pptx Химическая связь-лекция 1 Размер: 6880 кБ

Химическая связь
Взаимодействие атомов, которое связывает их
в молекулы, ионы, радикалы, кристаллы
АТОМ
Стремление к завершению электронного уровня
(в зависимости от радиуса и числа электронов на внешнем слое)
(отдать внешние электроны)
МЕТАЛЛЫ
(принять электроны)
НЕМЕТАЛЛЫ
ТИПЫ СВЯЗИ
В ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВАХ
МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ
КОВАЛЕНТНАЯ
ТИПЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ РЕШЁТОК
ПРОСТЫХ ВЕЩЕСТВ
МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ( H2, F2,O2,N2, …)
АТОМНАЯ (алмаз, графит)
ТИПЫ СВЯЗИ
В СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВАХ
МЕТАЛЛ-НЕМЕТАЛЛ
ИОННАЯ
КОВАЛЕНТНАЯ ПОЛЯРНАЯ
(CrO3,Mn2O7)
НЕМЕТАЛЛ-НЕМЕТАЛЛ
КОВАЛЕНТНАЯ ПОЛЯРНАЯ
Типы химической связи
( по природе образования):
Металлическая
-обобществление электронов внешнего слоя
между всеми ионами в кристаллической решётке
металла.
Li
Примеры веществ: (металлы)
Na K Ca
Al
Fe Zn
Hg
Cu
Типы кристаллических решёток
по пространственному
расположению частиц
Ионная
(электростатическое притяжение
противоположно заряженных ионов).
металл + неметалл + большая разница в
электроотрицательности
NaCl
Li•+•F
K2 O
CaF2
+
→Li +[
F
] →LiF
Молекулы
хлороводорода
Ионная
кристаллическая решётка
Соотношения между разностью
электроотрицательностей
атомов и ионностью связи в молекулах
Разность
ЭО атомов
0
Ионность
связи, %
0
0,5 1,0 1,5
6
22
43
2,0
2,5
3,0
63
79
89
Температуры плавления и кипения простых веществ, К
2
3
4
6
5
7
8
1
H
He
1
20
14
Li
3
1613
454
Na
11
1156
371
K
Be
19
Mg
Al
12
≈2725
883
Ca
Cu
30
37
Sr
Ag
55
942
302
79
21
48
Ga
1179
693
2676
303
38
39
In
Au
80
Y
49
56
Tl
1748
576
81
77
63
Zr
15
P
23
V
50
72
33
As
41
2024
601
82
24
51
73
42
1837
545
83
Cl
Ar
17
87
84
25
Mn
2235
1517
35
Br
43
52
74
I
Po
1235
527
53
W
75
84
536
517
Kr
28
Co
3233
1767
Ni
3173
1728
36
44
45
Rh
46
4000
2236
Ru
4350
2607
Pd
3213
1827
54
165,05
161,3
76
Re
5873
3453
At
27
Fe
3023
1808
Xe
457,5
386,7
5930
3650
18
Tc
Mo
Te
26
10
120
117
4873
2473
5000
2896
5700
3287
Bi
27
25
332,35
166
1263
723
Ta
85
53
239
172
34
Se
Ne
9
Cr
Nb
Sb
F
2953
2163
5033
2750
5673
2503
Pb
718
() 386
958,1
494
1907
903,7
Hf
16
S
3673
2193
4623
2128
Sn
8
90
55
889
(субл)
()1090
40
3730
1194
630
234
32
Ge
La*
Hg
Ti
2543
505,05
57
O
7
3533
1944
3123
1211
2297
429
1910
1000
3153
1338
31
N
(белый)
553
317
22
≈ 3590
1801
Cd
14
Si
3522
1688
Sc
Zn
1039
594,2
Ba
(алм.)
5100
субл)
3820
3110
1814
1663
1041
2440
1235,08
Cs
20
C
13
1768
1115
960
312
47
5
B
3931
2347
2840
1357
Rb
4
2744
1560
1378
923
1034
337
29
2
4
2 (3,76 Мпа)
85
77
Os
5300
3300
Rn
211
202
Ir
≈ 4650
2720
86
78
Pt
4100
2042
Ковалентная
(обобществление двух электронов за счёт
перекрывание электронных орбиталей атомов).
Примеры веществ: (неметаллы)
H2 H-H
O2 O=O
N2 N≡N
F2 F-F
Cl2 Cl-Cl
Br2 Br-Br
I2
I-I
Н – Н 436,0 кДж/моль
О= О 646,3 кДж/моль
N ≡N 945,3 кДж/моль
4,5 эВ
6,7 эВ
9,8 эВ
• Энергия связи (Ехс)
• Длина связи – расстояние между ядрами
атомов, образующих связь
• Угол связи
• Направленность – соединение атомов
между собой при образовании общих
электронных пар в определённых
направлениях.
• Насыщаемость – способность атомов
присоединять к себе определённое число других
атомов (ограничено валентными возможностями)
• Полярность связи – неравномерное
распределение электронной плотности между
атомами в молекуле.
Неспаренные электроны
Пара электронов, находящихся
на одной орбитали и вакантная орбиталь
Энергия разрыва химических связей в некоторых молекулах,
кДж/моль
Молекула
HF
HCl
HBr
HI
Энергия связи
568,5
431,6
366,1
298,3
F 9
0,058 (ков.)
Cl 17
0,099 (ков.)
