лекция 3 Химическая связь

3. Химическая связь
Почему образуется связь
• Природа химической связи –
электростатическое взаимодействие (+ и –)
e–
f He
f He
a
H
b

a
H b
f H e
f H e
а)
a
b
е в связывающей области
e–
f H e
f H e
b
a
H a
H b
f H e
a
б)
f H e
b
е в разрыхляющей области
2 атома Н
labstend.ru
Типы связей
• Ионная
металл + неметалл
• Ковалентная полярная
неметалл + неметалл
• Ковалентная неполярная
Где граница?
HF
ЭО = 4,0-2,1 = 1,9
CaBr2 ЭО = 2,7-1,0 = 1,7
–
+
+
–
–
+
+
–
+
–
Ионная связь
• Ненаправленность
• Ненасыщаемость
– –
– + –
– –
+
–
Термины:
• Энергия кристаллической решетки –
энергия, выделяющаяся при
образовании 1 моля
кристалла из газообразных
ионов.
• Ионный радиус
NaCl
Прочность ионных решеток
Прочность кристаллической решетки
проявляется в:
• 1) температурах плавления
• 2) растворимости
• 3) химической активности/инертности
Tпл., оС
растворимость
, г/100 г воды
Тразл., оС
ВеСО3
100
Na2SO4
884
K2SO4
1069
Rb2SO4
1060
MgSO4
CaSO4
SrSO4
BaSO4
33,7
0,2036
0,0132
0,000222
MgСO3
400
CaСO3
900
SrСO3
1280
BaСO3
1360
Прочность ионных решеток
• Прочность кристаллической решетки
обуславливается:
• 0) типом решетки (упаковкой)
q1  q 2
• 1) зарядами ионов
Fk
2
r
• 2) радиусами ионов
• 3) соотношением радиусов
Оксид:
Li+
О2-
О2-
Li+
Пероксид:
Li+
О22-
О22-
Ковалентная связь
• Направленность
• Насыщаемость
•
•
•
•
Hal
120o
Hal
B
Hal
Термины:
Энергия связи – энергия, выделяющаяся при
образовании 1 моля связей
Длина связи – расстояние между ядрами
связанных атомов
Валентный угол – угол между воображаемыми
линиями, проходящими через центры связанных
атомов
Кратность связи – число электронных пар,
осуществляющих связь
Атомные решетки
• Ковалентная связь по всему кристаллу 
твердые, тугоплавкие, нерастворимые
• Химическая активность/инертность:
белый
фосфор:
40оС
красный
фосфор:
260оС
черный
фосфор:
490оС
Молекулярные решетки
За счет чего молекулы
связаны между собой?
Ван-дер-Ваальсовы силы –
любые силы межмолекулярного взаимодействия
Н2О – диполь-дипольное
H2O
www.o8ode.ru
I2 – дисперсионное
-
+
-
+
I2
Прочность молекулярных решеток
•
•
•
•
•
Прочность молекулярной решетки зависит от:
1) упаковки ← форма молекул
2) силы взаимодействия ←
а) полярность молекул, б) размер молекул
 Тпл НЕ зависит от массы!
Газы легкие (Н2) и тяжелые (Xе)
Жидкости легкие (HF) и тяжелые (Hg, Mn2O7)
Твердые в-ва легкие (Н2О) и тяжелые (С288Н576)
Прочность молекулярных решеток
•
•
•
•
•
Влияние полярности
HCl Tпл = -114оС, РН3 Tпл = -134оС
НООС-СООН твердая Tпл = 190оС ,
СН3СООН жидкая Tпл = 17оС
Влияние размера неполярной молекулы
бутан -138о, гексан -95о, октан -57о, декан -30о
SiH4 -185o, GeH4 -165o, SnH4 -150º
Влияние формы молекулы
н-гексан -95о, 2-метилпентан -154о
• бензол 5о, толуол -95о
Аномалии Тпл
-40
-60
0,08
-50
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
0,08
-70
-80
-70
-90
-80
HF
Т пл
Т пл
HI
-60
-90
HBr
-100
-110
-120
0,1
0,12
0,14
NH3
SbH3
-100
-110
AsH3
-120
HCl
длина связи, нм
0,16
-130
-140
PH3
длина связи, нм
Ткип
0,18
Водородная связь
для дикарбоновых
кислот
• F, O, N
-
O
+
H
+
H
O
H
O
H
O
H
H
O
H
H
O
H
H
H
H
Растворимость молекулярных
кристаллов
• Подобное – в подобном
HCl 500 л/1 л воды, NH3 700 л/ 1 л воды
4,50E-03
4,00E-03
I2
3,50E-03
C, mol/l
3,00E-03
2,50E-03
2,00E-03
1,50E-03
1,00E-03
H2
5,00E-04
0,00E+00
0
20
40
60
t
80
100
120
Металлическая связь
• Валентные электроны атомов металлов
слабо связаны с ядром
• На внешнем электронном уровне мало
электронов и много свободных орбиталей
• Внешние электроны легко переходят на
свободные орбитали соседних атомов
• Электроны перемещаются по
кристаллической решетке
labstend.ru
Аномалии Ткип
40
20
0
-100,08
HF
0,1
0,12
0,14
0,16
-20
0,08
-20
-30
0,1
0,12
0,14
0,16
0,18
-40
SbH3
NH3
-40
Т кип
Т кип
0
-50
-60
HI
AsH3
-70
-60
-80
HBr
-80
PH3
-90
HCl
-100
0,18
-100
длина связи, нм
длина связи, нм
0
120
-200,08
H2O
-40
80
-60
60
-80
Т кип
100
Т кип
40
H2Te
20
-40
0,1
0,12
0,14
H2S
-60
-80
0,12
0,14
длина связи, нм
H2Se
0,16
0,18
0,16
SnH4
GeH4
-100
-120
0
-200,08
0,1
-140
SiH4
СH4
-160
-180
длина связи, нм
0,18