполь-диполь немесе ион-диполь әрекеттесуіне байланысты еріген заттың иондарға ыдырауына ықпал ететіндігімен түсіндіріледі. Мысалы, молекулалары полярлы сутегі хлоридінің судағы ерітіндісі электр тогын жақсы өткізеді. Бензолдағы хлорсутек ерітіндісі айтарлықтай электр өткізгіштікке ие емес. Бұл бензол ерітіндісінде хлорсутек ионизациясының жоқтығын көрсетеді, өйткені бензол молекулалары полярлы емес.
Иондар электр өрісі сияқты бір-біріне поляризациялық әсер етеді. Екі ион кездескен кезде олардың өзара поляризациясы жүреді, яғни. сыртқы қабаттар электрондарының ядроларға қатысты орын ауыстыруы. Иондардың өзара поляризациясы ядро мен ионның зарядтарына, ионның радиусына және басқа факторларға байланысты.
э.о. топтарының ішінде. төмендейді.
Элементтердің металдық қасиеттері артады.
Сыртынан металл элементтері энергия деңгейіқұрамында 1,2,3 электрон бар және төмен иондану потенциалдарымен және э.о. өйткені металдар электрондарды берудің айқын тенденциясын көрсетеді.
Металл емес элементтердің иондану энергиясы жоғары.
Бейметалдардың сыртқы қабығы толтырылған сайын атом радиусы период ішінде азаяды. Сыртқы қабатта электрондар саны 4,5,6,7,8.
Химиялық байланыстың полярлығы. Молекулалар мен иондардың полярлығы.
Химиялық байланыстың полярлығы электрон жұбының байланыстарының атомдардың біріне ығысуымен анықталады.
Химиялық байланыс валенттік орбитальдардағы электрондардың қайта бөлінуіне байланысты пайда болады, нәтижесінде иондардың түзілуі немесе жалпы электронды жұптардың түзілуі нәтижесінде асыл газдың тұрақты электрондық конфигурациясы болады.
Химиялық байланыс энергиямен және ұзындықпен сипатталады.
Байланыстың беріктігінің өлшемі - байланысты үзу үшін жұмсалған энергия.
Мысалға. Н - Н = 435 кДжмоль-1
Атомдық элементтердің электртерістігі
Электртерістілік – атомның химиялық қасиеті, молекуладағы атомның басқа элементтер атомдарынан электрондарды өзіне тарту қабілетінің сандық сипаттамасы.
Салыстырмалы электртерістілік
Салыстырмалы электртерістіктің бірінші және ең әйгілі шкаласы - термохимиялық мәліметтерден алынған және 1932 жылы ұсынылған Л.Полинг шкаласы. Ең электртеріс элемент фтордың электртерістілік мәні (F) = 4,0, бұл жерде анықтамалық нүкте ретінде ерікті түрде алынады. масштаб.
VIII топ элементтері периодтық жүйе(асыл газдар) электртерістігі нөлге тең;
Металдар мен бейметалдар арасындағы шартты шекара салыстырмалы электртерістіктің 2-ге тең мәні болып саналады.
Периодтық жүйе элементтерінің электртерістігі, әдетте, әрбір периодта солдан оңға қарай дәйекті түрде артады. Әрбір топтың ішінде, бірнеше ерекшеліктерді қоспағанда, электртерістілік жоғарыдан төменге қарай тұрақты түрде төмендейді. Химиялық байланысты сипаттау үшін электртерістілік қолданылады.
Атомдардың электртерістігінің айырмашылығы азырақ байланыстар полярлық коваленттік байланыстар деп аталады. Химиялық байланысты құрайтын атомдардың электртерістігінің айырмашылығы неғұрлым аз болса, соғұрлым бұл байланыстың иондылық дәрежесі төмен болады. Атомдардың электртерістігінің нөлдік айырмашылығы олар түзетін байланыста иондық сипаттың жоқтығын көрсетеді, яғни оның таза коваленттілігі.
