Крайне редко химические вещества состоят из отдельных, не связанных между собой атомов химических элементов. Таким строением в обычных условиях обладает лишь небольшой ряд газов называемых благородными: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон. Чаще же всего химические вещества состоят не из разрозненных атомов, а из их объединений в различные группировки. Такие объединения атомов могут насчитывать несколько единиц, сотен, тысяч или даже больше атомов. Сила, которая удерживает эти атомы в составе таких группировок, называется химическая связь .
Другими словами, можно сказать, что химической связью называют взаимодействие, которое обеспечивает связь отдельных атомов в более сложные структуры (молекулы, ионы, радикалы, кристаллы и др.).
Причиной образования химической связи является то, что энергия более сложных структур меньше суммарной энергии отдельных, образующих ее атомов.
Так, в частности, если при взаимодействии атомов X и Y образуется молекула XY, это означает, что внутренняя энергия молекул этого вещества ниже, чем внутренняя энергия отдельных атомов, из которых оно образовалось:
E(XY) < E(X) + E(Y)
По этой причине при образовании химических связей между отдельными атомами выделятся энергия.
В образовании химических связей принимают участие электроны внешнего электронного слоя с наименьшей энергией связи с ядром, называемые валентными . Например, у бора таковыми являются электроны 2 энергетического уровня – 2 электрона на 2s- орбитали и 1 на 2p -орбитали:
При образовании химической связи каждый атом стремится получить электронную конфигурацию атомов благородных газов, т.е. чтобы в его внешнем электронном слое было 8 электронов (2 для элементов первого периода). Это явление получило название правила октета.
Достижение атомами электронной конфигурации благородного газа возможно, если изначально одиночные атомы сделают часть своих валентных электронов общими для других атомов. При этом образуются общие электронные пары.
В зависимости от степени обобществления электронов можно выделить ковалентную, ионную и металлическую связи.
Ковалентная связь возникает чаще всего между атомами элементов неметаллов. Если атомы неметаллов, образующие ковалентную связь, относятся к разным химическим элементам, такую связь называют ковалентной полярной. Причина такого названия кроется в том, что атомы разных элементов имеют и различную способность притягивать к себе общую электронную пару. Очевидно, что это приводит к смещению общей электронной пары в сторону одного из атомов, в результате чего на нем формируется частичный отрицательный заряд. В свою очередь, на другом атоме формируется частичный положительный заряд. Например, в молекуле хлороводорода электронная пара смещена от атома водорода к атому хлора:
Примеры веществ с ковалентной полярной связью:
СCl 4 , H 2 S, CO 2 , NH 3 , SiO 2 и т.д.
Ковалентная неполярная связь образуется между атомами неметаллов одного химического элемента. Поскольку атомы идентичны, одинакова и их способность оттягивать на себя общие электроны. В связи с этим смещения электронной пары не наблюдается:
Вышеописанный механизм образования ковалентной связи, когда оба атома предоставляют электроны для образования общих электронных пар, называется обменным.
Также существует и донорно-акцепторный механизм.
При образовании ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму общая электронная пара образуется за счет заполненной орбитали одного атома (с двумя электронами) и пустой орбитали другого атома. Атом, предоставляющий неподеленную электронную пару, называют донором, а атом со свободной орбиталью – акцептором. В качестве доноров электронных пар выступают атомы, имеющие спаренные электроны, например N, O, P, S.
Например, по донорно-акцепторному механизму происходит образование четвертой ковалентной связи N-H в катионе аммония NH 4 + :
Помимо полярности ковалентные связи также характеризуются энергией. Энергией связи называют минимальную энергию, необходимую для разрыва связи между атомами.
Энергия связи уменьшается с ростом радиусов связываемых атомов. Так, как мы знаем, атомные радиусы увеличиваются вниз по подгруппам, можно, например, сделать вывод о том, что прочность связи галоген-водород увеличивается в ряду:
HI < HBr < HCl < HF
Также энергия связи зависит от ее кратности – чем больше кратность связи, тем больше ее энергия. Под кратностью связи понимается количество общих электронных пар между двумя атомами.
Ионную связь можно рассматривать как предельный случай ковалентной полярной связи. Если в ковалентной-полярной связи общая электронная пара смещена частично к одному из пары атомов, то в ионной она практически полностью «отдана» одному из атомов. Атом, отдавший электрон(ы), приобретает положительный заряд и становится катионом , а атом, забравший у него электроны, приобретает отрицательный заряд и становится анионом .
