Ominaisuuksien riippuvuus rakenteesta. Kemiallisten sidosten ominaisuudet. Aineiden ominaisuuksien riippuvuus niiden koostumuksesta ja rakenteesta. Toiminnallisten ryhmien eri asemat

Luento 7 Aineiden ominaisuuksien riippuvuus rakenteesta. Kemiallinen sidos. Kemiallisten sidosten päätyypit. Käsiteltävänä olevat kysymykset: 1. Aineiden organisoinnin tasot. Rakennehierarkia. 2. Molekyyli- ja ei-molekyylirakenteiset aineet. 3. Lajike kemialliset rakenteet. 4. Kemiallisen sidoksen syntymisen syyt. 5. Kovalenttinen sidos: muodostumismekanismit, atomiorbitaalien päällekkäisyydet, polariteetti, molekyylin dipolimomentti. 6. Ionisidos. 7. Kovalenttisten polaaristen ja ionisten sidosten vertailu. 8. Kovalenttisia polaarisia ja ionisia sidoksia sisältävien aineiden ominaisuuksien vertailu. 9. Metalliliitos. 10. Molekyylien väliset vuorovaikutukset.

Aine (yli 70 miljoonaa) Mitä sinun tulee tietää kustakin aineesta? 1. 2. 3. 4. 5. Kaava (mistä se koostuu) Rakenne (miten se toimii) Fysikaaliset ominaisuudet Kemialliset ominaisuudet Tuotantomenetelmät (laboratorio ja teollinen) 6. Käytännön sovellus

Aineen rakenteen hierarkia Kaikki aineet koostuvat atomeista, mutta kaikki eivät koostu molekyyleistä. Atomimolekyyli Kaikille aineille Vain molekyylirakenteen omaaville aineille Nanotaso Kaikille aineille Tilavuus (makro)taso Kaikille aineille Kaikki 4 tasoa ovat kemian tutkimuksen kohteena

Aineet Molekyylirakenne Ei-molekyylirakenne Koostuu molekyyleistä Koostuu atomeista tai ioneista H 2 O, CO 2, HNO 3, C 60, lähes kaikki org. aineet Timantti, grafiitti, Si. O 2, metallit, suolat Kaava kuvastaa molekyylin koostumusta Kaava heijastaa kaavayksikön koostumusta

Aineet Piidioksidi Kaavayksikkö Si. O 2 Fersmanin mineraalimuseo sijaitsee Neskuchnyn puutarhan sisäänkäynnin lähellä. Osoite: Moskova, Leninski Prospekt, 18, rakennus 2.

Erilaisia ​​kemiallisia rakenteita. propellaani C 5 H 6 koroneeni (superbentseeni) C 24 H 12 kavitand C 36 H 32 O 8

Molekyyli on vakaa järjestelmä, joka koostuu useista atomiytimistä ja elektroneista. Atomit yhdistyvät molekyyleiksi muodostamalla kemiallisia sidoksia. Pääasiallinen liikkeellepaneva voima molekyylin muodostumiselle atomeista on kokonaisenergian väheneminen. Molekyyleillä on geometrinen muoto, jolle on tunnusomaista ytimien väliset etäisyydet ja sidosten väliset kulmat.

Kemiallisten sidosten päätyypit: 1. Ioninen 2. Kovalenttinen 3. Metalli Tärkeimmät molekyylien väliset vuorovaikutukset: 1. Vetysidokset 2. Van der Waalsin sidokset

Ionisidos Jos sidoksen muodostavat atomit, joilla on jyrkästi erilaiset elektronegatiivisuusarvot (ΔEER ≥ 1,7), jaettu elektronipari on siirtynyt lähes kokonaan elektronegatiivisempaan atomiin. Na Cl OEO 0,9 3,16 ∆ 2,26 + Na-anioni: Cl. Kationi Ionien välistä kemiallista sidosta, joka syntyy niiden sähköstaattisen vetovoiman vuoksi, kutsutaan ioniseksi.

Ionisidos Coulombin potentiaali on pallosymmetrinen, kaikkiin suuntiin suunnattu, joten ionisidosta ei suunnata. Coulombin potentiaalilla ei ole rajoituksia lisättyjen vastaionien lukumäärälle - siksi ionisidos on tyydyttymätön.

Ionisidokset Yhdisteet, joissa on ionisia sidoksia, ovat kiinteitä, liukenevat hyvin polaarisiin liuottimiin ja niillä on korkeat sulamis- ja kiehumispisteet.

Ionisidoskäyrä I: ionien vetovoima, jos ne olisivat pistevarauksia. Käyrä II: ytimien hylkiminen ionien voimakkaan lähestymisen tapauksessa. Käyrä III: Käyrän minimienergia E 0 vastaa ioniparin tasapainotilaa, jossa elektronien vetovoimat ytimiin kompensoituvat ytimien hylkäysvoimilla etäisyydellä r 0,

Kemiallinen sitoutuminen molekyyleissä Kemiallinen sitoutuminen molekyyleissä voidaan kuvata kahdella menetelmällä: - valenssisidosmenetelmä, MVS - molekyyliorbitaalien menetelmä, MMO

Valenssisidosten menetelmä Heitler-London teoria VS-menetelmän pääkohdat: 1. Sidos muodostuu kahdesta elektronista, joilla on vastakkaiset spinit, kun aaltofunktiot menevät päällekkäin ja ytimien välinen elektronitiheys kasvaa. 2. Sidos on lokalisoitu elektronien Ψ-funktioiden maksimaalisen päällekkäisyyden suuntaan. Mitä vahvempi päällekkäisyys, sitä vahvempi sidos.