Химиялық байланыстың полярлығы, молекулалар мен иондардың полярлығы
Химиялық байланыстың полярлығы, химиялық байланыстың сипаттамасы, осы байланысты құрайтын бейтарап атомдардағы осы тығыздықтың бастапқы таралуымен салыстырғанда, ядролар маңындағы кеңістікте электрон тығыздығының қайта бөлінуін көрсетеді.
Екі атомды гомонуклеарлы молекулалардағы байланыстарды қоспағанда, барлық дерлік химиялық байланыстар бір дәрежеде полярлы. Әдетте коваленттік байланыс әлсіз полюсті, иондық байланыс күшті полюсті болады.
Мысалға:
ковалентті полярлы емес: Cl2, O2, N2, H2,Br2
ковалентті полярлы: H2O, SO2, HCl, NH3 және т.б.
Полярлық.
Атомдар ядроларының арасындағы ортақ электрон жұбының (электрондық тығыздық) орналасуына байланысты полюссіз және полярлы байланыстар ажыратылады.
Полярлы емес байланыс электртерістігі бірдей элементтер атомдары арқылы түзіледі. Электрондық тығыздық атомдардың ядроларына қатысты симметриялы түрде таралады.
Электртерістігі әртүрлі атомдар арасындағы байланыс полярлық деп аталады. Ортақ электрон жұбы неғұрлым электртеріс элементке бағытталған. Оң (b+) және теріс (b -) зарядтардың ауырлық центрлері сәйкес келмейді. Байланысты құрайтын элементтердің электртерістігінің айырмашылығы неғұрлым көп болса, соғұрлым байланыстың полярлығы жоғары болады. Электртерістігінің айырмашылығы 1,9-дан аз болса, байланыс қарастырылады полярлық ковалент.
Екі атомды молекула үшін молекуланың полярлығы байланыстың полярлығымен бірдей. Көп атомды молекулаларда молекуланың толық дипольдік моменті оның барлық байланыстарының моменттерінің векторлық қосындысына тең. Диполь векторы +-ден –ге бағытталған
3-мысалВаленттік байланыс әдісі арқылы қалайы (II) хлориді мен қалайы (IV) хлориді молекулаларының полярлығын анықтаңдар.
50 Sn p-элементтерге қатысты.
Валенттік электрондар 5s 2 5p 2 . Электрондардың қалыпты жағдайда кванттық жасушаларға таралуы:
| |
| |
| |
Қалайы (IV) хлориді -SnCl 4, қалайы (II) хлориді - SnCl 2 химиялық формулалары
Молекулалардың геометриялық пішінін салу үшін жұпталмаған валенттік электрондардың орбитальдарын олардың максималды қабаттасуын ескере отырып бейнелейміз.
Күріш. 4. SnCl 2 және SnCl 4 молекулаларының геометриялық пішіні
Электртерістігі Sn 1,8. Cl - 3,0. Sn байланысы - Cl, полюсті, ковалентті. Полярлық байланыстың дипольдік моменттерінің векторларын бейнелеп көрейік.
SnCl 2 және SnCl 4 молекулаларында
SnCl 2 – полярлы молекула
SnCl 4 полярлы емес молекула.
Температура мен қысымға байланысты заттар газ, сұйық және қатты агрегаттық күйде болуы мүмкін.
Газ күйінде заттар жеке молекулалар түрінде болады.
Молекулалар молекулааралық ван-дер-Ваальс күштерімен немесе сутектік байланыстармен байланысқан агрегаттар түріндегі сұйық күйде. Оның үстіне, молекулалар неғұрлым полярлы болса, соғұрлым байланыс күшті болады және нәтижесінде сұйықтықтың қайнау температурасы жоғары болады.
AT қатты заттарқұрылымдық бөлшектер молекулаішілік және молекулааралық байланыстар арқылы да байланысады. Жіктеу: иондық, металдық, атомдық (ковалентті), молекулалық кристалдар және аралас байланысы бар кристалдар.
