• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Класифікація та характеристики хімічного зв’язку

Лекція №2. Міжатомні взаємодії та зв’язки у кристалах.

З термодинаміки конденсованих станів відомо, що конденсовані системи формуються так, щоб був забезпечений мінімум вільної енергії F = U - TS (потенціал Гельмгольца). Якщо розглядати тіла при невисоких температурах, то ентропійним членом можна знехтувати. В цьому випадку для виникнення твердого тіла необхідно, щоб енергія сукупності великої кількості часток була меншою за сумарну енергію цих часток (атомів, молекул) в ізольованому стані. Різницю між цими енергіями (виграш у енергії) називають енергією зв’язку.

Якщо тіло утворюється з ізольованих атомів, то для утворення зв’язку необхідний перерозподіл валентних електронів для того, щоб виникли сили, які утримуватимуть атоми на певній віддалі один від одного. За природою ці сили – в основному електричні. Якщо величина енергії зв’язку ~ 10⁵ Дж, то роль магнітної складової ~ 5 Дж, а гравітаційної ~ 10^-27 Дж.

При утворенні твердого тіла з молекул також виникають сили, які мають в основному електричну природу. Однак суттєвої перебудови валентних електронів при цьому не спостерігають – угрупування атомів зберігають свою індивідуальну структуру та мікровластивості.

Характер перебудови електронних оболонок при створенні зв’язку визначається природою взаємодіючих атомів. Вважається, що в утворенні зв’язків беруть участь лише електрони з валентних оболонок, а роль внутрішніх електронів суттєво менша.

Виділяють такі основні типи зв’язку ковалентний, іонний, металевий, ван-дер-ваальсовий та водневий. Останні два типи зв’язку відіграють важливу роль у біологічних системах.

Хімічним називають зв’язок, який виникає між атомами внаслідок просторової перебудови їхніх валентних електронних оболонок. При утворенні зв’язку зменшується загальна, передусім потенційна, енергія системи. В різних розділах фізики та хімії ви вже вивчали основні характеристики базових типів зв’язку. (Коротко охарактеризуйте їх, будь ласка!).

Зрозуміло, що ковалентний, іонний, металевий та ван-дер-ваальсовий зв’язок - це свого роду абетка хімічного зв’язку, бо насправді в кристалах досить рідко виникають чисто ван-дер-ваальсовий, ковалентний чи металевий зв’язки. Як правило, характер зв’язку значно складніший, так в хімічних напівпровідниках типу А^ШВ^V існує так званий донорно- акцепторний зв’язок (див. рис.1): ковалентно-іонний. В кристаликах льоду – воднево - ван-дер-ваальсовий. В кристалах гомоядерних молекул (кисню, фтору) -ковалентно - ван-дер-ваальсовий.

Головними характеристиками хімічного зв’язку є енергія, довжина, полярність, кратність, направленість, насиченість, та ефективний заряд атома.

Енергія зв’язку – це енергія, яку слід затратити для розриву зв’язку. Вимірюється в кДж/моль.

Довжина зв’язку – це віддаль між ядрами атомів, які вступили у зв’язок. На практиці її визначають багатьма методами (рентгеноструктурний аналіз, дифракція електронів, спектроскопія). Вимірюється у ангстремах ( 1 ангстрем = 10 ^{– 10 м) або нм (10-9 м).}

Кратність зв’язку – це кількість електронних пар, які утворюють цей зв’язок. Так, атом вуглецю має 4 валентних електрони. При утворенні хімічного зв’язку він може утворити ковалентні зв’язки з чотирма сусідніми атомами, а може із трьома або з двома, але при цьому використає всі валентні електрони, утворивши здвоєні електронні пари, як, наприклад, у мономері поліетилену – (Н₂С=СН₂).

Направленість зв’язку характеризується кутом, під яким утворюється хімічний зв’язок. Так, наприклад, у кристалі кремнію атоми кремнію зв’язані між собою колективізованими парами електронів, які розміщені в просторі навколо ядра кремнію під кутом 109^о28¢.

(Як Ви вважаєте, що таке полярніcть, насиченість зв’язку та ефективний заряд атома?).

Читайте також:

1. II. Класифікація видатків та кредитування бюджету.
2. L2.T4/1.Переміщення твердих речовин по території хімічного підприємства.
3. V. Класифікація і внесення поправок
4. V. Класифікація рахунків
5. V. Поняття та ознаки (характеристики) злочинності
6. А. Структурно-функціональна класифікація нирок залежно від ступеню злиття окремих нирочок у компактний орган.
7. Аварії на хімічно-небезпечних об’єктах та характеристика зон хімічного зараження.
8. Адміністративні провадження: поняття, класифікація, стадії
9. Акустичні характеристики порід
10. Аналітичні процедури внутрішнього аудиту та їх класифікація.
11. Банківська платіжна картка як засіб розрахунків. Класифікація платіжних карток
12. Банківський кредит та його класифікація.

Переглядів: 1228