Зависимост на свойствата от структурата. Характеристики на химичните връзки. Зависимостта на свойствата на веществата от техния състав и структура. Различни позиции на функционални групи

Лекция 7 Зависимост на свойствата на веществата от техния строеж. Химическа връзка. Основните видове химични връзки. Разглеждани въпроси: 1. Нива на организация на субстанцията. Йерархия на структурата. 2. Вещества с молекулярна и немолекулна структура. 3. Разнообразие химични структури. 4. Причини за възникване на химична връзка. 5. Ковалентна връзка: механизми на образуване, начини на припокриване на атомните орбитали, полярност, диполен момент на молекулата. 6. Йонна връзка. 7. Сравнение на ковалентни полярни и йонни връзки. 8. Сравнение на свойствата на веществата с ковалентни полярни и йонни връзки. 9. Метална връзка. 10. Междумолекулни взаимодействия.

Вещество (над 70 милиона) Какво трябва да знаете за всяко вещество? 1. 2. 3. 4. 5. Формула (от какво се състои) Структура (как работи) Физични свойства Химични свойства Методи на производство (лабораторни и индустриални) 6. Практическо приложение

Йерархията на структурата на материята Всички вещества са изградени от атоми, но не всички от тях са изградени от молекули. Атом Молекула За всички вещества Само за вещества с молекулярна структура Нанониво За всички вещества Обемно (макро) ниво За всички вещества Всички 4 нива са обект на изучаване на химията

Вещества Молекулна структура Немолекулна структура Състои се от молекули Състои се от атоми или йони H 2 O, CO 2, HNO 3, C 60, почти всички орг. вещества Диамант, графит, Si. O 2, метали, соли Формулата отразява състава на молекулата Формулата отразява състава на формулната единица

Вещества Силициев диоксид Формула единица Si. O 2 Минералогическият музей на Ферсман се намира близо до входа на градината Нескучен. Адрес: Москва, Ленински проспект, 18, сграда 2.

Разнообразие от химични структури. пропелан C 5 H 6 коронен (супербензен) C 24 H 12 кавитанд C 36 H 32 O 8

Молекулата е стабилна система, състояща се от няколко атомни ядра и електрони. Атомите се комбинират в молекули чрез образуване на химични връзки. Основната движеща сила за образуването на молекула от атоми е намаляването на общата енергия. Молекулите имат геометрична форма, характеризираща се с разстояния между ядрата и ъгли между връзките.

Основни видове химична връзка: 1. Йонна 2. Ковалентна 3. Метална Основни междумолекулни взаимодействия: 1. Водородни връзки 2. Ван дер Ваалсови връзки

Йонна връзка Ако връзката се образува от атоми с рязко различни стойности на електроотрицателност (ΔEER ≥ 1,7), общата електронна двойка е почти напълно изместена към по-електроотрицателния атом. Na Cl OEO 0,9 3,16 ∆ 2,26 +Na анион: Cl. Катион Химическата връзка между йони, която възниква поради тяхното електростатично привличане, се нарича йонна.

Йонна връзка Потенциалът на Кулон е сферично симетричен, насочен във всички посоки, така че йонната връзка не е насочена. Потенциалът на Кулон няма ограничения за броя на добавените противойони - следователно йонната връзка е ненаситена.

Йонни връзки Съединенията с йонни връзки са твърди, силно разтворими в полярни разтворители и имат високи точки на топене и кипене.

Крива I на йонна връзка: привличане на йони, ако са точкови. Крива II: отблъскване на ядра в случай на силно сближаване на йони. Крива III: минималната енергия E 0 на кривата съответства на равновесното състояние на йонната двойка, при което силите на привличане на електрони към ядрата се компенсират от силите на отблъскване на ядрата помежду си на разстояние r 0,

Химично свързване в молекулите Химическото свързване в молекулите може да бъде описано чрез два метода: - метод на валентните връзки, MVS - метод на молекулни орбитали, MMO

Методът на валентните връзки Теория на Хайтлер-Лондон Основните положения на метода VS: 1. Връзката се образува от два електрона с противоположни спинове, докато вълновите функции се припокриват и електронната плътност между ядрата се увеличава. 2. Връзката е локализирана в посока на максимално припокриване на Ψ-функциите на електроните. Колкото по-силно е припокриването, толкова по-силна е връзката.

Образуване на водородна молекула: H + H → H: H Когато два атома се приближават един към друг, възникват сили на привличане и отблъскване: 1) привличане: „електрон-ядро“ на съседни атоми; 2) отблъскване: "ядро-ядро", "електрон-електрон" на съседни атоми.

Химическа връзка, осъществявана от споделени електронни двойки, се нарича ковалентна връзка. Общата електронна двойка може да се образува по два начина: 1) в резултат на обединението на два несдвоени електрона: 2) в резултат на социализацията на несподелена електронна двойка на един атом (донор) и празна орбитала на друг ( акцептор). Два механизма на образуване ковалентна връзка: обмен и донор-акцептор.

