Vrste kemičnih vezi. Kemijska komunikacija HCL Kakšna kemijska komunikacija

169338 0

Vsak atom ima nekaj elektronov.

Ko vstopamo v kemijske reakcije, so podani atomi, ki jih pridobijo ali komunicirajo elektrone, dosežejo najbolj stabilno elektronsko konfiguracijo. Najbolj stabilna je konfiguracija z najnižjo energijo (kot pri atomih plemenitih plinov). Ta vzorec se imenuje "oklep pravila" (sl. 1).

Sl. Ena.

To pravilo velja za vse vrste povezav. Elektronske povezave med atomi omogočajo, da oblikujejo stabilne strukture, od najpreprostejših kristalov do kompleksnih biomolekul, ki nastanejo, nazadnje v živo sistemi. Razlikujejo se od kristalov z neprekinjenim presnovo. V tem primeru se mnoge kemijske reakcije nadaljujejo z mehanizmi elektronski prevozki igrajo ključno vlogo v energetskih procesih v telesu.

Kemijska vez je sila, ki ima dva ali več atomov, ionov, molekul ali katere koli kombinacije.

Narava kemijske vezi je univerzalna: to je elektrostatična sila privlačnosti med negativno nabitih elektronov in pozitivno napolnjenim jedrom, določenim z konfiguracijo elektronov zunanje lupine atomov. Sposobnost atoma, da tvorijo kemijske povezave, se imenuje valence., Or. stopnja oksidacije. Z valenco, povezano s konceptom valence Electrons. - Elektroni, ki tvorijo kemične vezi, to je na najbolj visokoenergijski orbitalu. V skladu s tem se imenuje zunanja lupina atoma, ki vsebuje te orbitalne valentinovo plašč. Trenutno ni dovolj, da bi pokazala prisotnost kemijske vezi, in je treba pojasniti njen tip: ionske, kovalentne, dipolne dipole, kovinske.

Prva vrsta komunikacije -ionsko komunikacija

V skladu z elektronsko teorijo Lewisa in Kosseljeve valence lahko atomi dosežejo stabilno elektronsko konfiguracijo na dva načina: prvi, izgubljeni elektroni, obračajo se v kationi, drugič, pridobivanje, obračanje anions.. Kot rezultat elektronskega prenosa, zahvaljujoč elektrostatični moči privlačnosti med ioni z dajatvami nasprotnega znaka, kemična vez, imenovana COSSEL " elektrovalentna"(Zdaj se imenuje ionsko).

V tem primeru so anioni in kationi tvorita stabilno elektronsko konfiguracijo z zunanjo elektronsko lupino. Tipične ionske obveznice so oblikovane iz skupin periodičnih sistemov in anionov nekovinskih elementov VI in VII skupine (16 in 17 podskupin - oz. \\ T chalcogedov.in halogen.). Komunikacija v ionskih spojinah je nenasičena in nesnična, zato je ohranjena možnost elektrostatične interakcije z drugimi ioni. Na sl. 2 in 3 sta primeri ionskih priključkov, ki ustrezajo elektronskim modelom prenosa ko-osi.

Sl. 2. \\ T

Sl. 3. Ionska povezava v molekuli na mizi (NACL)

Tukaj je primerno spomniti nekatere lastnosti, ki pojasnjujejo vedenje snovi v naravi, zlasti, upoštevajte idejo kislinein bazeni.

Vodne raztopine vseh teh snovi so elektrolit. Spremenijo na različne načine indikatorji. Mehanizem delovanja kazalnikov je odprl F.V. Ostelad. Pokazalo se je, da so kazalniki šibke kisline ali baze, katerih slika se raztopi v nepoštenih in disociatih državah.

Osnove lahko nevtralizirajo kisline. Vse podlage niso topljene v vodi (na primer, netopne, nekatere organske spojine, ki ne vsebujejo - v skupini, zlasti, trietilamin N (C2N 5) 3); Topne osnove se imenujejo alkalis..

Vodne raztopine kisline vnesejo karakteristične reakcije:

a) s kovinskimi oksidi - z tvorbo soli in vode;

b) s kovino - z tvorbo soli in vodika;

c) s karbonatom - s tvorbo soli, Co 2 I. N. 2 O..