Таким образом, ионная связь — это связь, образованная за счет электростатического притяжения катионов к анионам.
Образование такого типа связи характерно при взаимодействии атомов типичных металлов и типичных неметаллов.
Например, фторид калия. Катион калия получается в результате отрыва от нейтрального атома одного электрона, а ион фтора образуется при присоединении к атому фтора одного электрона:
Между получившимися ионами возникает сила электростатического притяжения, в результате чего образуется ионное соединение.
При образовании химической связи электроны от атома натрия перешли к атому хлора и образовались противоположно заряженные ионы, которые имеют завершенный внешний энергетический уровень.
Установлено, что электроны от атома металла не отрываются полностью, а лишь смещаются в сторону атома хлора, как в ковалентной связи.
Большинство бинарных соединений, которые содержат атомы металлов, являются ионными. Например, оксиды, галогениды, сульфиды, нитриды.
Ионная связь возникает также между простыми катионами и простыми анионами (F − , Cl − , S 2-), а также между простыми катионами и сложными анионами (NO 3 − , SO 4 2- , PO 4 3- , OH −). Поэтому к ионным соединениям относят соли и основания (Na 2 SO 4 , Cu(NO 3) 2 , (NH 4) 2 SO 4), Ca(OH) 2 , NaOH).
Данный тип связи образуется в металлах.
У атомов всех металлов на внешнем электронном слое присутствуют электроны, имеющие низкую энергию связи с ядром атома. Для большинства металлов, энергетически выгодным является процесс потери внешних электронов.
Ввиду такого слабого взаимодействия с ядром эти электроны в металлах весьма подвижны и в каждом кристалле металла непрерывно происходит следующий процесс:
М 0 — ne − = M n + , где М 0 – нейтральный атом металла, а M n + катион этого же металла. На рисунке ниже представлена иллюстрация происходящих процессов.
То есть по кристаллу металла «носятся» электроны, отсоединяясь от одного атома металла, образуя из него катион, присоединяясь к другому катиону, образуя нейтральный атом. Такое явление получило название “электронный ветер”, а совокупность свободных электронов в кристалле атома неметалла назвали “электронный газ”. Подобный тип взаимодействия между атомами металлов назвали металлической связью.
Если атом водорода в каком-либо веществе связан с элементом с высокой электроотрицательностью (азотом, кислородом или фтором), для такого вещества характерно такое явление, как водородная связь.
Поскольку атом водорода связан с электроотрицательным атомом, на атоме водорода образуется частичный положительный заряд, а на атоме электроотрицательного элемента — частичный отрицательный. В связи с этим становится возможным электростатическое притяжения между частично положительно заряженным атомом водорода одной молекулы и электроотрицательным атомом другой. Например водородная связь наблюдается для молекул воды:
Именно водородной связью объясняется аномально высокая температура плавления воды. Кроме воды, также прочные водородные связи образуются в таких веществах, как фтороводород, аммиак, кислородсодержащие кислоты, фенолы, спирты, амины.
Ковалентная связь – это связь между двумя атомами за счет образования общей электронной пары.
Ковалентная неполярная связь – эта связь между атомами с равной
электроотрицательностью. Например: Н 2 , О 2 , N 2 , Cl 2 и т. д. Дипольный момент таких связей равен нулю.
Ковалентная полярная связь – эта связь между атомами с различной электроотрицательностью. Зона перекрывания электронных облаков смещается в сторону более электроотрицательного атома.
Например, Н–Cl (Н б+ →Cl б–).
Ковалентная связь обладает свойствами:
- насыщаемости – способности атома образовывать количество химических связей, соответствующих его валентности;
- направленности – перекрытие электронных облаков происходит в направлении обеспечивающем максимальную плотность перекрытия.
Ионная связь – это связь между противоположно заряженными ионами. Её можно рассматривать как крайний случай ковалентной полярной связи. Такая связь возникает при большой разнице электроотрицательностей атомов,
образующих химическую связь. Например, в молекуле NaF разница
электроотрицательностей составляет 4,0 – 0,93 = 3,07, что приводит к практически полному переходу электрона от натрия к фтору:
Взаимодействие ионов противоположного знака не зависит от направления, а кулоновские силы не обладают свойством насыщаемости. В силу этого иoннaя связь не обладает направленностью и насыщаемостью.