Vetymolekyylin muodostuminen: H + H → H: H Kun kaksi atomia lähestyy toisiaan, syntyy houkuttelevia ja hylkiviä voimia: 1) vetovoima: viereisten atomien "elektroniydin"; 2) repulsio: "ydin-ydin", "elektroni-elektroni" naapuriatomien.

Jaettujen elektroniparien muodostamaa kemiallista sidosta kutsutaan kovalenttiseksi sidokseksi. Yhteinen elektronipari voidaan muodostaa kahdella tavalla: 1) kahden parittoman elektronin yhdistymisen tuloksena: 2) yhden atomin (donorin) jakamattoman elektroniparin ja toisen tyhjän kiertoradan sosialisoitumisen seurauksena ( tunnustaja). Kaksi muodostumismekanismia kovalenttisidos: vaihto ja luovuttaja-vastaanotin.

Atomiorbitaalien päällekkäisyydet kovalenttisen sidoksen muodostumisen aikana Jos sidoksen maksimielektronitiheyden muodostuminen tapahtuu atomien (ytimien) keskustat yhdistävää linjaa pitkin, niin tällaista päällekkäisyyttä kutsutaan σ-sidokseksi:

Atomiorbitaalien päällekkäisyydet kovalenttisen sidoksen muodostumisen aikana Jos sidoksen maksimielektronitiheyden muodostuminen tapahtuu atomien (ytimen) keskipisteitä yhdistävän linjan molemmilla puolilla, niin tällaista päällekkäisyyttä kutsutaan π-sidokseksi:

Polaarinen ja ei-polaarinen kovalenttinen sidos 1) Jos sidos muodostuu identtisistä atomeista, kahden elektronin sidospilvi jakautuu avaruudessa symmetrisesti niiden ytimien välillä - tällaista sidosta kutsutaan ei-polaariseksi: H 2, Cl 2, N 2 2) jos sidos muodostuu eri atomeista, sidospilvi siirtyy elektronegatiivisemman atomin puolelle - tällaista sidosta kutsutaan polaariseksi: HCl, NH 3, CO 2.

Napainen kovalenttinen sidos Sidosdipolimomentti Dipoli H+δCl-δ tai H+0, 18 Cl-0, 18 +δ -δ Missä ±δ on atomin tehollinen varaus, elektronin absoluuttisen varauksen murto-osa. Ei pidä sekoittaa hapetusasteeseen! l Tehollisen varauksen ja dipolin pituuden tuloa kutsutaan dipolin sähkömomentiksi: μ = δl Tämä on vektorisuure: se on suunnattu positiivisesta varauksesta negatiiviseen.

Napainen kovalenttinen sidos Molekyylin dipolimomentti on yhtä suuri kuin sidoksen dipolimomenttivektorien summa, kun otetaan huomioon jakamattomat elektroniparit. Dipolimomentin yksikkö on Debye: 1 D = 3,3 10 -30 C m.

Napainen kovalenttinen sidos Molekyylin dipolimomentti Tulossa μ = δl molemmat suureet ovat vastakkaisia. Siksi μ:n muutoksen syytä on seurattava huolellisesti. Esimerkiksi Cs. F Cs. Cl 24 31 δ "kadonnut" l Cs. I HF HCl HBr HI 37 5, 73 3, 24 2, 97 1, 14 päinvastoin

Polaarinen kovalenttinen sidos Molekyylin dipolimomentti Voiko molekyyli olla ei-polaarinen, jos kaikki siinä olevat sidokset ovat polaarisia? AB-tyypin molekyylit ovat aina polaarisia. Tyypin AB 2 molekyylit voivat olla sekä polaarisia että ei-polaarisia. . . H 2 O OH CO 2 μ> 0 H O C μ \u003d 0 O

Polaarinen kovalenttinen sidos Kolmesta tai useammasta atomista (AB 2, AB 3, AB 4, AB 5, AB 6) koostuvat molekyylit voivat olla polaarisia, jos ne ovat symmetrisiä. Mikä on molekyylin dipolimomentin vaikutus? On olemassa molekyylien välisiä vuorovaikutuksia, ja näin ollen aineen tiheys, t ° sulaminen ja t ° kiehuminen kasvavat.

Ioni- ja kovalenttisten polaaristen sidosten vertailu Yleistä: yhteisen elektroniparin muodostuminen. Ero: yhteisen elektroniparin siirtymäaste (sidospolarisaatio). Ionisidosta tulisi pitää kovalenttisen polaarisen sidoksen ääritapauksena.

Ioni- ja kovalenttisten polaaristen sidosten ominaisuuksien vertailu Kovalenttinen sidos: tyydyttynyt ja suunnattu Kyllästys (maksimivalenssi) - määräytyy atomin kyvystä muodostaa rajoitettu määrä sidoksia (ottaen huomioon molemmat muodostumismekanismit). Sidosen suunta määrittää sidoskulman, joka riippuu keskusatomin kiertoradan hybridisaatiotyypistä. Ionisidos: tyydyttymätön ja suuntaamaton.