Lastnosti kislin in baz opisujejo več teorij. V skladu s teorijo S.A. Arrhenius, kislina je snov, ki se loči z tvorbo ionov N. +, medtem ko osnovne oblike ionov Je on -. Ta teorija ne upošteva obstoja ekoloških baz, ki nimajo hidroksilnih skupin.

V skladu s S. pROTONY.teorija Brenjana in nizka, kislina je snov, ki vsebuje molekule ali ione, ki dajejo protone ( donators.protonov) in baza je snov, ki jo sestavljajo molekule ali ioni, ki jemljejo protone ( acceptors.protonov). Upoštevajte, da v vodnih raztopinah vodikovih ionov obstajajo v hidrirani obliki, to je v obliki ionov hidroksonija H 3 O. +. Ta teorija opisuje reakcijo ne samo z vodo in hidroksidnimi ioni, temveč tudi v odsotnosti topila ali z nevodnim topilom.

Na primer, v reakciji med amoniakom Nh. 3 (šibka baza) in klorid v plinski fazi tvorita trdni amonijev klorid, in 4 delci so vedno prisotni v ravnotežni zmesi dveh snovi, od katerih sta dve kisline, druge - baze:

To ravnotežno mešanico je sestavljeno iz dveh konjugatnih parov kislin in baz:

1) Nh. 4 + I. Nh. 3

2) HCl.in Md ‑

Tukaj se v vsakem konjugatnem paru kisline in baze razlikuje od enega protona. Vsaka kislina ima bazo konjugata. Šibaka baza konjugata ustreza hudi kislini in hudi konjugat baze.

Teorija Brensteda Lowei vam omogoča, da pojasnite edinstvenost vloge vode za preživetje biosfere. Voda, odvisno od snovi, ki sodelujejo z njim, lahko kažejo lastnosti ali kisline ali bazo. Na primer, v reakcijah z vodnimi raztopinami ocetne kisline, voda je osnova, in z vodnimi raztopinami amoniaka - kislina.

1) CH3 COXY. + H 2 O. ↔ H 3 O. + + CH3 SOO. -. Tukaj je molekula ocetne kisline s protonom vode molekule;

2) NH 3. + H 2 O. ↔ Nh 4. + + Je on -. Tukaj molekula amoniaka sprejema proton iz vodne molekule.

Tako lahko voda tvori dva konjugata para:

1) H 2 O. (kislina) in Je on - (baza konjugata)

2) H 3 O. + (kislina) in H 2 O.(Konjugat baza).

V prvem primeru je voda diagnosticirana s protonom, v drugem pa ga sprejme.

Ta lastnost se imenuje amphiprototonalnosti. Snovi, ki lahko vstopajo v reakcije v kakovosti in kisline in razlogih, se imenujejo amfoter. V divjini so takšne snovi pogoste. Na primer, aminokisline so sposobne oblikovati soli in s kislinami, in z bazami. Zato peptidi preprosto oblikujejo koordinacijske spojine s tistimi sedanjimi kovinskimi ioni.

Tako je značilna lastnost ionske povezave celotno gibanje drevesov vezavnih elektronov na eno od jeder. To pomeni, da obstaja območje med ioni, kjer je elektronska gostota skoraj nič.

Drugi podatki o komunikaciji -kovalentna komunikacija

Atomi lahko tvorijo stabilno elektronsko konfiguracijo z združevanjem elektronov.

Takšna povezava se oblikuje, ko je par elektronov posplošen z enim od vseh Atom. V tem primeru se skupni komunikacijski elektroni razdelijo med atomi enako. Primeri kovalentne komunikacije se lahko imenujejo gomoiderny.dihomatomija molekule N. 2 , N. 2 , F. 2. \\ T Ista vrsta komunikacije je na voljo na allotropiki O. 2 in ozone. O. 3 in v poliatomski molekuli S. 8, kot tudi heteroantore molekule Chloroodeor. Nsl., ogljikov dioksid Co 2, metha. Sh. 4, etanol. Od 2 N. 5 Je on, sulfur hexafluoride. Sf. 6, acetilen Od 2 N. 2. \\ T V vseh teh molekulah so elektroni enako pogosti, njihove povezave pa so nasičene in usmerjene enako (sl. 4).