Начини за припокриване на атомни орбитали по време на образуването на ковалентна връзка Ако образуването на максимална електронна плътност на връзката се извършва по линия, свързваща центровете на атомите (ядрата), тогава такова припокриване се нарича σ-връзка:

Начини за припокриване на атомни орбитали по време на образуването на ковалентна връзка Ако образуването на максимална електронна плътност на връзката се случва от двете страни на линията, свързваща центровете на атомите (ядрото), тогава такова припокриване се нарича π-връзка:

Полярна и неполярна ковалентна връзка 1) Ако връзката се образува от еднакви атоми, облакът от двуелектронна връзка се разпределя в пространството симетрично между техните ядра - такава връзка се нарича неполярна: H 2, Cl 2, N 2 2) ако връзката се образува от различни атоми, облакът на връзката се измества към страната на по-електроотрицателен атом - такава връзка се нарича полярна: HCl, NH 3, CO 2.

Полярна ковалентна връзка Диполен момент на връзка Дипол H+δCl-δ или H+0, 18 Cl-0, 18 +δ -δ Където ±δ е ефективният заряд на атома, частта от абсолютния заряд на електрона. Да не се бърка със степента на окисление! l Продуктът от ефективния заряд и дължината на дипола се нарича електрически момент на дипола: μ = δl Това е векторна величина: тя е насочена от положителен заряд към отрицателен.

Полярна ковалентна връзка Диполният момент на една молекула е равен на сумата от векторите на диполния момент на връзката, като се вземат предвид несподелените електронни двойки. Единицата за диполен момент е Дебай: 1 D = 3,3 10 -30 C m.

Полярна ковалентна връзка Диполен момент на молекула В произведението μ = δl двете величини са противоположно насочени. Ето защо е необходимо внимателно да се следи причината за промяната на μ. Например, Cs. F Cs. Cl 24 31 δ „изгубен“ l Cs. I HF HCl HBr HI 37 5, 73 3, 24 2, 97 1, 14 обратно

Полярна ковалентна връзка Диполен момент на молекула Може ли една молекула да бъде неполярна, ако всички връзки в нея са полярни? Молекулите от тип АВ винаги са полярни. Молекулите от тип AB 2 могат да бъдат както полярни, така и неполярни. . . H 2 O OH CO 2 μ>0 H O C μ \u003d 0 O

Полярна ковалентна връзка Молекулите, състоящи се от три или повече атома (AB 2, AB 3, AB 4, AB 5, AB 6), могат да бъдат неполярни, ако са симетрични. Какъв е ефектът от диполния момент на молекулата? Има междумолекулни взаимодействия и следователно плътността на веществото, t ° топене и t ° кипене се увеличават.

Сравнение на йонни и ковалентни полярни връзки Общи: образуване на обща електронна двойка. Разлика: степента на изместване на общата електронна двойка (поляризация на връзката). Йонната връзка трябва да се разглежда като краен случай на ковалентна полярна връзка.

Сравнение на характеристиките на йонните и ковалентните полярни връзки Ковалентна връзка: наситена и насочена Насищане (максимална валентност) - определя се от способността на атома да образува ограничен брой връзки (като се вземат предвид и двата механизма на образуване). Посоката на връзката определя ъгъла на връзката, който зависи от вида на хибридизацията на орбиталите на централния атом. Йонна връзка: ненаситена и ненасочена.

Сравнение на характеристиките на йонните и ковалентните полярни връзки Насочеността на връзката се определя от ъглите на връзката. Валентните ъгли се определят експериментално или се прогнозират въз основа на теорията на Л. Полинг за хибридизация на атомните орбитали или теорията на Гилеспи. Повече за това в семинарите.

Сравнение на свойствата на веществата с йонни и ковалентни връзки Ковалентни връзки Атомни кристали Между атомите в самия кристал Висока твърдост висока точка на топене, точка на кипене лоша топлинна и електрическа проводимост Молекулярни кристали Между атоми в молекула Умерена мекота доста ниска точка на топене, tºкипене лоша термична и електропроводимост Неразтворим във вода

Сравнение на свойствата на веществата с йонни и ковалентни връзки Атомен ковалентен кристал Точка на топене ≈ 3700 °C

Сравнение на свойствата на веществата с йонни и ковалентни връзки Йонни връзки между йони в кристал Твърдост и крехкост Висока точка на топене Лоша термична и електрическа проводимост Разтворим във вода

Металната връзка се осъществява от електрони, принадлежащи на всички атоми едновременно. Електронната плътност е делокализиран "електронен газ". Характерен метален блясък Пластичност Ковкост Висока термична и електрическа проводимост Точките на топене са много променливи.