Ionisten ja kovalenttisten polaaristen sidosten ominaisuuksien vertailu Sidosten suuntaus määräytyy sidoskulmien perusteella. Valenssikulmat määritetään kokeellisesti tai ennustetaan L. Pollingin atomiorbitaalien hybridisaatioteorian tai Gillespien teorian perusteella. Tästä lisää seminaareissa.

Ioni- ja kovalenttisia sidoksia sisältävien aineiden ominaisuuksien vertailu Kovalenttiset sidokset Atomikiteet Itse kiteen atomien välillä Korkea kovuus korkea sulamispiste, kiehumispiste huono lämmön- ja sähkönjohtavuus Molekyylikiteet Molekyylin atomien välillä Kohtalainen pehmeys melko alhainen sulamispiste, huono terminen kiehumispiste ja sähkönjohtavuus Ei liukene veteen

Ioni- ja kovalenttisia sidoksia sisältävien aineiden ominaisuuksien vertailu Kovalenttinen atominen kide Sulamispiste ≈ 3700 °C

Ioni- ja kovalenttisia sidoksia sisältävien aineiden ominaisuuksien vertailu Kiteen ionien väliset ionisidokset Kovuus ja hauraus Korkea sulamispiste Huono lämmön- ja sähkönjohtavuus Vesiliukoinen

Metallisidoksen toteuttavat elektronit, jotka kuuluvat kaikkiin atomeihin samanaikaisesti. Elektronitiheys on siirretty "elektronikaasu". Tyypillinen metallinen kiilto Mukavuus Muokattavuus Korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus Sulamispisteet vaihtelevat hyvin.

Molekyylien väliset sidokset. 1. Vetysidos Vety veto yhden molekyylin vetyatomin (+) ja toisen molekyylin F, O, N (–) -atomin välillä Polymeeri (HF)n Etikkahappodimeeri Vetysidokset ovat heikkoja yksittäin, mutta yhdessä vahvoja

Molekyylien väliset sidokset. 5. Van der Waalsin sidokset Vaikka molekyylien välillä ei olisi vetysidoksia, molekyylit vetoavat aina toisiinsa. Molekyylidipolien välistä vetovoimaa kutsutaan van der Waalsin sidokseksi. In-d-in vetovoima mitä vahvempi, sitä enemmän: 1) napaisuus; 2) molekyylien koko. Esimerkki: metaani (CH 4) - kaasu, bentseeni (C 6 H 6) - neste Yksi tärkeimmistä heikko v-d-v sidokset - H2-molekyylien välillä (sp - 259 o. C, kp - 253 o. C). Molekyylien välinen vuorovaikutus on monta kertaa heikompi kuin atomien välinen sidos: Ekov (Cl-Cl) = 244 k. J / mol, Evdv (Cl 2 - Cl 2) = 25 k. J / mol, mutta se varmistaa atomien olemassaolon. nestemäinen ja kiinteä aine

Luennolla käytettiin Moskovan valtionyliopiston kemian tiedekunnan professorin materiaaleja. Lomonosov Eremin Vadim Vladimirovich Kiitos huomiosta!