Za biologe je pomembno, da se v dvoposteljnih in trojnih vezi, kovalentni atomi radia zmanjšajo v primerjavi z enojno vezi.

Sl. Štiri. Kovalentna vez v molekuli CL2.

Ionske in kovalentne vrste povezav sta dva omejevalna primera številnih obstoječih vrst kemičnih vezi in v praksi večina vmesnih obveznic.

Spojine dveh elementov, ki se nahajajo na nasprotnih koncih enega ali različnih obdobij sistema MENDELEEV, so prednostno tvorjena ionske vezi. Ko se pojavi elemente v obdobju, se ionska narava njihovih spojin zmanjša, in kovalentna - povečanje. Na primer, halide in oksidi elementov levega dela periodične tabele oblike pretežno ionske povezave ( NACL, AGBR, BASO 4, CACO 3, KNO 3, CAO, NaOH), in enake povezave elementov desnega dela tabele - kovalentne ( H 2 O, CO 2, NH 3, NO 2, CH4, fenol. C 6 H 5 OH, glukoza C 6 H 12 O 6, etanol. Od 2N 5).

Kovalentna vez, nato pa ima še eno spremembo.

V polihytomičnih ionih in v kompleksnih bioloških molekulah se lahko oba elektrona pojavita samo od enoatom. Se imenuje darovalecelektronski par. Atom, združljiv z darovalcem tega para elektronov, se imenuje acceptor.elektronski par. Takšna vrsta kovalentne komunikacije je imenovana usklajevanje (sprejemnik donatorka, alidati) commonwealth.(Sl. 5). Ta vrsta komunikacije je najpomembnejša za biologijo in medicino, saj je kemija najpomembnejših D-elementov za metabolizem v veliki meri opisana z obveznice za usklajevanje.

PC. pet.

Praviloma, v kompleksni spojini, kovinski atom deluje kot acceptor elektronskega para; Nasprotno, z ionskimi in kovalentnimi vezi, je kovinski atom elektronski donator.

Bistvo kovalentne obveznice in njenih sort - koordinacijsko komunikacijo - je mogoče pojasniti s pomočjo druge teorije kislin in razlogov, ki jih predlaga GG. Lewis. Nekoliko je razširil semantični koncept izrazov "kisline" in "baze" na teoriji Brenstead-Lowryja. Lewisova teorija pojasnjuje naravo oblikovanja kompleksnih ionov in udeležbo snovi v reakcijah nukleofilne zamenjave, ki je v obliki policaja.

Po mnenju Lewisa je kislina snov, ki lahko tvori kovalentno povezavo s sprejemanjem elektronskega para iz baze. Osnova Lewisa se imenuje snov s srednjem elektronskim parom, ki z obračanjem elektronov tvori kovalentno vez z lewisic kislino.

To pomeni, da Teorija Lewisa razširi krog kislinskih baznih reakcij tudi na reakcijo, pri kateri protoni sploh ne sodelujejo. Poleg tega je proton, po tej teoriji, je tudi kislina, saj je sposobna sprejeti elektronski par.

Posledično so v skladu s to teorijo, kationi so leewasic kisline, in anioni so Lewis baze. Primer je naslednje reakcije:

Opozoriti je treba zgoraj, da se razdelitev snovi na ionske in kovalentne relativne, saj se ne pojavi popoln prehod elektron na kovinske atome na sprejemnike na kovalentne molekule. V spojinah z ionsko vezjo se vsak ion nahaja v električnem polju ionov nasprotnega znaka, zato se medsebojno polarizirajo, njihove lupine pa se deformirajo.

Polarizibility.določena z elektronsko strukturo, dajatev in velikosti iona; Anioni so višji od takrat. Največja polarizacija med kavacijami - kationi večjega naboja in manjše, na primer, HG 2+, CD 2+, PB 2+, AL 3+, TL 3+. Močne polarizacijske ukrepe N. +. Ker je vpliv polarizacije ionov dvostranski, bistveno spremeni lastnosti spojin, ki jih oblikujejo.