Металлическая связь – это связь положительно заряженных ионов металла со свободными электронами .
Большинство металлов обладает рядом свойств, имеющих общий характер и отличающихся от свойств других веществ. Такими свойствами являются сравнительно высокие температуры плавления, способность к отражению света, высокая тепло- и электропроводность. Это является следствием образования между атомами металлов особого вида связи – металлической связи.
У атомов металлов валентные электроны слабо связаны со своими ядрами и могут легко отрываться от них. В результате этого в кристаллической решетке металла появляются положительно заряженные ионы металла и «свободные» электроны, электростатическое взаимодействие которых обеспечивает химическую связь.
Водородная связь – это связь посредством атома водорода, связанного с высокоэлектроотрицательным элементом .
Атом водорода, связанный с высокоэлектроотрицательным элементом (фтором, кислородом, азотом и др.), отдает практически полностью электрон с валентной орбитали. Образовавшаяся свободная орбиталь может взаимодействовать с неподеленной парой электронов другого электроотрицательного атома, в результате возникает водородная связь. На примере молекул воды и уксусной кислоты водородная связь показана штриховыми линиями:
Эта связь значительно слабее других химических связей (энергия ее образования 10÷40 кДж/моль). Водородные связи могут возникать как между различными молекулами, так и внутри молекулы.
Исключительно важную роль водородная связь играет в таких неорганических веществах, как вода, плавиковая кислота, аммиак и т.д., а также в биологических макромолекулах.
Словосочетание – строительный материал предложения. Это самая маленькая синтаксическая единица, которая имеет свои методы соединения. Если мы умеем определять виды связи слов в , то научимся разбирать более сложные синтаксические единицы – предложения.
Вконтакте
Слова объединяются подчинительным способом. Это значит, что они неравноправны: одно – главное, другое – зависимое. Функция такого соединения – более подробно описать понятие (предмет, признак, действие).
Важно! Не каждое сочетание слов может стать словосочетанием.
Какие разновидности словесных сочетаний не относятся к словосочетаниям:
Слова в словосочетании соединяются:
Чтобы лучше понять, что такое зависимое слово, посмотрим, какие встречаются смысловые отношения:
Смысловое соединение есть во всех конструкциях, а грамматическое – нет. Основные виды словосочетаний определяют по форме его составных элементов. Смотрим, изменяемые это части речи или нет, какой вид они имеют, какие средства связи слов в конструкции. Чтобы быстро определять тип соединения, нужно уметь изменять словоформы по и лицам.
Существует 3 типа грамматической связи слов в минимальных синтаксических единицах. Рассмотрим подробно каждый из них.
Способ сочетания, при котором зависимое слово принимает форму главного: шляпа (какая?) красивая. Оба члена имеют одинаковые падеж, род, число.
Внимание! Изменяется основной компонент – изменяется и второстепенный: шляпой красивой , шляпами красивыми , о шляпах красивых .
Оба элемента в таких конструкциях – изменяемые части речи. Поэтому средства связи слов в сочетаниях такого типа – смысл и грамматический вид.
Главное | Зависимое | Примеры |
Существительное и те словоформы, которые могут выполнять его функцию | Прилагательное | Что-то (какое?) красивое,
небо (какое?) голубое, столовая (какая?) чистая |
Ученик (какой?) читающий,
река (какая?) замерзшая |
||
Числительное | Дом (который?) второй,
в городах (скольких?) трех, руками (сколькими?) обеими |
|
Человек (какой?) какой-то,
смысла (какого?) никакого, тарелка (чья?) моя |
||
Существительное (приложение) | Девочка (какая?) Оля,
глаза (какие?) бусинки (глаза-бусинки) |
Главное слово управляет зависимым, ставит его в необходимую форму : пришел (с кем?) с другом – глагол указывает существительному на форму Т.п. Если изменить словоформу ведущего элемента, ведомый останется в том же падеже. Например: приду с другом , пришли с другом , придет с другом .
Грамматические средства в этих конструкциях – смысл и падежная форма. Только при управлении между частями может ставиться предлог: думать о звездах, накричать на соседа, лететь навстречу ветру.