Testi A6 Molekyyli- ja ei-molekyylirakenteiset aineet. Kidehilan tyyppi. Aineiden ominaisuuksien riippuvuus niiden koostumuksesta ja rakenteesta. 1. Kalsiumkloridin kidehila 1) ioni 2) molekyyli 3) metalli 4) atomi 2. Molekyylirakenteessa on 1) elohopeaa 2) bromia 3) natriumhydroksidia 4) kaliumsulfaattia 3. Atomi on rakenteellinen hiukkanen kidehila 1) metaani 2 ) vety 3) happi 4) pii 4. Aineilla, joilla on kovuus, sulavuus, hyvä vesiliukoisuus, on pääsääntöisesti kidehila: 1) molekyyli 2) atomi 3) ioni 4) metalli 5 Molekyylikidehilassa on 1) HBr 2) K2O 3) BaO 4) KCl 6. Aineet, joissa on atomikidehila 1) erittäin kova ja tulenkestävä 2) hauras ja sulava 3) johtavuus sähköä ratkaisuissa 4) johtavat sähkövirtaa sulatuksissa. 7. Molekyylikidehilassa on 1) Ca3P2 2) CO2 3) SO2 4) AlF3 8. Jokaisella sarjassa 1) natrium, natriumkloridi, natriumhydridi 2) kalsium, kalsiumoksidi, kalsiumkarbonaatti 3 olevilla aineilla on ionikidehila ) natriumbromidi, kaliumsulfaatti, rauta(II)kloridi 4) magnesiumfosfaatti, kaliumkloridi, fosfori(V)oksidi 9. Grafiitin kidehila 1) ioni 2) molekyyli 3) atomi 4) metalli 10. kovuus, tulenkesto, hyvä vesiliukoisuus, yleensä niillä on kidehila 1) molekyyli 2) ioni 3) atomi 4) metalli 11. Molekyylikidehilassa on 1) pii 2) hiilimonoksidi (IV) 3) piidioksidi 4) ammoniumnitraatti 12. Halogeenien kidehila 1) atomi 2) ioni 3) molekyyli 4) metalli 13. Atomikidehilan omaavia aineita ovat 1) natrium, fluori, rikkioksidi (IV) 2) lyijy, typpi happo, magnesiumoksidi 3) boori, timantti, piikarbidi 4) kaliumkloridi, valkoinen fosfori, jodi 14. Molekyylirakenteessa on 1) sinkki 2) bariumnitraatti 3) kaliumhydroksidi 4) bromivetyhila 1) molekyylimetalli 2) ) atomi 4) ioni 16. Ionit ovat 1) hapen 2) veden 3) hiilimonoksidin (IV) 4) natriumkloridin rakenteellisia hiukkasia 17. Kaikki ryhmän 1) ei-metallit, boori, pii 3) happi, rikki , typpi 2) fluori, bromi, jodi 4) kloori, fosfori, seleeni 18. Timantin rakenteen kaltaisessa kiderakenteessa on 1) piidioksidi 2) natriumoksidi 3) hiilimonoksidi (II) 4) valkoinen fosfori P4 19. atomi on rakenteellinen hiukkanen 1) metaanin 2) vedyn 3) hapen 4) piin 20 kidehilassa. Kummallakin aineella on molekyylikidehila 1) grafiitin ja timantin 2) piin ja jodin 3) kloorin ja hiilimonoksidin kidehilassa. (IV ) 4) bariumkloridi ja bariumoksidi 21. Kummallakin aineella on atomikidehila 1) piioksidi (IV) ja hiilimonoksidi (IV) 2) grafiitti ja pii 3) kaliumkloridi ja natriumfluoridi 4) kloori ja jodi 22. Molekyylirakenteessa on 1) natrium 2) fruktoosi 3) natriumfosfaatti 4) natriumoksidi 23. Molekyylikidehila on ominaista jokaiselle sarjassa olevalle aineelle 1) kaliumkloridi, typpi, metaani 2) jodi , hiilidioksidi, otsoni 3) alumiini , bromi, timantti 4) vety, magnesiumsulfaatti, rautaoksidi (III) 24. Piioksidi on tulenkestävää, veteen liukenematonta. Sen kidehila on 1) atomi 2) molekyyli 3) ioni 4) metallinen 25. Riippuen kiteen muodostavien hiukkasten luonteesta ja niiden välisten vuorovaikutusvoimien luonteesta, erotetaan neljä kidehilaa: 1) ioninen, atomi, molekyylinen ja metallinen 2) ioninen, kovalenttinen, atomi ja molekyyli 3) metallinen, kovalenttinen, atomi ja molekyyli 4) ioninen, kuutiomainen, kolmiomainen ja kerrosmainen 26. Jään kidehila: 1) atomi 2) molekyylinen 3) ioninen 4) metallisessa kiinteässä tilassa on molekyylikidehila. 1) grafiitti 2) natrium 3) natriumhydroksidi 4) vety 28. Ilmoita aine, jolla kiinteässä tilassa on atomikidehila: metallikidehilalle on ominaista korkea ... 1) vesiliukoisuus 2) atomien elektronegatiivisuus 3) haihtuvuus 4) sähkönjohtavuus 30. Kiteinen aine muodostuu Na + ja OH- hiukkasista. Minkä tyyppiseen kidehilaan tämä aine kuuluu? 1) atomi 2) molekyyli 3) ioni 4) metalli 31. Kummallakin aineella on ei-molekyylirakenne: 1) S8 ja O2 2) Fe ja NaCl 3) CO ja Mg 4) Na2CO3 ja I2 32. Aine molekyylirakenteesta on 1) otsoni 2) bariumoksidi 3) grafiitti 4) kaliumsulfidi 33. Yksinkertaisen aineen atomikidehila: 1) timantti 2) kupari 3) fluori 4) tina 34. Väite, että molekyyli on tietyn aineen rakenteellinen hiukkanen pätee vain 1) timantille 2) natriumkloridille 3) piille 4) typpelle 35. 1) vedelle 2) natriumfluoridille 3) hopealle 4) bromilla on ionikidehila 36. Yksinkertaiset aineet, joilla on samantyyppisiä kidehilan muodostavat alkuaineet 1) pienten jaksojen 3 ) toissijaiset alaryhmät 2) pääalaryhmät 4) suuret jaksot 37. Timantin rakenteen kaltaisessa kiderakenteessa on: 1) piidioksidi SiO2 2) natriumoksidi Na2O 3 ) hiilimonoksidi (II) CO 4) valkoinen fosfori Р4 38. Fosfiini РН3 on kaasu. Sen kidehila on 1) atomi 2) molekyyli 3) ioni 4) metallinen 39. Kiteet koostuvat molekyyleistä. 1) sokeri 2) suola 3) timantti 4) hopea 40. Vastakkaisesti varautuneet ionit muodostavat kiteitä 1) sokerista 2) natriumhydroksidista 3) timantista 4) hopeasta 41. Mitkä hiukkaset muodostavat natriumnitraattikiteen? 1) Na-, N- ja O-atomit 3) Na+, NO3+ 5+-ionit 22) Na-, N-, O-ionit 4) NaNO3-molekyylit 42. Arvioi aineen rakenteen ja ominaisuuksien välistä suhdetta koskevien arvioiden oikeellisuutta. A. Molekyylirakenteen aineiden joukossa on kaasumaisia, nestemäisiä ja kiinteitä normaaleissa olosuhteissa. B. Aineet, joissa on atomikidehila, ovat kiinteitä normaaleissa olosuhteissa. 1) vain A on oikein 2) vain B on oikein 3) molemmat arviot ovat oikeita 4) molemmat arviot ovat vääriä 43. Arvioi aineen rakenteen ja ominaisuuksien välistä suhdetta koskevien päätösten oikeellisuus: B. Kaikilla kiinteillä aineilla on ei-molekyylirakenne 1) vain A on totta 2) vain B on totta 3) molemmat arviot ovat tosia 4) molemmat arviot ovat vääriä 44. Mitkä seuraavista väittämistä pitävät paikkansa: A. Aineet, joilla on molekyyli hila on matalat lämpötilat sulava ja alhainen sähkönjohtavuus. B. Aineet, joissa on atomihila, ovat muovia ja niillä on korkea sähkönjohtavuus. 1) vain A on oikein 2) vain B on oikein 3) molemmat arviot ovat oikeita 4) molemmat arviot ovat vääriä 45. Määritä vastaavuus aineen ja sen kidehilan tyypin välillä. KIDEHILAN AINETYYPPI 1) ruokasuola A) molekyyli 2) hopea B) ioni 3) hiilidioksidi C) atomi 4) grafiitti D) metalli 5) glukoosi 46. Selvitä kidehilan tyypin ja aineiden ominaisuuksien välinen vastaavuus. HILA-AINEIDEN KITEEN TYYPPI OMINAISUUDET A) ioninen 1) kiinteä, tulenkestävä, ei liukene veteen B) metallinen 2) hauras, sulava, ei johda sähkövirtaa C) atomi 3) muovinen, eri sulamispisteillä, johtaa sähkövirtaa D) molekyyli 4 ) kiinteä, tulenkestävä, helposti veteen liukeneva 47. Määritä sarja, jolle on tunnusomaista kemiallisen sidoksen pituuden lyheneminen 1) SiCl4, MgCl2, AlCl3, NaCl 2) NaCl, MgCl2, SiCl4, AlCl3 3) NaCl , SiCl4, MgCl2, AlCl3 4) NaCl, MgCl2, AlCl3, SiCl4 48. Arvioi aineen rakenteen ja ominaisuuksien välistä suhdetta koskevien arvioiden oikeellisuutta. V. Jos kiteen hiukkasten välillä on vahva kemiallinen sidos, aine haihtuu helposti. B. Kaikilla kaasuilla on molekyylirakenne. 1) vain A on totta 2) vain B on totta 3) molemmat arviot ovat oikeita 4) molemmat arviot ovat vääriä