Междумолекулни връзки. 1. Водородна връзка Привличане между водородния атом (+) на една молекула и F, O, N (–) атом на друга молекула Полимер (HF)n Димер на оцетна киселина Водородните връзки са слаби поотделно, но колективно силни

Междумолекулни връзки. 5. Ван дер Ваалсови връзки Дори и да няма водородни връзки между молекулите, молекулите винаги се привличат една към друга. Привличането между молекулните диполи се нарича ван дер Ваалсова връзка. В-д-в атракцияколкото по-силен, толкова повече: 1) полярност; 2) размер на молекулите. Пример: метан (CH 4) - газ, бензен (C 6 H 6) - течност Един от най- слаб в-д-ввръзки - между молекулите Н 2 (т.т. - 259 o. C, т.т. - 253 o. C). Взаимодействието между молекулите е многократно по-слабо от връзката между атомите: Ekov (Cl-Cl) = 244 k.J / mol, Evdv (Cl 2 - Cl 2) = 25 k.J / mol, но осигурява съществуването на течно и твърдо състояние на материята

В лекцията са използвани материали на професора от Химическия факултет на Московския държавен университет. Ломоносов Еремин Вадим Владимирович Благодаря ви за вниманието!

Тест A6 Вещества с молекулярна и немолекулна структура. Тип кристална решетка. Зависимостта на свойствата на веществата от техния състав и структура. 1. Кристалната решетка на калциевия хлорид 1) йонна 2) молекулярна 3) метална 4) атомна 2. Молекулната структура има 1) живак 2) бром 3) натриев хидроксид 4) калиев сулфат 3. Атомът е структурна частица в кристална решетка 1) метан 2 ) водород 3) кислород 4) силиций 4. Веществата, които имат твърдост, нетопимост, добра разтворимост във вода, като правило имат кристална решетка: 1) молекулярна 2) атомна 3) йонна 4) метална 5 Молекулярната кристална решетка има 1) HBr 2) K2O 3) BaO 4) KCl 6. Вещества с атомна кристална решетка 1) много твърди и огнеупорни 2) крехки и топими 3) провеждат електричество в разтвори 4) провеждат електрически ток в стопилки. 7. Молекулярната кристална решетка има 1) Ca3P2 2) CO2 3) SO2 4) AlF3 8. Всяко от веществата, разположени в серията 1) натрий, натриев хлорид, натриев хидрид 2) калций, калциев оксид, калциев карбонат 3 има йонна кристална решетка ) натриев бромид, калиев сулфат, железен (II) хлорид 4) магнезиев фосфат, калиев хлорид, фосфорен (V) оксид 9. Кристалната решетка на графита 1) йонна 2) молекулярна 3) атомна 4) метална 10. Вещества с твърдост, огнеупорност, добра разтворимост във вода, като правило, те имат кристална решетка 1) молекулярна 2) йонна 3) атомна 4) метална 11. Молекулярната кристална решетка има 1) силиций 2) въглероден оксид (IV) 3) силициев диоксид 4) амониев нитрат 12. Кристалната решетка на халогените 1) атомна 2) йонна 3) молекулярна 4) метална 13. Веществата с атомна кристална решетка включват 1) натрий, флуор, серен оксид (IV) 2) олово, азотен киселина, магнезиев оксид 3) бор, диамант, силициев карбид 4) калиев хлорид, бял фосфор, йод 14. Молекулната структура има 1) цинк 2) бариев нитрат 3) калиев хидроксид 4) решетка на бромоводород 1) метална 2) молекулярна 3 ) атомни 4) йонни 16. Йоните са структурни частици на 1) кислород 2) вода 3) въглероден оксид (IV) 4) натриев хлорид 17. Всички неметали от групата 1) въглерод, бор, силиций 3) кислород, сяра , азот 2) флуор, бром, йод 4) хлор, фосфор, селен 18. Кристална структура, подобна на структурата на диаманта, има 1) силициев диоксид 2) натриев оксид 3) въглероден оксид (II) 4) бял фосфор P4 19. An атомът е структурна частица в кристалната решетка на 1) метан 2) водород 3) кислород 4) силиций 20. Всяко от двете вещества има молекулна кристална решетка 1) графит и диамант 2) силиций и йод 3) хлор и въглероден окис (IV ) 4) бариев хлорид и бариев оксид 21. Всяко от двете вещества има атомна кристална решетка 1) силициев оксид (IV) и въглероден оксид (IV) 2) графит и силиций 3) калиев хлорид и натриев флуорид 4) хлор и йод 22. Молекулната структура има 1) натрий 2) фруктоза 3) натриев фосфат 4) натриев оксид 23. Молекулната кристална решетка е характерна за всяко от веществата, разположени в серията 1) калиев хлорид, азот, метан 2) йод , въглероден диоксид, озон 3) алуминий, бром, диамант 4) водород, магнезиев сулфат, железен оксид (III) 24. Силициевият оксид е огнеупорен, неразтворим във вода. Неговата кристална решетка е 1) атомна 2) молекулярна 3) йонна 4) метална 25. В зависимост от естеството на частиците, които образуват кристала, и от естеството на силите на взаимодействие между тях се разграничават четири вида кристални решетки: 1) йонна, атомна, молекулярна и метална 2) йонна, ковалентна, атомна и молекулярна 3) метална, ковалентна, атомна и молекулярна 4) йонна, кубична, триъгълна и слоеста 26. Кристалната решетка на леда: 1) атомна 2) молекулярна 3) йонно 4) метално твърдо състояние има молекулна кристална решетка. 