При управлении второстепенные слова – изменяемые части речи, так как соединяются с помощью падежных окончаний и/или предлогов.
Главное | Зависимое | Примеры |
Глагол,
деепричастие, существительное, причастие, прилагательное, числительное, местоимение. |
Существительное | Приехать (к кому?) к другу,
записывая (что?) лекцию, прочитана (кем?) мальчиком, память (о чем?) о прошлом, три (кого?) сестры, не нужен (кому?) никому. |
Местоимение | Спросил (у кого?) у кого-то,
увидел (что?) нечто, подарок (кому?) ему |
|
Прилагательное, называющее предмет | Узнать (о ком?) о неизвестном,
принесли (что?) горячее |
|
Причастие, называющее предмет | Множество (кого?) собравшихся,
приветствовать (кого?) отдыхающих |
Необходимо различать! Числительное в именительном и винительном падежах командует существительным. Это управление: пять собак, трое мальчиков. Если числительное стоит в других падежах, то это согласование: пятью собаками, о пяти собаках, с тремя мальчиками, о трех мальчиках.
К главному компоненту примыкает неизменяемая часть речи : ехать (куда?) вперед. Средство соединения здесь одно – смысл, потому что ведомое слово не может принять иной вид. Можно выделить дополнительные средства соединения в таких конструкциях – порядок слов и интонацию.
Зависимые компоненты в примыкании – неизменяемые, поэтому средство грамматической связи отсутствует. Ведущее слово – любая часть речи.
Главное | Зависимое | Примеры |
Глагол,
существительное, прилагательное, причастие, деепричастие, местоимение |
Наречие | Приехал (когда?) вчера,
дом (какой?) напротив, быстро (в какой степени?) очень |
Деепричастие | Говорил (каким образом?) заикаясь | |
Инфинитив | Мечта (какая?) жениться,
пришел (с какой целью?) поговорить |
|
Неизменяемое имя прилагательное | Цвет (какой?) хаки | |
Сравнительная степень имени прилагательного | Новость (какая?) поважнее,
некто (какой?) поинтереснее |
|
Притяжательными местоимениями (его, ее, их) | Квартира (чья?) его,
ребенок (чей?) их |
|
Существительное (несогласованное приложение) | Пьеса (какая?) «Бесприданница»,
роман (какой?) «Война и мир» |
Выпишите из предложения необходимые конструкции – так разбирать будет удобнее. Помните, что не все соединения подходят. Когда верные единицы нашлись, определяем способы подчинительной связи. Попробуйте действовать по алгоритму:
Образец разбора:
Связь слов в словосочетании
Задание 6. Словосочетание
При синтаксическом разборе удобно строить схему. Главную часть обозначаем крестиком, формальные средства подчеркиваем (предлоги и окончания), называем части речи членов конструкции. С помощью схемы и алгоритма легко разобрать любые примеры словосочетаний.
B3 - типы подчинительной связи
Комментарии преподавателя
Возможные трудности | Добрые советы |
Бывает трудно определить тип связи слов в словосочетаниях существительное + существительное , где зависимое слово отвечает на вопрос какой? Например: умница дочка, город Москва, лист берёзы, дом у дороги. | Попробуйте изменить главное слово, употребив его в форме множественного числа или косвенного падежа, например, родительного. Если зависимое существительное при этом изменяется, то есть согласуется с главным словом в числе и падеже (умницы дочки, города Москвы
), то тип связи слов в этом словосочетании - согласование. |
Иногда род, число и падеж существительных, связанных с помощью управления, совпадают, поэтому в таких случаях можно спутать управление с согласованием, например: у директора колледжа. | Чтобы определить тип связи слов в данном словосочетании, нужно изменить форму главного слова. Если зависимое слово изменяется вслед за главным, то это словосочетание с согласованием: у красавицы артистки - красавице артистке . Если зависимое слово не изменяется, то это словосочетание с управлением: у директора колледжа - директору колледжа. |
Некоторые наречия, образованные от существительных и других частей речи, можно спутать с соответствующими частями речи и допустить ошибку в определении типа связи, например: поехать летом - восхищаться летом, сварить вкрутую - в крутую передрягу. | Для определения типа связи в такой ситуации необходимо правильно определить часть речи, которой является сомнительное слово. Если сомнительное слово написано слитно с бывшим предлогом или через дефис, то это наречие: вкрутую, вдаль, навстречу, по-старому.
|
Иногда трудно установить, какое слово в словосочетании является главным, а какое – зависимым, например: | В словосочетаниях прилагательное + наречие главным словом всегда является прилагательное, а зависимым – наречие, которое обозначает признак признака
. |
Синтаксис. Понятие о предложении и словосочетании
Синтаксис - это раздел грамматики, в котором изучается строение и значение словосочетаний и предложений .