Aineiden ominaisuuksien riippuvuus molekyylien rakenteesta

Oppitunti avoimista ajatuksista

Tavoitteet. Koulutus - vahvistaa ja syventää opiskelijoiden tietämystä kemiallisen rakenteen teoriasta, sen pääsäännöistä.
Koulutuksellinen- edistää syy-seuraus-suhteiden ja -suhteiden muodostumista.
Koulutuksellinen- ajattelutaitojen kehittyminen, kyky siirtää tietoa ja taitoja uusiin tilanteisiin.
Laitteet ja reagenssit. Sarja pallo- ja tikkumalleja; näytteitä luonnon- ja synteettisestä kumista, dietyylieetteristä, butanolista, etanolista, fenolista, litiumista, natriumista, lakmusliuoksesta, bromivedestä, muurahais- ja etikkahaposta.
Motto."Jokaisella aineella - yksinkertaisimmasta monimutkaisimpiin - on kolme erilaista, mutta toisiinsa liittyvää puolta - ominaisuus, koostumus, rakenne."(V.M. Kedrov).

TUTKIEN AIKANA

Mitä tarkoitetaan riippuvuuden käsitteellä? (Opiskelijoiden mielipiteen saamiseksi).
Kirjoita taululle määritelmä: ”Riippuvuus on
1) ilmiön suhde toiseen syyn seurauksena;
2) alistuminen muille riippumattomuuden, vapauden puuttuessa ”(S.I. Ozhegovin sanakirja).

Määrittelemme oppitunnin tavoitteet yhdessä laatimalla kaavion:

Motivaatio-orientaatio lohko

Älyllinen lämmittely

Selvitä alla olevien väitteiden oikeellisuus ja tue vastauksiasi esimerkein.

Kemiallisen rakenteen teorian löysi D.I. Mendeleev.
Vastaus. A. M. Butlerov, 1861

Orgaanisten yhdisteiden hiilen valenssi voi olla II ja IV.
Vastaus. Hiilen valenssi on useimmiten IV.

Orgaanisten aineiden molekyylejä muodostavat atomit sitoutuvat satunnaisesti valenssista riippumatta.
Vastaus. Molekyyleissä olevat atomit liittyvät tiettyyn järjestykseen valenssinsa mukaan.

Aineiden ominaisuudet eivät riipu molekyylien rakenteesta.
Vastaus. Butlerov väitti kemiallisen rakenteen teoriassa, että orgaanisten yhdisteiden ominaisuudet määräytyvät niiden molekyylien koostumuksen ja rakenteen perusteella.