1) графит 2) натрий 3) натриев хидроксид 4) водород 28. Посочете веществото, което в твърдо състояние има атомна кристална решетка: металната кристална решетка се характеризира с висока ... 1) разтворимост във вода 2) електроотрицателност на атомите 3) летливост 4) електропроводимост 30. Кристалното вещество е изградено от Na + и OH- частици. Към какъв тип кристална решетка принадлежи това вещество? 1) атомна 2) молекулярна 3) йонна 4) метална 31. Всяко от двете вещества има немолекулен строеж: 1) S8 и O2 2) Fe и NaCl 3) CO и Mg 4) Na2CO3 и I2 32. Веществото от молекулярната структура е 1) озон 2) бариев оксид 3) графит 4) калиев сулфид 33. Атомната кристална решетка на просто вещество: 1) диамант 2) мед 3) флуор 4) калай 34. Твърдението, че една молекула е структурна частица на дадено вещество е вярно само за 1) диамант 2) натриев хлорид 3) силиций 4) азот 35. 1) вода 2) натриев флуорид 3) сребро 4) бром има йонна кристална решетка 36. Прости вещества, които имат същият тип кристална решетка се образува от елементи 1) с малки периоди 3 ) вторични подгрупи 2) главни подгрупи 4) големи периоди 37. Кристална структура, подобна на структурата на диаманта, има: 1) силициев диоксид SiO2 2) натриев оксид Na2O 3 ) въглероден оксид (II) CO 4) бял фосфор Р4 38. Фосфинът РН3 е газ. Кристалната му решетка е 1) атомна 2) молекулярна 3) йонна 4) метална 39. Кристалите са съставени от молекули. 1) захар 2) сол 3) диамант 4) сребро 40. Противоположно заредените йони изграждат кристали от 1) захар 2) натриев хидроксид 3) диамант 4) сребро 41. Какви частици образуват кристал на натриев нитрат? 1) Na, N и O атоми 3) Na+, NO3+ 5+ йони 22) Na, N, O йони 4) NaNO3 молекули 42. Оценявайте правилността на преценките за връзката между структурата и свойствата на дадено вещество. А. Сред веществата от молекулярната структура има газообразни, течни и твърди при нормални условия. B. Веществата с атомна кристална решетка са твърди при нормални условия. 1) само A е правилно 2) само B е правилно 3) и двете преценки са верни 4) и двете преценки са неправилни 43. Оценете правилността на преценките за връзката между структурата и свойствата на дадено вещество: B. Всички твърди вещества имат немолекулна структура 1) само A е вярно 2) само B е вярно 3) и двете преценки са верни 4) и двете преценки са неправилни 44. Кое от следните твърдения е вярно: A. Вещества с молекулярна решетка имат ниски температуритопене и ниска електропроводимост. Б. Веществата с атомна решетка са пластични и имат висока електропроводимост. 1) само А е вярно 2) само Б е вярно 3) и двете преценки са верни 4) и двете преценки са неверни 45. Установете съответствие между веществото и вида на неговата кристална решетка. ВЕЩЕСТВО ТИП КРИСТАЛНА РЕШЕТКА 1) готварска сол A) молекулярна 2) сребърна B) йонна 3) въглероден двуокисВ) атомен 4) графит Г) метален 5) глюкоза 46. Установете съответствие между вида на кристалната решетка и свойствата на веществата. ТИП КРИСТАЛНИ СВОЙСТВА НА РЕШЕТЪЧНИТЕ ВЕЩЕСТВА А) йонни 1) твърди, огнеупорни, не се разтварят във вода Б) метални 2) крехки, стопими, не провеждат електрически ток В) атомни 3) пластмасови, имат различни точки на топене, провеждат електрически ток Г) молекулен 4 ) твърд, огнеупорен, лесно разтворим във вода 47. Посочете серия, характеризираща се с намаляване на дължината на химичната връзка 1) SiCl4, MgCl2, AlCl3, NaCl 2) NaCl, MgCl2, SiCl4, AlCl3 3) NaCl , SiCl4, MgCl2, AlCl3 4) NaCl, MgCl2, AlCl3, SiCl4 48. Оценявайте правилността на преценките за връзката между структурата и свойствата на дадено вещество. А. Ако има силна химическа връзка между частиците в кристал, тогава веществото се изпарява лесно. B. Всички газове имат молекулярна структура. 1) само А е вярно 2) само Б е вярно 3) и двете преценки са правилни 4) и двете преценки са грешни