Br 35
0,119
I 53
0,136
Атомные радиусы, нм
ковалентная связь - обобществление
электронов с образованием общих
электронных пар
Н● + ●Н
Н Н
_
++
_
+
Н● + ●Н
+
Н
Н
электронная
формула
+
Формы атомных орбиталей
Способы перекрывания атомных орбиталей
σ-связь
π-связь
Способы перекрывания атомных орбиталей
Вещество
Температура плавления,
oC
Температура кипения, oC
H2O
0,0
100,0
H2S
-85,5
-60,7
H2Se
-64,8
-41,5
H2Te
-49,0
-2,0
HF
-83,1
-19,5
HCl
-112,0
-84,9
HBr
-87,0
-66,8
HI
-50,9
-39,4
NaF
993
NaCl
800
NaBr
747
NaI
651
CO
-205
CaO
2850
Какая из перечисленных двухатомных молекул имеет наиболее
прочную связь?
NO
CO
N2
O2
Какая последовательность является
верной для характеристики энергии
связи в следующих молекулах:
(A) CO2 > CCl4 > N2 > CH4
(B) N2 > CO2 > CCl4 > CH4
(C) CO2 > N2 > CCl4 > CH4
(D) N2 > CO2 > CH4 > CCl4
Энергия разрыва химических связей в некоторых молекулах, кДж/моль
Молекула
∆H0298
H2
Li2
B2
C2
N2
O2
F2
Cl2
Br2
I2
HF
HCl
HBr
HI
NO
CO
436,0
101,7
278
605,0
945,3
498,4
159
239,2
201
151,1
568,5
431,6
366,1
298,3
632
1076,4
1076 кДж/моль
Формула
H2O
H2S
H2Se
H2Te
CO2
CS2
N2O
NO2
NO2–
O3
OF2
HCN
Углы между
связями
H-O-H
104,5
H-S-H
92
H-Se-H
91
H-Te-H
90,5
O-C-O
180
S-C-S
180
O-N-N
180
O-N-O
134
O-N-O
116
O-O-O
117
F-O-F
103
H-C-N
180
Формула
SO2
BF3
BCl3
BBr3
CO32–
P4
NH4+
NO3–
NH3
PH3
AsH3
SO3
SO32–
SO42–
ClO3–
ClO4–
Углы между связями
O-S-O
F-B-F
Cl-B-Cl
Br-B-Br
O-C-O
P-P-P
H-N-H
O-N-O
H-N-H
H-P-H
H-As-H
O-S-O
O-S-O
O-S-O
O-Cl-O
O-Cl-O
119
120
120
120
120
60
109
120
107
93
92
120
105
119
106
109
SP гибридизация
• форма молекулы – линейная
• углы между осями орбиталей равны
1800
SP2 гибридизация
SP2 гибридизация
• форма молекулы треугольная
• углы между осями орбиталей равны
1200
SP3 гибридизация
SP3 гибридизация
• форма молекулы – тетраэдр
• углы между осями орбиталей равны
1090 28/
Формула
H2O
H2S
H2Se
H2Te
CO2
CS2
N2O
NO2
NO2–
O3
OF2
HCN
Углы между
связями
H-O-H
104,5
H-S-H
92
H-Se-H
91
H-Te-H
90,5
O-C-O
180
S-C-S
180
O-N-N
180
O-N-O
134
O-N-O
116
O-O-O
117
F-O-F
103
H-C-N
180
Формула
SO2
BF3
BCl3
BBr3
CO32–
P4
NH4+
NO3–
NH3
PH3
AsH3
SO3
SO32–
SO42–
ClO3–
ClO4–
Углы между связями
O-S-O
F-B-F
Cl-B-Cl
Br-B-Br
O-C-O
P-P-P
H-N-H
O-N-O
H-N-H
H-P-H
H-As-H
O-S-O
O-S-O
O-S-O
O-Cl-O
O-Cl-O
119
120
120
120
120
60
109
120
107
93
92
120
105
119
106
109
Формула
H2O
H2S
H2Se
H2Te
CO2
CS2
N2O
NO2
NO2–
O3
OF2
HCN
Углы между
связями
H-O-H
104,5
H-S-H
92
H-Se-H
91
H-Te-H
90,5
O-C-O
180
S-C-S
180
O-N-N
180
O-N-O
134
O-N-O
116
O-O-O
117
F-O-F
103
H-C-N
180
Формула
SO2
BF3
BCl3
BBr3
CO32–
P4
NH4+
NO3–
NH3
PH3
AsH3
SO3
SO32–
SO42–
ClO3–
ClO4–
Углы между связями
O-S-O
F-B-F
Cl-B-Cl
Br-B-Br
O-C-O
P-P-P
H-N-H
O-N-O
H-N-H
H-P-H
H-As-H
O-S-O
O-S-O
O-S-O
O-Cl-O
O-Cl-O
119
120
120
120
120
60
109
120
107
93
92
120
105
119
106
109
Водородная связь
Для образования необходимо
наличие в одной молекуле связи
Н – сильно электроотрицательный
элемент (F,O,N)
Примеры: HF, H2O, CH3OH, NH3
Образование межмолекулярной
водородной связи.
Н
Н
Н



H  O:-    H+  O:-    H+ O:
Водородная связь
может быть и
внутримолекулярной.
В частности у белков
вторичная структура
поддерживается
водородными связями.