Tretja komunikacijska vrsta -dipol-dipol. komunikacija

Poleg navedenih vrst komuniciranja se dipol-dipol razlikuje intermulekularnainterakcije, imenovane tudi vanthal Mase .

Moč teh interakcij je odvisna od narave molekul.

Zmešajte interakcije treh vrst: trajni dipol - stalni dipol ( dipol-dipol. atrakcija); Trajni dipol induciran dipola ( indukcijo atrakcija); Instant dipol - induciran dipol ( dispersion. atrakcija ali londonske sile; Sl. 6).

Sl. 6.

Dipol-difolni trenutek ima samo molekule s polarnimi kovalentnimi vezi ( HCl, NH3, S02, H 2 O, C6 H 5 Cl) in komunikacijska sila je 1-2 spomin(1d \u003d 3.338 × 10 -30 Obesek Merilnik - CL × M).

V biokemiji se razlikuje ena vrsta komunikacije - vodik komunikacija, ki je skrajni primer dipol-dipol. atrakcija. Ta odnos se oblikuje z atratacijo med atomom vodika in elektronetivnim atomom majhne velikosti, najpogosteje - kisik, fluor in dušik. Z velikimi atomi s podobno electrondibilnostjo (na primer s klorom in sivim) je vodikovna vez bistveno šibkejša. Atom vodika je značilen z enim bistvenim elementom: Ko se odlikujejo po vezavnih elektronih, je njen jedro - proton - odvzet in preneha uporabljati elektroni.

Zato se atom spremeni v velik dipol.

Vodikove vezi, za razliko od Vanderwals, se oblikuje ne samo za intermolekularne interakcije, ampak tudi znotraj ene molekule - intramolekularnavodikov vez. Vodikove vezi igrajo pomembno vlogo v biokemiji, na primer, da stabilizirajo strukturo beljakovin v obliki a-helix, ali za tvorbo dvojne DNA heris (Sl. 7).

Sl.7.

Vodikove in Vanderwalts obveznice so veliko šibkejše od ionskega, kovalentnega in usklajevanja. Energija intermolekularnih povezav je označena v tabeli. Ena.

Tabela 1. Energija intermolekularne moči

Opomba: Stopnja intermolekularnih interakcij odraža kazalnike entalpije taljenja in izhlapevanja (vret). Ionske spojine so potrebne za ločevanje ionov veliko več energije kot za ločevanje molekul. Enthalpy taljenje ionskih spojin je bistveno višja od molekularnih spojin.

Četrti sporočilni tip -kovinska komunikacija

Nazadnje, obstaja še ena vrsta intermolekularnih vezi - kovina: Komunikacija pozitivnih kovinskih ionov z brezplačnimi elektroni. V bioloških predmetih, ta vrsta komunikacije ni mogoče najti.

Iz kratkega pregleda vrst vezi, je na voljo en kos: pomemben parameter atomov ali kovinskih ionskih - elektronov donator, kot tudi atom - elektronov acceptor je njen velikost.

Brez podrobnosti, ugotavljamo, da je kovalentni radiji atomov, ionski radiji kovin in Vanderwali radiai za interakcijske molekule povečanje, saj povečujejo njihovo zaporedno številko v periodičnih skupinah. Hkrati so vrednosti radijskih ionov najmanjši, valherwalvas polmer - največja. Praviloma, ko se premikamo po skupini, se radiji vseh elementov poveča, tako kovalentni kot Vanderwals.

Največja vrednost za biologe in zdravnike usklajevanje(donator-acceptor.) Komunikacije, ki jih obravnava koordinacijska kemija.

Medical Biorony. Gk. Baratkov

Naloga številka 1.

S predlaganega seznama izberite dve spojini, v katerih je prisotna ionska kemijska vez.

  • 1. CA (CLO 2) 2
  • 2. HCLO 3.
  • 3. nh 4 cl
  • 4. HCLO 4.
  • 5. CL 2 O 7

Odgovor: 13.

