Образовательный портал. Образование / Химия / Свойства ионной связи. Тема: Ионная связь. Свойства веществ с ионной связью. Ионные кристаллические решетки. Вопросы и задания для самоконтроля

Свойства ионной связи. Тема: Ионная связь. Свойства веществ с ионной связью. Ионные кристаллические решетки. Вопросы и задания для самоконтроля

24.04.2019

Химическая связь в простых веществах (элементах) может быть металлической или ковалентной. В соединениях она может быть ионной или ковалентной. Однако, как было показано выше (см. рис. 2.11), чисто ионная или чисто ковалентная связь-это только предельные случаи. Поэтому делать какие-либо обобщения, касающиеся зависимости между типом химической связи, структурой и физическими свойствами, довольно рискованно. И все же существуют некоторые очевидные и важные закономерности, заслуживающие упоминания.

Ионные соединения, как правило, растворяются в веществах с полярными ковалентными связями, такими как вода. Большинство не растворяется в неполярных соединениях. Ковалентную связь. Хотя ионные и ковалентные связи, как правило, рассматриваются отдельно, между ними существует значительная серая зона. Хлористый бериллий, который, как можно ожидать, является ионным, на самом деле имеет значительный ковалентный характер.

В общем, хотя металлы имеют тенденцию образовывать ионные связи с большинством неметаллов, различия электроотрицательности между связующими элементами определяют степень ковалентности связи. Электроотрицательность для наших целей здесь может быть определена слабо как сродство атома к электронной паре в связи с другим атомом. Фтор является наиболее электроотрицательным элементом, которому присваивается безразмерная величина электроотрицательности цезия - наименее электроотрицательный нерадиоактивный элемент со значением.

Начнем с рассмотрения табл. 2.11, из которой видно, что металлы и ионные соединения существуют в виде кристаллов с каркасной решеткой из одинаковых химических связей. (Подробное обсуждение кристаллической структуры проводится в следующей главе.) Простые вещества (элементы) и соединения с ковалентным типом связи существуют в виде молекулярных кристаллов, где молекулы связаны между собой слабыми межмолекулярными силами, либо в виде каркасных ковалентных кристаллов, которые можно рассматривать как гигантские молекулы макромолекулы.

Чем меньше разность электроотрицательности, тем больше вероятность ковалентной связи. Аналогично, существует только определенная степень, в которой металлы, особенно переходные металлы, могут полностью потерять электроны. Например, тетраоксид рутения является очень ковалентным, хотя кислород намного более электроотрицателен, чем рутений, потому что даже кислород не может полностью поглотить все 8 электронов, которые рутений использует для связи. Не имея электроотрицательности для этого, кислород должен оседать на двойные ковалентные связи.

Не все простые вещества (элементы) и соединения имеют структуру одного из простейших типов, показанных в табл. 2.11. Например, графит существует в форме кристаллов, состоящих из слабо связанных слоев углеродных атомов. В пределах одного слоя атомы углерода связаны между собой прочными ковалентными связями, а соседние слои связаны друг с другом слабыми вандерваальсовыми силами. Другим примером является иодид кадмия. Он тоже имеет слоистую структуру, хотя связи между атомами в каждом слое имеют промежуточный характер между ионными и ковалентными.

С другой стороны, двуокись рутения, по большей части, является ионной, так как только 4 электрона должны быть связаны с склеиванием рутением. Оценка процента ионного связывания в зависимости от разницы электроотрицательности. Ионная связь представляет собой химическую связь, основанную на электростатическом притяжении положительно и отрицательно заряженных ионов.

Поскольку электростатическое поле распространяется равномерно во всех пространственных направлениях, образуются очень регулярные ионные решетки. Однако из-за различных ионных радиусов возникают различные ионные структуры: солевой раствор, хлорид цезия, цинковая обманка и структура флюорита, а также другие, названные в честь характерных представителей. Относительная устойчивость разных типов решетки за счет разных координационных геометрий и координационных чисел ионов отражается константами Маделунга; Они характерны для соответствующей структуры.

Обратимся теперь к различным физическим свойствам, которые определяются типом химической связи.

Физическое состояние вещества. Все металлические элементы, за исключением ртути, при комнатной температуре находятся в твердом состоянии. Неметаллические элементы при нормальных условиях находятся в твердом либо в газообразном состоянии, за единственным исключением: бром представляет собой жидкость.