Зависимост на свойствата на веществата от структурата на молекулите

Урок по отворени мисли

цели. Образователни - за консолидиране и задълбочаване на знанията на учениците за теорията на химическата структура, нейните основни положения.
Образователни- да насърчава формирането на причинно-следствени връзки и връзки.
Образователни- развитие на мисловни умения, способност за прехвърляне на знания и умения в нови ситуации.
Оборудване и реактиви.Комплект модели с топка и пръчка; проби от естествен и синтетичен каучук, диетилов етер, бутанол, етанол, фенол, литий, натрий, разтвор на лакмус, бромна вода, мравчена и оцетна киселина.
Мото."Всяко вещество - от най-простото до най-сложното - има три различни, но взаимосвързани страни - свойство, състав, структура"(В.М. Кедров).

ПО ВРЕМЕ НА ЗАНЯТИЯТА

Какво се разбира под понятието пристрастяване? (За да получите мнението на учениците).
Напишете определението на дъската: „Пристрастяването е
1) връзката на едно явление с друго като следствие от причина;
2) подчинение на другите при липса на независимост, свобода ”(речник на S.I. Ozhegov).

Заедно определяме целите на урока, съставяйки диаграма:

Мотивационно-ориентационен блок

Интелектуална загрявка

Определете верността на твърденията по-долу и подкрепете отговорите си с примери.

Теорията за химическата структура е открита от Д. И. Менделеев.
Отговор. А. М. Бутлеров, 1861 г

Валентността на въглерода в органичните съединения може да бъде II и IV.
Отговор. Валентността на въглерода най-често е IV.

Атомите, които образуват молекулите на органичните вещества, са свързани произволно, без оглед на валентността.
Отговор. Атомите в молекулите са свързани в определена последователност според тяхната валентност.

Свойствата на веществата не зависят от структурата на молекулите.
Отговор. Бутлеров в теорията на химическата структура твърди, че свойствата на органичните съединения се определят от състава и структурата на техните молекули.

Оперативно-изпълнителен блок

Коефициент на пространствена структура

Какво знаете за пространствената структура на молекулите на алканите и алкените?
Отговор. В алканите всеки въглерод има четири съседни атома, които са разположени във върховете на тетраедъра. Самият въглерод е в центъра на тетраедъра. Тип хибридизация на въглероден атом - sp 3, ъглите между връзките (Н–С–С, Н–С–Н, С–С–С) - 109°28". Структурата на въглеродната верига е зигзагообразна.
В алкените два въглеродни атома, свързани с двойна връзка, и четири атома, прикрепени към тях с единични връзки, са в една и съща равнина. Тип хибридизация на атомите - sp 2, ъгли между връзките (Н–С=С, C–С=С) - 120°.

Спомнете си разликата между пространствената структура на молекулите на естествения каучук и синтетичния каучук.
Отговор. Естественият каучук, линеен полимер на изопрен, има структурата цис-1,4-полиизопрен. Синтетичният каучук може да има структура транс-1,4-полиизопрен.

Еднаква ли е еластичността на тези гуми?
Отговор. Цисформата е по-гъвкава от трансформацията. Молекулите на естествения каучук са по-дълги и по-еластично усукани (първо на спирала, а след това на топка) от молекулите на синтетичния каучук.

Нишестето (C 5 H 10 O 5) m е бял аморфен прах, а целулозата (C 5 H 10 O 5) n е влакнесто вещество.
Каква е причината за тази разлика?
Отговор. Нишестето е полимер на глюкозата, докато целулозата е полимер на глюкозата.

Дали са Химични свойстванишесте и целулоза?
Отговор. Нишесте + I 2 син разтвор,
целулоза + HNO 3 нитроцелулоза.

Заключение. Както физичните, така и химичните свойства зависят от пространствената структура.

Фактор на химичната структура

Каква е основната идея на теорията за химическата структура?
Отговор. Химическа структураотразява зависимостта на свойствата на веществата от реда на свързване на атомите и тяхното взаимодействие.

Определете какво е общото между веществата:

Отговор. Съединение.

Сравнете физичните свойства на тези вещества. Каква виждате като причина за тази разлика?
Въз основа на разпределението на електронната плътност на химическа връзка, определете коя молекула е по-полярна? С какво е свързано?
Отговор. – OH водородна връзка.

Демо експеримент

Заключение. Реактивността на алкохола се определя от взаимното влияние на атомите в молекулата.

Фактор електронна структура

Каква е същността на взаимното влияние на атомите?
Отговор. Взаимното влияние се състои във взаимодействието електронни структуриатоми, което води до изместване на електронната плътност на химичните връзки.