Предложение - это основная единица синтаксиса, выражающая мысль, содержащая сообщение, вопрос либо побуждение. Предложение обладает интонационной и смысловой законченностью, т. е. оформляется как отдельное высказывание.
На улице холодно (сообщение).
Когда отходит поезд? (вопрос).
Закройте, пожалуйста, окно! (побуждение).
Предложение имеет грамматическую основу (подлежащее и сказуемое). По количеству грамматических основ предложения делятся на простые (одна грамматическая основа) и сложные (более одной грамматической основы).
Утренний туман над городом еще не рассеялся, хотя и поредел (простое предложение).
Тот, который был с золотым зубом, оказался официантом, а не жуликом (сложное предложение).
По характеру грамматической основы простые предложения бывают двусоставные и односоставные .
По полноте своей реализации предложения делятся на полные и неполные .
По цели высказывания предложения бывают повествовательные , побудительные и вопросительные .
По интонации предложения бывают восклицательные и невосклицательные .
Словосочетанием называются два или несколько слов, объединенных по смыслу и грамматически (с помощью подчинительной связи ).
Словосочетание состоит из главного и зависимого слов. От главного слова можно задать вопрос к зависимому.
Зайти (куда?) в глушь.
Зарядка (чего?) аккумулятора.
Словосочетание, как и слово, называет предметы, действия и их признаки, но более конкретно, точно, потому что зависимое слово конкретизирует смысл главного. Сравним:
Утро - летнее утро;
Спать - долго спать.
Между главным и зависимым словом в словосочетании возможны три вида подчинительной связи: согласование , управление и примыкание .
Понятие химической связи имеет немаловажное значение в различных областях химии как науки. Связано это с тем, что именно с ее помощью отдельные атомы способны соединяться в молекулы, образуя всевозможные вещества, которые, в свою очередь, являются предметом химических исследований.
С многообразием атомов и молекул связано возникновение различных типов связей между ними. Для разных классов молекул характерны свои особенности распределения электронов, а значит, и свои виды связей.
Химической связью называют совокупность взаимодействий, которые приводят к связыванию атомов с образованием устойчивых частиц более сложного строения (молекул, ионов, радикалов), а также агрегатов (кристаллов, стекол и прочего). Природа этих взаимодействий носит электрический характер, а возникают они при распределении валентных электронов в сближающихся атомах.
Валентностью принято называть способность того или иного атома образовывать определенное число связей с другими атомами. В ионных соединениях за значение валентности принимают число отданных или присоединенных электронов. В ковалентных соединениях она равна количеству общих электронных пар.
Под степенью окисления понимают условный заряд, который мог бы быть на атоме, если бы все полярные ковалентные связи имели бы ионный характер.
Кратностью связи называют число обобществленных электронных пар между рассматриваемыми атомами.
Связи, рассматриваемые в различных разделах химии, можно разделить на два вида химических связей: те, которые приводят к образованию новых веществ (внутримолекулярные), и те, которые возникают между молекулами (межмолекулярные).
Энергией связи называют такую энергию, которая требуется для разрыва всех имеющихся связей в молекуле. Также это энергия, выделяющаяся в ходе образования связи.
Длиной связи именуют такое расстояние между соседними ядрами атомов в молекуле, при котором силы притяжения и отталкивания уравновешены.
Эти две характеристики химической связи атомов являются мерой ее прочности: чем меньше длина и больше энергия, тем связь прочнее.
Валентным углом принято называть угол между представляемыми линиями, проходящими по направлению связи через ядра атомов.