Operatiivinen-executive lohko

Tilarakennetekijä

Mitä tiedät alkaanien ja alkeenien molekyylien tilarakenteesta?
Vastaus. Alkaaneissa jokaisessa hiilessä on neljä vierekkäistä atomia, jotka sijaitsevat tetraedrin huipuissa. Itse hiili on tetraedrin keskellä. Hiiliatomin hybridisaation tyyppi - sp 3, sidosten väliset kulmat (Н–С–С, Н–СН, С–С) - 109°28". Hiiliketjun rakenne on siksak.
Alkeeneissa kaksi kaksoissidoksella kytkettyä hiiliatomia ja neljä atomia, jotka ovat kiinnittyneet niihin yksinkertaisilla sidoksilla, ovat samassa tasossa. Atomien hybridisaatiotyyppi - sp 2, sidosten väliset kulmat (Н–С=С, C–С=С) - 120°.

Muista luonnonkumin ja synteettisen kumin molekyylien avaruudellisen rakenteen välinen ero.
Vastaus. Luonnonkumilla, lineaarisella isopreenin polymeerillä, on rakenne IVY-1,4-polyisopreeni. Synteettisellä kumilla voi olla rakenne transsi-1,4-polyisopreeni.

Onko näiden kumien elastisuus sama?
Vastaus. Cisform on joustavampi kuin muunnos. Luonnonkumin molekyylit ovat pidempiä ja kimmoisemmin kierrettyjä (ensin spiraaliksi ja sitten palloksi) kuin synteettiset kumimolekyylit.

Tärkkelys (C 5 H 10 O 5) m on valkoinen amorfinen jauhe ja selluloosa (C 5 H 10 O 5) n on kuituaine.
Mistä tämä ero johtuu?
Vastaus. Tärkkelys on glukoosin polymeeri, kun taas selluloosa on glukoosin polymeeri.

Ovatko Kemialliset ominaisuudet tärkkelys ja selluloosa?
Vastaus. Tärkkelys + I 2 sininen ratkaisu,
selluloosa + HNO 3 -nitroselluloosa.

Johtopäätös. Sekä fysikaaliset että kemialliset ominaisuudet riippuvat tilarakenteesta.

Kemiallinen rakennetekijä

Mikä on kemiallisen rakenteen teorian pääidea?
Vastaus. Kemiallinen rakenne kuvastaa aineiden ominaisuuksien riippuvuutta atomien liittymisjärjestyksestä ja niiden vuorovaikutuksesta.

Selvitä, mitä yhteistä aineilla on:

Vastaus. Yhdiste.

Vertaa näiden aineiden fysikaalisia ominaisuuksia. Mikä on mielestäsi syy tähän eroon?
Määritä kemiallisen sidoksen elektronitiheysjakauman perusteella, mikä molekyyli on polaarisempi? Mihin se liittyy?
Vastaus. – OH-vetysidos.

Demo-kokeilu

Johtopäätös. Alkoholin reaktiivisuus määräytyy molekyylin atomien keskinäisen vaikutuksen perusteella.

Tekijä elektroninen rakenne

Mikä on atomien keskinäisen vaikutuksen ydin?
Vastaus. Keskinäinen vaikuttaminen on vuorovaikutusta elektroniset rakenteet atomeja, mikä johtaa kemiallisten sidosten elektronitiheyden muutokseen.

Laboratoriotyöt

Opettaja. Pöydilläsi on sarjoja laboratoriotyöt. Suorita tehtävä ja todista kokeellisesti aineiden ominaisuuksien riippuvuus elektronirakenteesta. Työskennellä pareittain. Noudata tarkasti turvallisuusmääräyksiä.
Vaihtoehto I. Suorita tutkimus etanolin ja fenolin kemiallisista ominaisuuksista. Osoita niiden reaktiivisuuden riippuvuus elektronisesta rakenteesta. Käytä reagensseja - metallista litium- ja bromivettä. Kirjoita yhtälöt mahdollisia reaktioita. Näytä kemiallisen sidoksen elektronitiheyden muutos molekyyleissä.
Vaihtoehto II. Selitä karboksyyliryhmän -COOH ja karbonyylihiilessä olevan substituentin keskinäisen vaikutuksen olemus karboksyylihappomolekyyleissä. Harkitse esimerkkiä muurahais- ja etikkahaposta. Käytä lakmusliuosta ja litiumia. Kirjoita reaktioyhtälöt. Näytä kemiallisen sidoksen elektronitiheyden muutos molekyyleissä.

Johtopäätös. Kemialliset ominaisuudet riippuvat atomien keskinäisestä vaikutuksesta.

Tiedon lopullinen hallinta

Opettaja. Tehdään oppituntimme yhteenveto. Olemme vahvistaneet, että aineiden ominaisuudet riippuvat tilakemiallisesta ja elektronisesta rakenteesta.
1. Kaavat HCOOH, C 6 H 5 OH ja C 4 H 9 COOH kirjoittavat nousevassa järjestyksessä aineiden happamat ominaisuudet.
2. Järjestä kaavat CH 3 COOH, C 3 H 7 COOH, CH 3 OH, ClCH 2 COOH aineiden happamien ominaisuuksien mukaan laskevaan järjestykseen.
3. Missä aldehydissä on:

aktiivisempi aldehydiryhmä? Miksi?
Arvioi työsi luokassa.