Лабораторна работа

Учител. На вашите маси има комплекти за лабораторна работа. Изпълнете задачата и докажете експериментално зависимостта на свойствата на веществата от електронния строеж. Работете по двойки. Спазвайте стриктно правилата за безопасност.
Вариант I. Проведете изследване на химичните свойства на етанола и фенола. Докажете зависимостта на тяхната реактивност от електронната структура. Използвайте реактиви - метален литий и бромна вода. Напишете уравнения възможни реакции. Покажете изместването на електронната плътност на химичната връзка в молекулите.
Вариант II. Обяснете същността на взаимното влияние на карбоксилната група -COOH и заместителя при карбонилния въглерод в молекулите на карбоксилните киселини. Помислете за примера на мравчена и оцетна киселина. Използвайте разтвор на лакмус и литий. Напишете уравнения на реакцията. Покажете изместването на електронната плътност на химичната връзка в молекулите.

Заключение. Химичните свойства зависят от взаимното влияние на атомите.

Окончателен контрол на знанията

Учител. Нека обобщим нашия урок. Потвърдихме, че свойствата на веществата зависят от пространствената химична и електронна структура.
1. Формулите HCOOH, C 6 H 5 OH и C 4 H 9 COOH записват във възходящ ред киселинните свойства на веществата.
2. Подредете формулите CH 3 COOH, C 3 H 7 COOH, CH 3 OH, ClCH 2 COOH в низходящ ред на киселинните свойства на веществата.
3. Кой алдехид има:

по-активна алдехидна група? Защо?
Оценете работата си в клас.

Л.А. ЕРЕМИНА,
учител по химия на училище номер 24
(Абакан, Хакасия)

Теми на USE кодификатора:Вещества с молекулярна и немолекулна структура. Тип кристална решетка. Зависимостта на свойствата на веществата от техния състав и структура.

Молекулярно-кинетична теория

Всички молекули са изградени от малки частици, наречени атоми. Всички открити в момента атоми са събрани в периодичната таблица.

атоме най-малката, химически неделима частица от вещество, която запазва своите химични свойства. Атомите се свързват един с друг химически връзки. Преди това разгледахме a. Не пропускайте да изучавате теорията по темата: Видове химични връзки, преди да изучавате тази статия!

Сега нека да разгледаме как частиците могат да се комбинират в материята.

В зависимост от разположението на частиците една спрямо друга, свойствата на образуваните от тях вещества могат да варират значително. Така че, ако частиците са разположени една от друга далеч(разстоянието между частиците е много по-голямо от размера на самите частици), те практически не взаимодействат помежду си, движат се произволно и непрекъснато в пространството, тогава имаме работа с газ .

Ако частиците се намират близоедин към друг, но хаотично, Повече ▼ взаимодействат помежду си, правят интензивни осцилаторни движения в една позиция, но могат да скочат в друга позиция, тогава това е модел на структурата течности .

Ако частиците се намират близоедин към друг, но повече подреден, И взаимодействайте повечепомежду си, но се движат само в рамките на едно равновесно положение, практически без да се преместват в друго позиция, с която се занимаваме твърдо .

Повечето известни химикали и смеси могат да съществуват в твърди, течни и газообразни състояния. Най-простият пример е вода. При нормални условиятя течност, при 0 o C замръзва - преминава от течно състояние в твърдо, а при 100°C кипи - отива в газова фаза- водна пара. В същото време много вещества при нормални условия са газове, течности или твърди вещества. Например въздухът, смес от азот и кислород, е газ при нормални условия. Но при високо налягане и ниска температура азотът и кислородът кондензират и преминават в течна фаза. Течният азот се използва активно в промишлеността. Понякога изолиран плазма, и течни кристали, като отделни фази.

Много свойства на отделните вещества и смеси се обясняват с взаимното разположение на частиците в пространството една спрямо друга!

Тази статия разглежда Имоти твърди вещества , в зависимост от тяхната структура. Основни физични свойства на твърдите тела: точка на топене, електропроводимост, топлопроводимост, механична якост, пластичност и др.

Температура на топене е температурата, при която дадено вещество преминава от твърдо в течно състояние и обратно.

е способността на веществото да се деформира, без да се счупи.

Електропроводимост е способността на веществото да провежда ток.

Токът е подреденото движение на заредени частици. По този начин ток може да се провежда само от вещества, в които има движещи се заредени частици. Според способността да провеждат ток веществата се делят на проводници и диелектрици. Проводниците са вещества, които могат да провеждат ток (т.е. съдържат подвижни заредени частици). Диелектриците са вещества, които практически не провеждат ток.

В твърдо вещество частиците на дадено вещество могат да бъдат локализирани хаотично, или по-подреденО. Ако частиците на твърдото тяло са разположени в пространството хаотично, веществото се нарича аморфен. Примери за аморфни вещества - въглища, слюдено стъкло.

Ако частиците на твърдото тяло са подредени в пространството по подреден начин, т.е. образуват повтарящи се триизмерни геометрични структури, такова вещество се нарича кристал, и самата структура кристална решетка . Повечето от познатите ни вещества са кристали. Самите частици се намират в възликристална решетка.