Характерные свойства соединений с ионной связью

Высокая температура плавления и кипения, поскольку в кристаллах неориентированных сил сцепления образуется относительно стабильная связь по всему кристаллу. Жесткий и хрупкий: при попытке пластического деформирования кристалла он обычно разрушается, потому что одинаково заряженные ионы сжимаются вместе в кристалле, и связь, таким образом, растворяется. Кристаллическое образование в виде твердых ионных кристаллов часто бесцветное, так как валентные электроны обычно сильно связаны и могут возбуждаться только фотонами большей энергии, чем энергия видимого света. Соли диссоциируют в водном растворе в соответствующие им ионы; Ионные растворы растворяются в воде, но в очень различной степени. Например, хлорид натрия очень растворим в воде, а хлорид серебра почти нерастворим.

Проводящий в расплаве или в растворе.
Транспортировка заряда осуществляется ионами.
Они выгружаются на электродах, в результате чего соли разлагаются.
Поэтому назовем ионный проводник.

Таким образом, процесс серы, процесс ртути и солевой процесс, носителями которых могут быть разные вещества.

Ионные соединения при комнатной температуре находятся в твердом состоянии. Исключение составляют только минеральные кислоты, которые являются жидкостями. Однако они представляют собой ионные соединения не в чистом виде, а в растворе в полярных растворителях (см. ниже).

Простые вещества (элементы) и соединения с ковалентным типом связи, состоящие из простых молекул, существуют в газообразном, жидком либо твердом состояния; в последнем случае они образуют молекулярные кристаллы, для которых характерны невысокие температуры плавления

Базовый характер трех принципов

Если вы его сжигаете, это гора, которая горит, сера, дым ртути и что превращается в пепел - это соль. Парацельс: Опус Парамирум, Первая книга, гл. 2. Ниже представлен табличный обзор основных свойств трех принципов, которые - с некоторыми изменениями и расширениями - основаны на представлении химика и химического историка Джона Рида.

Однако такие однозначные задания, а именно распределение принципов тела, души и духа, должны приниматься с большой осторожностью и не оправдывать присущую им динамику. В зависимости от контекста и угла обзора требуются совершенно разные назначения. Парацельс, например, приписывает дух Меркурию и душу, опосредствующую тело и дух Сере.

Молекулы алмаза можно увидеть невооруженным глазом. Алмаз представляет собой гигантскую молекулу (макромолекулу). Он имеет кристаллическую структуру, в которой атомы углерода связаны между собой ковалентными связями в гигантский трехмерный каркас.

Простые вещества (элементы) и соединения с ковалентной связью, существующие в форме кристаллов с каркасной структурой, имеют очень высокую температуру плавления.

Материал как «сломанная форма», как «заполняющий материал формы», стоит на одном полюсе, форма как таковая стоит на другом Если у нас есть какой-либо разумный объект в пространстве перед нами, мы можем установить в нем полярность материи и формы, поскольку пространственный мир, который представляется в чувствах, не является жестким, но колеблется в форме и сущности, тогда должен быть третий принцип. опосредствование между полюсами и поддержание равновесия: это выражение «панта-реи» Гераклита, «все течет» или, если учесть направление потока, «решить» и «коагулу» спагического Физические состояния: твердые - жидкие - газообразные, термически - триарития, или, если мы называем алхимические обозначения для агрегатных состояний, алхимия Когда мы называем элементы, мы находим их снова: земля - вода - воздух, огонь.

Летучесть . Элементы и соединения с каркасной кристаллической структурой характеризуются высокими температурами плавления и кипения, а также большими энтальпиями плавления и испарения (табл. 2.11) . Поэтому они считаются нелетучими. При нормальных условиях они существуют в твердом состоянии. Простые молекулярные соединения летучи. Они имеют невысокие температуры плавления и кипения, а также небольшие энтальпии плавления и испарения. Как мы уже знаем, они могут существовать в газообразном, жидком либо твердом состояниях.

Вопросы и задания для самоконтроля

Чуть менее очевидны три-принципии в человеческих темпераментах; холерик и сангвиник - серный, флегматичный - ртутный, а меланхолия - физиологический раствор. Температуры соответствуют человеческим сокам, из которых древность, а позднее и средневековая медицина производили органы и системы органов. Если соотношение их смеси находится в равновесии, человек здоров; если он нарушен, человек болен.