Наиболее распространены два подхода к объяснению химической связи, заимствованные из квантовой механики:
Метод молекулярных орбиталей. Он рассматривает молекулу в качестве совокупности электронов и ядер атомов, причем каждый отдельно взятый электрон движется в поле действия всех других электронов и ядер. Молекула имеет орбитальное строение, а все ее электроны распределены по этим орбитам. Также этот метод носит название МО ЛКАО, что расшифровывается как "молекулярная орбиталь - линейная комбинация
Метод валентных связей. Представляет молекулу системой двух центральных молекулярных орбиталей. При этом каждая из них соответствует одной связи между двумя расположенными по соседству атомами в молекуле. Основывается метод на следующих положениях:
Определить тип химической связи в веществах можно, основываясь на разнице в значениях электроотрицательностей составляющих ее атомов. Под электроотрицательностью понимают способность атомов оттягивать на себя общие электронные пары (электронное облако), что приводит к поляризации связи.
Существуют различные способы определения значений электроотрицательностей химических элементов. Однако наиболее применяемой является шкала, основанная на термодинамических данных, которая была предложена еще в 1932 году Л. Полингом.
Чем значительнее разница в электроотрицательностях атомов, тем в большей степени проявляется ее ионность. Напротив, равные или близкие значения электроотрицательности указывают на ковалентный характер связи. Иначе говоря, определить, какая химическая связь наблюдается в той или иной молекуле, можно математически. Для этого нужно вычислить ΔХ - разность электроотрицательностей атомов по формуле: ΔХ=|Х 1 -Х 2 |.
Ионной называется такая связь, которая появляется между ионами или за счет полного оттягивания общей электронной пары одним из атомов. В веществах этот тип химической связи осуществляется силами электростатического притяжения.
Ионы - это заряженные частицы, образующиеся из атомов в результате присоединения или отдачи электронов. Если атом принимает электроны, то приобретает отрицательный заряд и становится анионом. Если же атом отдает валентные электроны, то становится положительно заряженной частицей, называемой катионом.
Она характерна для соединений, образованных при взаимодействии атомов типичных металлов с атомами типичных неметаллов. Основной этого процесса является стремление атомов приобрести устойчивые электронные конфигурации. А типичным металлам и неметаллам для этого нужно отдать или принять всего 1-2 электрона, что они с легкостью и делают.
Механизм образования ионной химической связи в молекуле традиционно рассматривают на примере взаимодействия натрия и хлора. Атомы щелочного металла с легкостью отдают электрон, перетягиваемый атомом галогена. В результате образуется катион Na + и анион Cl - , которые удерживаются рядом с помощью электростатического притяжения.
Идеальной ионной связи не существует. Даже в таких соединениях, которые зачастую относят к ионным, окончательного перехода электронов от атома к атому не происходит. Образованная электронная пара все-таки остается в общем пользовании. Поэтому говорят о степени ионности ковалентной связи.
Ионная связь характеризуется двумя основными свойствами, связанными друг с другом:
Связь, образующаяся при перекрывании электронных облаков атомов неметаллов, то есть осуществляющаяся общей электронной парой, называется ковалентной связью. Число обобществленных пар электронов определяет кратность связи. Так, атомы водорода связаны одинарной связью Н··Н, а атомы кислорода образуют двойную связь О::О.
Существует два механизма ее образования:
Способы перекрывания электронных облаков при образовании ковалентной химической связи также различны.
Именно ими определяются химические и физические особенности соединений. Главными свойствами любой химической связи в веществах является ее направленность, полярность и поляризуемость, а также насыщаемость.
Направленностью связи обусловлены особенности молекулярного строения веществ и геометрическая форма их молекул. Суть ее состоит в том, что наилучшее перекрывание электронных облаков возможно при определенной их ориентации в пространстве. Выше уже рассмотрены варианты образования σ- и π-связи.
Под насыщаемостью понимают способность атомов образовывать определенное число химических связей в молекуле. Количество ковалентных связей для каждого атома ограничивается числом внешних орбиталей.
Полярность связи зависит от разницы в значениях электроотрицательностей атомов. От нее зависит равномерность распределения электронов между ядрами атомов. Ковалентная связь по данному признаку может быть полярной или неполярной.
Поляризуемость выражается смещением электронов связи под действием внешнего электрического поля, которое может принадлежать другой частице, соседним связям в той же молекуле или исходить от внешних источников электромагнитных полей. Так, ковалентная связь под их влиянием может менять свою полярность.