L.A. EREMINA,
kemian opettaja koulussa numero 24
(Abakan, Khakassia)

USE-koodaajan aiheet: Molekyyli- ja ei-molekyylirakenteiset aineet. Kidehilan tyyppi. Aineiden ominaisuuksien riippuvuus niiden koostumuksesta ja rakenteesta.

Molekyylikineettinen teoria

Kaikki molekyylit koostuvat pienistä hiukkasista, joita kutsutaan atomeiksi. Kaikki tällä hetkellä löydetyt atomit kerätään jaksolliseen taulukkoon.

Atomi on aineen pienin, kemiallisesti jakamaton hiukkanen, joka säilyttää kemialliset ominaisuutensa. Atomit liittyvät toisiinsa kemialliset sidokset. Olemme aiemmin harkinneet a. Muista tutkia teoria aiheesta: Kemiallisten sidostyypit, ennen kuin opit tämän artikkelin!

Katsotaan nyt, kuinka hiukkaset voivat yhdistyä aineessa.

Riippuen hiukkasten sijainnista toisiinsa nähden, niiden muodostamien aineiden ominaisuudet voivat vaihdella suuresti. Joten jos hiukkaset sijaitsevat toisistaan kaukana(hiukkasten välinen etäisyys on paljon suurempi kuin itse hiukkasten koko), ne eivät käytännössä ole vuorovaikutuksessa toistensa kanssa, ne liikkuvat satunnaisesti ja jatkuvasti avaruudessa, silloin olemme tekemisissä kaasua .

Jos hiukkaset sijaitsevat kiinni toisilleen, mutta kaoottisesti, lisää olla vuorovaikutuksessa keskenään, tehdä voimakkaita värähteleviä liikkeitä yhdessä asennossa, mutta voi hypätä toiseen asentoon, tämä on malli rakenteesta nesteitä .

Jos hiukkaset sijaitsevat kiinni toisilleen, mutta enemmän järjestyksessä, Ja olla vuorovaikutuksessa enemmän keskenään, mutta liikkuvat vain yhden tasapainoasennon sisällä, käytännössä siirtymättä toiseen asema, olemme tekemisissä kiinteä .

Useimmat tunnetut kemikaalit ja seokset voivat olla kiinteässä, nestemäisessä ja kaasumaisessa tilassa. Yksinkertaisin esimerkki on vettä. klo normaaleissa olosuhteissa hän nestettä, 0 o C:ssa se jäätyy - siirtyy nestemäisestä tilasta kiinteä, ja 100 °C:ssa se kiehuu - menee sisään kaasufaasi- vesihöyry. Samaan aikaan monet aineet normaaleissa olosuhteissa ovat kaasuja, nesteitä tai kiinteitä aineita. Esimerkiksi ilma, typen ja hapen seos, on kaasu normaaleissa olosuhteissa. Mutta korkeassa paineessa ja alhaisessa lämpötilassa typpi ja happi tiivistyvät ja siirtyvät nestefaasiin. Nestemäistä typpeä käytetään aktiivisesti teollisuudessa. Joskus eristetty plasma, ja nestekiteitä, erillisinä vaiheina.

Monet yksittäisten aineiden ja seosten ominaisuudet selittyvät hiukkasten keskinäinen järjestely avaruudessa suhteessa toisiinsa!

Tässä artikkelissa tarkastellaan ominaisuuksia kiinteät aineet niiden rakenteesta riippuen. Kiinteiden aineiden fysikaaliset perusominaisuudet: sulamispiste, sähkönjohtavuus, lämmönjohtavuus, mekaaninen lujuus, plastisuus jne.

Sulamislämpötila on lämpötila, jossa aine muuttuu kiinteästä nestemäiseksi ja päinvastoin.

on aineen kyky muuttaa muotoaan rikkoutumatta.

Sähkönjohtavuus on aineen kyky johtaa virtaa.

Virta on varautuneiden hiukkasten järjestetty liike. Siten virtaa voivat johtaa vain aineet, joissa niitä on siirtää varautuneita hiukkasia. Virran johtamiskyvyn mukaan aineet jaetaan johtimiin ja eristeisiin. Johtimet ovat aineita, jotka voivat johtaa virtaa (eli sisältävät liikkuvia varattuja hiukkasia). Dielektrit ovat aineita, jotka eivät käytännössä johda virtaa.

Kiinteässä aineessa aineen hiukkaset voidaan paikantaa kaoottisesti, tai järjestelmällisempää O. Jos kiinteän aineen hiukkaset sijaitsevat avaruudessa kaoottisesti, ainetta kutsutaan amorfinen. Esimerkkejä amorfisista aineista - hiili, kiillelasi.

Jos kiinteän aineen hiukkaset ovat järjestyksessä avaruudessa, ts. muodostavat toistuvia kolmiulotteisia geometrisia rakenteita, tällaista ainetta kutsutaan kristalli ja itse rakenne kristallihila . Suurin osa meille tunnetuista aineista on kiteitä. Itse hiukkaset sijaitsevat sisällä solmut kristallihila.

Kiteiset aineet erottuvat erityisesti hiukkasten välisen kemiallisen sidoksen tyyppi kiteessä - atomi, molekyyli, metalli, ioni; kidehilan yksinkertaisimman solun geometrisen muodon mukaan - kuutio, kuusikulmainen jne.