Кровь и желтая желтая соответствуют сере, слизь соответствует ртути, а черная желчь соответствует Сал. Салинарский антипод сначала проявляет себя в теле, затем на ментальном уровне в памяти, в памяти, на ментальном уровне в воображении и на физическом уровне в нервно-сенсорной системе.

Твердость. Элементы и соединения с каркасной кристаллической структурой, как правило, обнаруживают большую твердость. Характерными свойствами металлов являются ковкость и тягучесть; это означает, что они поддаются расплющиванию в тонкие листы под ударами молота и могут вытягиваться в тонкую проволоку, если нх протягивают (волокут) через узкое отверстие. Ионные и молекулярные соединения, как правило, хрупкие.

В животном мире, в качестве представителей серного принципа, мы находим животных, которые сильно живут в метаболизме. Но корова - представитель. Для салинического принципа эти животные являются репрезентативными, которые имеют самое сильное выражение в нервно-сенсорной системе. Хорошим примером является орел. И для животных, которые сильно выражали принцип меркуриона, лев может служить примером, поскольку он очень сильно живет в ритмической системе.

Спустившись на растение, мы обнаруживаем триатрий в тройной структуре растения побегов: корень, росток, состоящий из стебля и листьев, цветов, фруктов и семян. Если кто-то сопоставляет трехчленного человека и трехстороннего растения, когда они стоят на земле, можно сказать: Человек - это обратное растение.

Окраска . Металлы имеют серовато-черную или коричневато-желтую окраску. Ионы в большинстве случаев бесцветны, но некоторые из них имеют вполне определенную окраску . Например, манганат(\Т1)-анион MnO4 имеет фиолетовую окраску. Катионы переходных металлов чаще всего окрашены. Окраска солей зависит от электронного взаимодействия между катионом и анионом. Соль может иметь окраску, даже если она содержит бесцветный анион. Хорошим примером этого являются соли двухвалентной меди. Они имеют самую разнообразную окраску, несмотря на то что анион в каждом случае бесцветен (табл. 2.12).

У нас есть вещества, которые могут быть отнесены к твердому элементу при комнатной температуре: кварц, поваренная соль, но также сахароза может рассматриваться как представитель. Затем мы имеем вещества, которые являются жидкими при комнатной температуре: для этой цели можно подсчитать ртуть, воду, а также спирт. В-третьих, у нас есть вещества, которые являются летучими, газообразными при комнатной температуре, легко испаряются, рыскают или горят.

К ним относятся сера, фосфор, а также эфирные масла. Поэтому золото первоначально должно рассматриваться как физиологическое вещество. Тем не менее, он также несет в себе два других принципа, и он зависит только от соответствующего лечения, фармацевтического процесса, от выведения серного или ртутного принципа из солевого золота. Мы хотели бы продемонстрировать это с помощью вещества золота для фармацевтического процесса - потенцирования. Ионные и ковалентные ионные соединения обладают следующими физическими свойствами:.    .

Ковалентные соединения (в том числе и элементные) могут быть окрашенными либо бесцветными . Например, вода и аммиак бесцветны, а диоксид азота имеет коричневую окраску. Все галогены имеют окраску. Органические соединения окрашены главным образом только в том случае, если они содержат хромофор.

Они твердые с высокими температурами плавления. Они растворимы в полярных растворителях. Однако они обладают низкой растворимостью в неполярных растворителях. Расплавленные и в водном растворе проводят электрический ток. Они получены из элементов с различной электроотрицательностью. Ковалентные соединения обладают следующими свойствами. Многие ковалентные соединения представляют собой газы и жидкости. Твердые частицы имеют относительно низкие температуры плавления. Они обладают значительной растворимостью в неполярных растворителях.