Možno je ugotoviti prisotnost ionskega tipa komunikacije v spojini v veliki večini primerov, je možno, da se sestava njenih strukturnih enot hkrati vključena atome tipičnih kovin in nekovinske atome.

Na tej podlagi ugotavljamo, da je ionska komunikacija na voljo v spojini na številko 1 - CA (CLO 2) 2, ker V svoji formuli si lahko ogledate atome tipičnih kalcijevih kovinskih in ne-metalulovih atomov - kisika in klora.

Vendar pa je več spojin, ki vsebujejo istočasne atome kovine in NONMETALLA, v določenem seznamu.

Med spojinami, navedenimi v nalogi, je amonijev klorid, v njem pa se izvaja ionska povezava med amonijevim katijo NH 4 + in CL Chloride-ion.

Naloga številka 2.

S predlaganega seznama izberite dve spojini, v katerih je vrsta kemijske vezi enake kot v molekuli fluora.

1) kisik

2) dušikovi oksid (ii)

3) bromomopod.

4) natrijev jodid

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 15.

Fluor (F 2) Molekula je sestavljena iz dveh atomov enega kemičnega elementa nekovinske, zato je kemijska vez v tej molekuli kovalentna, ne polarna.

Kovekska ne polarna komunikacija se lahko izvaja samo med atomi istega kemičnega elementa nekovinske.

Od predlaganih možnosti, kovalentni nepolarni tip komunikacije ima samo kisik in diamant. Molekula kisika je dioksid, sestavljena iz atomov enem kemičnega elementa nekovinske. Diamond ima atomsko strukturo in v svoji strukturi vsak atom ogljika, ki je nekovin, je povezan s 4 drugimi ogljikovimi atomi.

Dušikovega oksida (II) je snov, ki jo sestavljajo molekule, ki jih tvorijo atomi dveh različnih nekovin. Ker je Electronability različnih atomov vedno drugačen, se celotni elektronski par v molekuli premakne na več elektronegativnega elementa, v tem primeru kisika. Tako je povezava v brez molekule kovalentni polar.

Bromomopod je sestavljen tudi iz diatomičnih molekul, ki sestoji iz atomov vodika in broma. Skupni elektronski par, ki tvori povezavo H-BR, se premakne na več elektronegativnega atoma broma. Kemijska vez v molekuli HBR je tudi kovalentni polar.

Natrijev jodid je ionska struktura, ki jo tvori kovinski kation in anion ion. Komunikacija v molekuli NaI se oblikuje s prehodom elektrona iz 3 s.- natrijevi atomi (natrijev atom se spremeni v kation) na padle 5 str.-Orbitalni atom joda (atom joda se spremeni v anion). Takšna kemijska povezava se imenuje ion.

Številka opravila 3.

S predlaganega seznama izberite dve snovi med molekulami, na katerih se oblikujejo vodikove vezi.

  • 1. C 2 H 6
  • 2. C 2 H 5 OH
  • 3. H 2 O
  • 4. CH 3 OCH 3
  • 5. CH 3 COCH 3

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 23.

Pojasnilo:

Vodikove vezi se odvijajo v snoveh molekularne strukture, v kateri so prisotni H-O, H-N, H-F Kovalentne vezi. Ti. Kovalentne vezi vodikovega atoma z atomi treh kemičnih elementov z najvišjo electronegy.

Tako so seveda vodikove vezi med molekulami:

2) alkohol

3) fenolov

4) karboksilne kisline

5) amoniak

6) Primarni in sekundarni amini

7) Plastična kislina

Naloga številka 4.

S predlaganega seznama izberite dve spojini z ionsko kemijsko vezi.

  • 1. PCL 3.
  • 2. CO 2.
  • 3. Nacl.
  • 4. H 2 S
  • 5. Mgo.

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 35.

Pojasnilo:

O prisotnosti ionskega tipa komunikacije v spojini v veliki večini primerov je mogoče, da se sestava strukturnih enot snovi hkrati atomi tipičnih kovin in nekovinskih Atomi so vključeni.

Na tej podlagi ugotavljamo, da je ionska povezava na voljo v povezavi na številko 3 (NACL) in 5 (MGO).