Кристалните вещества се отличават по-специално с тип химична връзка между частиците в кристал - атомен, молекулен, метален, йонен; според геометричната форма на най-простата клетка на кристалната решетка - кубична, шестоъгълна и др.

Зависи от тип частици, образуващи кристална решетка , различавам атомна, молекулярна, йонна и метална кристална структура .

Атомна кристална решетка

Когато има, се образува атомна кристална решетка атоми. Атомите са свързани един с друг ковалентни химични връзки. Съответно, такава кристална решетка ще бъде много издръжлив, не е лесно да го унищожиш. Атомна кристална решетка може да се образува от атоми с висока валентност, т.е. с Голям бройвръзки със съседни атоми (4 или повече). Като правило това са неметали: прости вещества - силиций, бор, въглерод (алотропни модификации на диамант, графит) и техните съединения (боровъглерод, силициев (IV) оксид и др..). Тъй като между неметалите възниква предимно ковалентна химична връзка, свободни електрони(както и други заредени частици) във вещества с атомна кристална решетка в повечето случаи не. Следователно тези вещества обикновено са провеждат електричество много лошо, т.е. са диелектрици. Това общи модели, от които има редица изключения.

Комуникация между частици в атомни кристали: .

Във възлите на кристала с подредена атомна кристална структура атоми.

Фазово състояние атомни кристали при нормални условия: като правило, твърди вещества.

вещества, които образуват атомни кристали в твърдо състояние:

Прости вещества висока валентност (намира се в средата на периодичната таблица): бор, въглерод, силиций и др.
Сложни вещества, образувани от тези неметали:силициев диоксид (силициев оксид, кварцов пясък) SiO 2 ; силициев карбид (корунд) SiC; борен карбид, борен нитрид и др.

Физични свойства на веществата с атомна кристална решетка:

— сила;

- огнеупорност (висока точка на топене);

- ниска електропроводимост;

- ниска топлопроводимост;

— химическа инертност (неактивни вещества);

- неразтворимост в разтворители.

Молекулярна кристална решеткае решетка, чиито възли са молекули. задържат молекулите в кристала слаби сили на междумолекулно привличане (сили на Ван дер Ваалс, водородни връзки или електростатично привличане). Съответно, такава кристална решетка, като правило, доста лесен за унищожаване. Вещества с молекулярна кристална решетка - крехък, крехък. Колкото по-голяма е силата на привличане между молекулите, толкова по-висока е точката на топене на веществото. По правило точките на топене на вещества с молекулярна кристална решетка не са по-високи от 200-300K. Следователно при нормални условия повечето вещества с молекулярна кристална решетка съществуват във формата газове или течности. Молекулярната кристална решетка, като правило, се образува в твърда форма от киселини, оксиди на неметали, други бинарни съединения на неметали, прости вещества, които образуват стабилни молекули (кислород O 2, азот N 2, вода H 2 O и др.), органични вещества. По правило това са вещества с ковалентна полярна (рядко неполярна) връзка. защото електроните участват в химични връзки, вещества с молекулярна кристална решетка - диелектрици, лоши проводници на топлина.

Комуникация между частици в молекулярни кристали: m междумолекулни, електростатични или междумолекулни сили на привличане.

Във възлите на кристала с подредена молекулярна кристална структура молекули.

Фазово състояние молекулярни кристали при нормални условия: газове, течности и твърди вещества.

вещества, образуващи се в твърдо състояние молекулярни кристали:

Прости неметални вещества, които образуват малки, силни молекули (O2, N2, H2, S8 и др.);
Сложни вещества (съединения на неметали) с ковалентни полярни връзки (с изключение на оксиди на силиций и бор, съединения на силиций и въглерод) - вода H 2 O, серен оксид SO 3 и др.
Едноатомни редки газове (хелий, неон, аргон, криптон и т.н.);
Мнозинство органична материя, в които няма йонни връзки — метан CH 4, бензен C 6 H 6 и др.

Физически свойства вещества с молекулярна кристална решетка:

- стопяемост (ниска точка на топене):

— висока свиваемост;

- молекулярните кристали в твърда форма, както и в разтвори и стопилки, не провеждат ток;

- фазово състояние при нормални условия - газове, течности, твърди вещества;

- висока волатилност;

- ниска твърдост.

Йонна кристална решетка

Ако има заредени частици във възлите на кристала - йони, можем да говорим за йонна кристална решетка . Като правило, с йонни кристали се редуват положителни йони(катиони) и отрицателни йони(аниони), така че частиците в кристала се задържат сили на електростатично привличане . В зависимост от вида на кристала и вида на йоните, които образуват кристала, такива вещества могат да бъдат доста силен и жилав. В твърдо състояние в йонните кристали по правило няма подвижни заредени частици. Но когато кристалът се разтвори или разтопи, йоните се освобождават и могат да се движат под действието на външен електрическо поле. Тези. провеждат ток само разтвори или стопийонни кристали. Йонната кристална решетка е характерна за веществата с йонна химична връзка. Примеритакива вещества сол NaCl калциев карбонат- CaCO 3 и др. Йонната кристална решетка, като правило, се образува в твърдата фаза соли, основи, както и метални оксиди и бинарни съединения на метали и неметали.