Электропроводность и сопротивление. Все металлы как в твердом, так и в жидком состоянии являются хорошими проводниками электричества. Твердые ионные соединения плохо проводят электрический ток. Однако в расплавленном состоянии или в водных растворах, вследствие того что их кристаллическая решетка разрушена и ионы могут перемещаться свободно, ионные соединения становятся хорошими проводниками электричества. Их называют электролитами, поскольку при пропускании электрического тока они подвергаются химическому разложению - электролизу (подробнее об этом см. в гл. 10). Ковалентные соединения не являются проводниками, хотя, реагируя с водой, некоторые из них образуют электролиты. Примерами подобных соединений являются хлороводород HCl и аммиак NH3. Как обычно, имеются и исключения. Например, графит является хорошим проводником электричества, хотя представляет собой ковалентное соединение. Такая особенность графита объясняется его слоистой структурой (подробнее об этом см. в следующей главе).

Представляет низкую растворимость в растворителях. полярная. Они не имеют электропроводности в жидкой фазе. Они образованы элементами с подобными электроотрицательностями. В целом. да, они ведут его. в отличие от ионики. когда они это делают  В безводном состоянии они не проводят электрический ток. Ионные соединения обладают следующими свойствами:  При комнатной температуре они представляют собой кристаллические твердые вещества. из-за характера ссылки. жесткий и хрупкий.  Они имеют высокие температуры плавления.

Пример. Кристаллы хлорида натрия. Когда образуется ионное соединение. но когда они нагреваются до состояния слияния.  Ковалентные соединения. элемент, который обладает большей электроотрицательностью, будет пытаться удалять электроны с другой с меньшей электроотрицательностью и станет анионом и катионом. Ионное соединение.

Электрическое сопротивление металла зависит от нескольких факторов-его природы, температуры, а также от длины и поперечного сечения проводника. Рассмотрим эти факторы подробнее.

Природа металла . Сопротивление электрическому току, по-видимому, обусловлено колебаниями ионов металла относительно их равновесных положений в кристаллической решетке. Эти колебания затрудняют движение электронов, что и вызывает сопротивление электрическому току.

Ионное соединение представляет собой химическое соединение, образованное двумя веществами со значительной разницей в их электроотрицательности.  Многие ионные соединения растворяются в очень полярных растворителях. Для его представления используется минимальная формула.

Ионные вещества образуют кристаллические сети в твердом состоянии из-за того, как размещаются молекулы соединения. Свойства: они могут находиться в жидком или газообразном состоянии, хотя они также могут быть твердыми. Они растворимы в неполярных растворителях. Неметаллы разделяют электроны. Они плохие проводники тепла и электричества. поэтому его температура плавления и кипения невелика.

Температура металла . По мере повышения температуры колебания ионов в кристаллической решетке металла усиливаются. Поэтому сопротивление металлов увеличивается с повышением температуры. Отсюда следует, что металлы являются тем лучшими проводниками, чем ниже температура.

Длина металлического проводника и площадь его поперечного сечения. Зависимость электрического сопротивления от этих факторов подробно рассмотрена в гл. 10.

Один из них будет более электроотрицательным, чем другой. Для генерирования ковалентной связи необходимо, чтобы разница в электроотрицательности между атомами была меньше, чем увеличение поляризации с уменьшением размера и с увеличением состояния. они соединяются через свои электроны на последней орбите. Это также зависит от поляризационной силы катиона и поляризуемости аниона. Эти связи могут быть представлены небольшой линией между атомами. Молекулы друг с другом практически не привлекают. когда атомы одного и того же неметаллического элемента соединяются ковалентно. называемой молекулярной орбиталью.

Растворимость . Металлы не растворяются ни в полярных, ни в неполярных растворителях. Однако они растворимы в жидких металлах. Ионные соединения растворяются в полярных растворителях, подобных воде, но не растворяются в неполярных растворителях, как, например, тетрахлорометан CCl4. Когда ионные соединения растворяются в полярных растворителях, например в воде, происходит разрушение их кристаллической решетки и сольватация ионов молекулами растворителя (рис. 2.24). Это означает, что молекулы полярного растворителя определенным образом ориентируются вокруг ионов. Молекулярные соединения с каркасной структурой нерастворимы ни в каких растворителях. Молекулярные соединения, как правило, не растворяются в полярных растворителях, но растворяются в неполярных растворителях.