Под гибридизацией орбиталей понимают изменение их форм при осуществлении химической связи. Это необходимо для достижения наиболее эффективного их перекрывания. Существуют следующие виды гибридизации:
Особенностью строения атомов металлов является довольно большой радиус и наличие небольшого количества электронов на внешних орбиталях. Вследствие этого в таких химических элементах связь ядра и валентных электронов относительно слаба и легко разрывается.
Металлической связью называют такое взаимодействие между атомами-ионами металлов, которое осуществляется с помощью делокализованных электронов.
В частицах металла валентные электроны могут легко покидать внешние орбитали, как, впрочем, и занимать вакантные места на них. Таким образом, в разные моменты времени одна и та же частица может быть атомом и ионом. Оторвавшиеся от них электроны свободно перемещаются по всему объему кристаллической решетки и осуществляют химическую связь.
Этот тип связи имеет сходства с ионной и ковалентной. Так же как и для ионной, для существования металлической связи необходимы ионы. Но если для осуществления электростатического взаимодействия в первом случае нужны катионы и анионы, то во втором роль отрицательно заряженных частиц играют электроны. Если сравнивать металлическую связь с ковалентной, то для образования обеих необходимы общие электроны. Однако, в отличие от полярной химической связи, они локализованы не между двумя атомами, а принадлежат всем частицам металла в кристаллической решетке.
Металлической связью обусловлены особенные свойства практически всех металлов:
Этот тип химической связи иногда называют промежуточной между ковалентной и межмолекулярным взаимодействием. Если атом водорода имеет связь с одним из сильно электроотрицательных элементов (таких как фосфор, кислород, хлор, азот), то он способен образовывать дополнительную связь, называемую водородной.
Она гораздо слабее всех рассмотренных выше типов связей (энергия не более 40 кДж/моль), но пренебрегать ею нельзя. Именно поэтому водородная химическая связь на схеме выглядит в виде пунктирной линии.
Возникновение водородной связи возможно благодаря донорно-акцепторному электростатическому взаимодействию одновременно. Большая разница в значениях электроотрицательности приводит к появлению избыточной электронной плотности на атомах О, N, F и других, а также к ее недостатку на атоме водорода. В том случае если между такими атомами нет существующей химической связи, при их достаточно близком расположении активизируются силы притяжения. При этом протон является акцептором электронной пары, а второй атом - донором.
Водородная связь может возникать как между соседними молекулами, например, воды, карбоновых кислот, спиртов, аммиака, так и внутри молекулы, например, салициловой кислоты.
Наличием водородной связи между молекулами воды объясняется ряд ее уникальных физических свойств:
Особую роль эта связь играет для живых организмов, поскольку ее наличием в молекулах белков обуславливается их особая структура, а значит, и свойства. Кроме того, нуклеиновые кислоты, составляя двойную спираль ДНК, также связаны именно водородными связями.
Подавляющее большинство твердых тел имеет кристаллическую решетку - особое взаимное расположение образующих их частиц. При этом соблюдается трехмерная периодичность, а в узлах располагаются атомы, молекулы или ионы, которые соединены воображаемыми линиями. В зависимости от характера этих частиц и связей между ними все кристаллические структуры делят на атомные, молекулярные, ионные и металлические.
В узлах ионной кристаллической решетки находятся катионы и анионы. Причем каждый из них окружен строго определенным числом ионов только с противоположным зарядом. Типичный пример - хлорид натрия (NaCl). Для них обычны высокие температуры плавления и твердость, так как для их разрушения требуется много энергии.
В узлах молекулярной кристаллической решетки расположены молекулы веществ, образованные ковалентной связью (например, I 2). Связаны они друг с другом слабым ван-дер-ваальсовым взаимодействием, а следовательно, такую структуру легко разрушить. Такие соединения имеют низкие температуры кипения и плавления.
Атомную кристаллическую решетку образуют атомы химических элементов, обладающих высокими значениями валентности. Связаны они прочными ковалентными связями, а значит, вещества отличаются высокими температурами кипения, плавления и большой твердостью. Пример - алмаз.
Таким образом, все типы связей, имеющихся в химических веществах, имеют свои особенности, которыми объясняются тонкости взаимодействия частиц в молекулах и веществах. От них зависят свойства соединений. Ими обуславливаются все процессы, происходящие в окружающей среде.
mstone.ru - Творчество, стихи, подготовка к школе