Комуникация между частици в йонни кристали: .

Във възлите на кристала с йонна решетка йони.

Фазово състояние йонни кристали при нормални условия: обикновено твърди вещества.

Химически вещества с йонна кристална решетка:

Соли (органични и неорганични), включително амониеви соли (Например, амониев хлорид NH4CI);
основания;
метални оксиди;
Бинарни съединения, съдържащи метали и неметали.

Физични свойства на веществата с йонна кристална структура:

- висока точка на топене (огнеупорен);

- разтвори и стопилки на йонни кристали - токопроводници;

- повечето съединения са разтворими в полярни разтворители (вода);

- състояние на твърда фаза в повечето съединения при нормални условия.

И накрая, металите се характеризират със специален тип пространствена структура - метална кристална решетка, което се дължи метална химична връзка . Металните атоми държат валентни електрони доста слабо. В кристал, образуван от метал, следните процеси протичат едновременно: някои атоми отдават електрони и се превръщат в положително заредени йони; тези електроните се движат произволно в кристала; някои от електроните се привличат от йоните. Тези процеси се случват едновременно и произволно. По този начин, се появяват йони , както при образуването на йонна връзка, и се образуват общи електрони както при образуването на ковалентна връзка. Свободните електрони се движат произволно и непрекъснато в целия обем на кристала, подобно на газ. Поради това понякога се наричат електронен газ ". Поради присъствието Голям бройподвижни заредени частици метали провеждат електричество, топлина. Точката на топене на металите варира значително. Характеризират се и металите особен метален блясък, ковкост, т.е. способността да променя формата си без разрушаване при силен механичен стрес, т.к. химичните връзки не се прекъсват.

Комуникация между частици : .

Във възлите на кристала с метална решетка метални йони и атоми.

Фазово състояние метали при нормални условия: обикновено твърди вещества(изключение - живак, течност при нормални условия).

Химически вещества с метална кристална решетка - прости вещества - метали.

Физични свойства на веществата с метална кристална решетка:

– висока топло- и електропроводимост;

- ковкост и пластичност;

- метален блясък;

— металите обикновено са неразтворими в разтворители;

Повечето метали са твърди вещества при нормални условия.

Сравнение на свойствата на вещества с различни кристални решетки

Видът на кристалната решетка (или липсата на кристална решетка) позволява да се оценят основните физични свойства на веществото. За грубо сравнение на типичните физични свойствасъединения с различни кристални решетки е много удобно за използване химически веществас характерни свойства . За молекулярна решетка, например, въглероден двуокис, за атомната кристална решетка - диамант, за метал - мед, а за йонната кристална решетка - сол, натриев хлорид NaCl.

Обобщена таблица за структурите на образуваните прости вещества химически елементиот основните подгрупи на периодичната таблица (елементите на вторичните подгрупи са метали, следователно имат метална кристална решетка).

Последната таблица на връзката на свойствата на веществата със структурата:

Молекулните вещества са вещества, чиито най-малки структурни частици са молекули

Молекули - най-малката частица от молекулярно вещество, която може да съществува независимо и запазва своите химични свойства.

Молекулните вещества имат ниски точки на топене и кипене и са в твърдо, течно или газообразно състояние при стандартни условия.

Например: Вода H 2 O - течност, t pl \u003d 0 ° C; t бала = 100°С; Кислород O 2 - газ, t pl = -219°C; t бала = -183°С; Азотен оксид (V) N 2 O 5 - твърд, t pl = 30,3°C; t бала = 45°С;

ДА СЕ молекулярни веществаотнасям се:

най-простите неметални вещества: O 2, S 8, P 4, H 2, N 2, Cl 2, F 2, Br 2, I 2;

съединения на неметали помежду си (бинарни и многоелементни): NH3, CO2, H2SO4.

Немолекулни вещества

Немолекулните вещества са вещества, чиито най-малки структурни частици са атоми или йони.

Йонът е атом или група от атоми, които имат положителен или отрицателен заряд.

Например: Na + , Cl - .

Немолекулните вещества са в стандартни условия в твърдо агрегатно състояние и имат високи точки на топене и кипене.

Например: натриев хлорид NaCl - твърд, t pl = 801°C; t бала = 1465°С; мед Cu - твърдо вещество, t pl = 1083°C; t бала = 2573°С; силиций Si - твърд, t pl = 1420°C; t бала = 3250°С;

Немолекулните вещества включват:

прости вещества (метали): Na, Cu, Fe, …;

сплави и съединения на метали с неметали: NaH, Na 2 SO 4, CuCl 2, Fe 2 O 3;

неметали: бор, силиций, въглерод (диамант), фосфор (черен и червен);

някои бинарни съединения на неметали: SiC, SiO 2.