Связь, возникшая между атомами с резко выраженными противоположными свойствами (типичным металлом и типичным неметаллом), между которыми возникают силы электростатического притяжения, называется электровалентной, или ионной связью . Соединения, образовавшиеся путем притяжения ионов, называются гетерополярными, или ионными . (FrF – самое типичное ионное соединение, NaCl). Образование таких соединений получается из атомов, резко отличающихся по значению электроотрицательности, в результате перехода электронов от атомов одних элементов к другим. Ионные соединения возникают между элементами I и II групп с элементами главных подгрупп VI и VII групп. Типичные металлы имеют на внешнем энергетическом уровне не более 3-х электронов, которые они отдают, превращаясь в положительно заряженные катионы, а типичные неметаллы, имеющие 6–7 электронов на внешнем валентном уровне, принимают недостающие электроны, превращаясь в отрицательно заряженные катионы, т. е. электронные оболочки соединяющихся элементов превращаются в электронную оболочку (завершенный уровень) благородных газов. Вещества с ионной связью имеют кристаллическую решетку, твердые, являются электролитами, с высокими температурами кипения и плавления, при растворении в воде или плавлении проявляют свойства сильных электролитов. Ионная связь – производная ковалентной связи в результате односторонней поляризации общей электронной пары, переходящей во владение одного из соединяющихся атомов.

Одностороннюю поляризацию осуществляет атом хлора, обладающего ярко выраженными неметаллическими свойствами. Электроны переходят от атома натрия, имеющего типичные металлические свойства, к атому хлора. В результате к атому хлора смещается общее электронное облако. Ионная связь – высшая степень ковалентной неполярной связи. Ко-валентная полярная связь является промежуточной формой между ионной и ковалентной неполярной связью. Природа образования ко-валентной и ионной связи едина, принципиальных отличий не существует. Различие состоит в степени поляризации. Ионной связи характерны ненасыщаемость – каждый ион, взаимодействуя с противоположным во всех направлениях, не компенсирует силовые поля, и ненаправленность – любой ион в любом направлении способен притягивать к себе ион противоположного заряда. В результате этих свойств ионные соединения представляют собой твердые тела с ионной кристаллической решеткой. 100 %-ной ионной связи не существует. Существует степень или доля ионности связи – в соединении СsF ионная связь имеет долю 89 %.

12. Водородная связь

В 80-х годах XIX в. М.А. Ильинский и Н.Н. Бекетов установили, что атом водорода, соединенный с атомом фтора, кислорода или азота, способен образовывать еще одну дополнительную связь – то есть некоторые водородосодер-жащие группы атомов образуют химическую связь, электроотрицательные атомы которой входят в состав молекулы. Этот вид связи получил название водородная связь .

Водородная связь – взаимодействие между двумя электроотрицательными атомами одной или нескольких разных молекул при помощи атома водорода: А-Н...В (чертой обозначена ковалентная связь, тремя точками – водородная связь).

Для водородной связи характерно электростатическое притяжение водорода (несущего положительный заряд?+) к атому электроотрицательного элемента, имеющего отрицательный заряд?-. Чаще всего она слабее ковалентной, но сильнее обычного притяжения молекул друг к другу в твердых и жидких веществах.

Водородная связь отличается от межмолекулярных взаимодействий тем, что обладает свойствами направленности и насыщаемости.

Водородная связь считается разновидностью ковалентной химической связи. Описывается при помощи метода молекулярных орбита-лей в виде трехцентровой двухэлектронной связи.

Признак наличия водородной связи – расстояние между атомом водорода и другим атомом, ее образующим, меньше, чем общая сумма радиусов этих атомов.

Чаще встречаются несимметричные водородные связи (расстояние Н...В>А-В ), редко – симметричные (HF ).

Угол между атомами А-Н...В ~180o.

Водородная связь присутствует во многих химических соединениях. Образуется между наиболее электроотрицательными элементами (фтор, азот, кислород), реже – в некоторых других (хлор, сера).

Наиболее прочные водородные связи имеются в воде, фтороводороде, кислородсодержащих неорганических кислотах, карбоновых кислотах, фенолах, спиртах, аммиаке, аминах.

При кристаллизации водородные связи сохраняются.

Кристаллические решетки водородных связей:

1) цепи (метанол);

2) плоские двухмерные слои (борная кислота);

3) пространственные трехмерные сетки (лед).

Внутримолекулярная водородная связь – водородная связь, объединяющая части одной молекулы.

Межмолекулярная водородная связь – водородная связь, образующаяся между атомом водорода одной молекулы и атомом неметалла другой молекулы.

Материалы по теме:

Карта сайта