БАҚЫЛАУ Тапсырмалары
73. Неліктен хлор және калий элементтері белсенді, ал олардың арасында орналасқан аргон элементі белсенді емес?
74. Валенттік байланыс әдісін пайдаланып, неліктен су молекуласы (H 2 O) полюсті, ал метан молекуласы (CH 4) полюссіз екенін түсіндіріңіз?
75. Көміртек оксиді (II) заты белсенді зат, ал көміртегі тотығы (IV) белсенділігі төмен затқа жатады. Валенттік байланыс әдісін қолданып түсіндіріңіз.
76. Азот пен оттегі молекулаларының күші қалай өзгереді. Валенттік байланыс әдісін қолданып түсіндіріңіз.
77. Неліктен натрий хлоридінің (NaCl) кристалының қасиеттері натрий (Na) кристалының қасиеттерінен ерекшеленеді? Бұл кристалдарда байланыстың қандай түрі болады?
78. Валенттік байланыс әдісі арқылы алюминий хлориді мен күкіртсутек молекулаларының полярлығын анықтаңыз.
79. Рубидий гидроксиді гидроксидтің қандай түріне жатады? Валенттік байланыс әдісін қолданып түсіндіріңіз.
80. Сұйық фторид сутегінің қайнау температурасы 19,5 0 С, ал сұйық сутегі хлоридінің (- 84,0 0 С). Неліктен қайнау нүктелерінде мұндай үлкен айырмашылық бар?
81. Валенттік байланыс әдісін қолданып, неліктен төрт хлорлы көміртек (CCl 4) полюссіз, ал хлороформ (CHCl 3) полюсті зат екенін түсіндіріңіз?
82. CH 4 - SnH 4 молекулаларында байланыс күші қалай өзгереді? Валентті қосылыстар әдісін қолданып түсіндіріңіз.
83. Қандай мүмкін қосылыстар элементтерді құрайды: қорғасын және бром? Осы байланыстардың полярлығын анықтаңыз.
84. Валенттік байланыс әдісін қолданып, азот молекулаларының және азот (III) бромидінің полярлығын анықтаңыз.
85. Судың қайнау температурасы 100 0 С, күкіртсутек (60,7 0 С). Неліктен қайнау нүктелерінде мұндай үлкен айырмашылық бар?
86. Қалайы бромиді немесе көміртек бромиді қай қосылыста күшті байланыс екенін анықтаңыз? Осы қосылыстардың полярлығын анықтаңдар.
87. Валенттік байланыс әдісі арқылы галлий иодиді мен висмут иодиді молекулаларының полярлығын анықтаңыз.
88. Химиялық байланыс теориясын пайдалана отырып, ксенон неліктен асыл (активтілігі төмен) элемент екенін түсіндіріңіз.
89. Қосылыстардағы будандастыру түрін (sp, sp 2, sp 3) көрсетіңіз: BeCl 2, SiCl 4. Молекулалардың геометриялық пішіндерін бейнелеу.
90. Молекулалардағы байланыстардың кеңістікте орналасуын сызыңыз: бор гидриді және фосфор (III) гидриді. Молекулалардың полярлығын анықтаңыз.
Пән бойынша бақылау тапсырмалары бойынша әдістемелік нұсқаулар» Химия» қашықтықтан оқытудың химиялық емес мамандықтарының студенттеріне арналған. 1 бөлім.
Құрастырушы: доцент, ф.ғ.к. Обухов В.М.
ассистент Костарева Е.В.
Жариялауға қол қойылды №1
Тапсырыс нөмірі. ред. л.
60/90/1/16 пішімі. Конв. пеш л.
RISO GR 3750 басып шығарылған
«Мұнай және газ университеті» баспасы
Мемлекет оқу орныкәсіби жоғары білім
«Тюмень мемлекеттік мұнай және газ университеті»
«Мұнай және газ университеті» баспасының жедел басып шығару бөлімі
625000, қала Түмен, ст. Володарский, 38 жаста