Opomba*

Poleg zgoraj navedene funkcije lahko prisotnost ionskih vezi v spojini lahko rečemo, če sestava njene strukturne enote vsebuje amonium kation (NH 4 +) ali njenih organskih analogov - alkilamonijeve kateoni RNH 3 +, Dialkilamonia R2 NH 2 + , TriatikIlammonium R3 NH + ali Tetraalkelmonium R 4 N +, kjer je R je nekaj ogljikovodikov radikal. Na primer, ionska vrsta komunikacije poteka v spojini (CH3) 4 NCL med kation (CH3) 4 + in CL Chloride-ion.

Naloga številka 5.

S predlaganega seznama izberite dve snovi z isto vrsto strukture.

4) Slat sol

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 23.

Naloga številka 8.

S predlaganega seznama izberite dve snovi iz neelastične strukture.

2) kisik

3) Beli fosfor

5) Silicon.

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 45.

Številka opravila 11.

S predlaganega seznama izberite dve snovi v molekulah, od katerih obstaja dvojna vez med ogljikovimi in kisikovimi atomi.

3) Formaldehid.

4) ocetna kislina

5) glicerin

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 34.

Naloga številka 14.

S predlaganega seznama izberite dve snovi z ionsko vezjo.

1) kisik

3) Ogljikov oksid (IV)

4) natrijev klorid

5) Kalcijev oksid

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 45.

Številka opravila 15.

S predlaganega seznama izberite dve snovi z istim vrsto kristalne mreže kot diamant.

1) SIO 2 Silicijev

2) natrijev oksid na 2 O

3) curket plin co

4) Beli fosfor P 4

5) Silicon Si

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 15.

Številka opravila 20.

S predlaganega seznama izberite dve snovi, v katerih obstaja ena trojna molekula.

  • 1. HCOOH.
  • 2. HCOH.
  • 3. C 2 H 4
  • 4. n 2.
  • 5. C 2 H 2

Posnemite število izbranih povezav v polju odziva.

Odgovor: 45.

Pojasnilo:

Da bi našli pravilen odgovor, pripravijo strukturne formule priključkov s predstavljenega seznama:

Tako vidimo, da je trojna vez na voljo v dušiku in acetilenskih molekulah. Ti. Pravi odgovori 45.

Številka opravila 27.

S predlaganega seznama izberite dve snovi v molekulah, od katerih obstaja kovalentna ne-polarna povezava.

1.Telektrične zemeljske kovine so povezane

5) do S-elementov

6) do P- elementov

7) do d- elementov

8) do F - Elements

2. Koliko elektronov vsebujejo atome zemeljskih kovin na zunanji energijski ravni

1) ena 2) dva 3) tri 4) štiri

3. V kemijskih reakcijah, kažejo aluminijasti atomi

3) oksidativne lastnosti 2) kisline

4) 3) Lastnosti izterjave 4) Osnovne lastnosti

4. Interakcija kalcija s klor se nanaša na reakcije

1) Razgradnja 2) Spojina 3) nadomestna 4) Exchange

5. Molekulska masa natrijevega bikarbonata je enaka: \\ t

1) 84 2) 87 3) 85 4) 86

3. Kateri atom je težji - železo ali silicij - in kolikokrat?

4. Razmislite o relativni molekulski uteži enostavnih snovi: vodik, kisik, klor, baker, diamant (ogljik). Spomnimo se, katera od njih je sestavljena iz diatomičnih molekul in ki so iz atomov.
5. distribucijo relativnih molekulskih uteži naslednjih spojin iz CO2 ogljikovega dioksida žveplove kisline H2SO4 sladkorja C12H22O11 etil alkohola C2H2O marmorja SACRO3
6. V vodikov peroksid, en kisik atom predstavlja en atom vodika. Določite formulo predviz vodika, če je dolžan, da je njena relativna molekulska masa 34. Kakšno je masno razmerje vodika in kisika v zvezi s tem?
7. Kolikokrat je molekula ogljikovega dioksida težka kisika molekula?

Pomagajte razredu, nalogo 8.



Priporočamo, da se preberete