Riippuen tyyppiset hiukkaset, jotka muodostavat kidehilan , erottaa atomi-, molekyyli-, ioni- ja metallikiderakenne .

Atomikidehila

Atomikidehila muodostuu, kun niitä on atomeja. Atomit ovat yhteydessä toisiinsa kovalenttiset kemialliset sidokset. Vastaavasti tällainen kidehila on hyvin kestävä, sen tuhoaminen ei ole helppoa. Atomikidehilan voivat muodostua atomit, joilla on korkea valenssi, ts. Kanssa suuri numero sidokset naapuriatomien kanssa (4 tai useampi). Yleensä nämä ovat ei-metalleja: yksinkertaisia ​​aineita - pii, boori, hiili (timantin, grafiitin allotrooppiset modifikaatiot) ja niiden yhdisteet (boorihiili, pii(IV)oksidi jne..). Koska ei-metallien välillä esiintyy pääasiassa kovalenttinen kemiallinen sidos, vapaita elektroneja(sekä muut varautuneet hiukkaset) aineissa, joissa on atomikidehila useimmissa tapauksissa ei. Siksi nämä aineet ovat yleensä johtavat sähköä erittäin huonosti, ts. ovat dielektrisiä. Tämä yleisiä malleja, josta on useita poikkeuksia.

Viestintä hiukkasten välillä atomikiteissä: .

Kristallin solmukohdissa jossa atomikiderakenne on järjestetty atomeja.

Vaiheen tila atomikiteet normaaleissa olosuhteissa: yleensä, kiinteät aineet.

Aineet, jotka muodostavat atomikiteitä kiinteässä tilassa:

1. Yksinkertaiset aineet korkea valenssi (sijaitsee jaksollisen taulukon keskellä): boori, hiili, pii jne.
2. Näiden epämetallien muodostamat monimutkaiset aineet: piidioksidi (piioksidi, kvartsihiekka) SiO 2 ; piikarbidi (korundi) piikarbidi; boorikarbidi, boorinitridi jne.

Atomikidehilan omaavien aineiden fysikaaliset ominaisuudet:

— vahvuus;

- tulenkestävyys (korkea sulamispiste);

- alhainen sähkönjohtavuus;

- alhainen lämmönjohtavuus;

— kemiallinen inertisyys (inaktiiviset aineet);

- liukenemattomuus liuottimiin.

Molekyylikidehila on hila, jonka solmut ovat molekyylejä. pitää molekyylit kiteessä molekyylien välisen vetovoiman heikkoja voimia (van der Waalsin joukot vetysidokset tai sähköstaattinen vetovoima). Näin ollen tällainen kidehila yleensä melko helppo tuhota. Aineet, joilla on molekyylikidehila - hauras, hauras. Mitä suurempi vetovoima molekyylien välillä on, sitä korkeampi on aineen sulamispiste. Molekyylikidehilan omaavien aineiden sulamispisteet eivät yleensä ole korkeampia kuin 200-300 K. Siksi normaaleissa olosuhteissa useimmat aineet, joilla on molekyylikidehila, ovat olemassa muodossa kaasuja tai nesteitä. Molekyylikidehila muodostuu yleensä kiinteässä muodossa hapoista, ei-metallien oksideista, muista ei-metallien binääriyhdisteistä, yksinkertaisista aineista, jotka muodostavat pysyviä molekyylejä (happi O 2, typpi N 2, vesi H 2 O jne.), orgaaniset aineet. Yleensä nämä ovat aineita, joissa on kovalenttinen polaarinen (harvoin ei-polaarinen) sidos. Koska elektronit osallistuvat kemiallisiin sidoksiin, aineisiin, joilla on molekyylikidehila - dielektrikot, huonot lämmönjohtimet.

Viestintä hiukkasten välillä molekyylikiteissä: m molekyylien väliset, sähköstaattiset tai molekyylien väliset vetovoimat.

Kristallin solmukohdissa jossa molekyylikiderakenne on järjestetty molekyylejä.

Vaiheen tila molekyylikiteet normaaleissa olosuhteissa: kaasut, nesteet ja kiinteät aineet.

Aineet, muodostuu kiinteässä tilassa molekyylikiteitä:

1. Yksinkertaisia ​​ei-metallisia aineita, jotka muodostavat pieniä, vahvoja molekyylejä (02, N2, H2, S8 jne.);
2. Monimutkaiset aineet (epämetallien yhdisteet), joissa on kovalenttisia polaarisia sidoksia (paitsi piin ja boorin oksidit, piin ja hiilen yhdisteet) - vesi H 2 O, rikkioksidi SO 3 jne.
3. Monatomiset harvinaiset kaasut (helium, neon, argon, krypton jne.);
4. Suurin osa eloperäinen aine, jossa ei ole ionisidoksia — metaani CH 4, bentseeni C 6 H 6 jne.

Fyysiset ominaisuudet aineet, joilla on molekyylikidehila:

- sulavuus (alhainen sulamispiste):

— korkea kokoonpuristuvuus;

- molekyylikiteet kiinteässä muodossa, samoin kuin liuoksissa ja sulaissa, eivät johda virtaa;

- faasitila normaaleissa olosuhteissa - kaasut, nesteet, kiinteät aineet;

- korkea volatiliteetti;

- alhainen kovuus.

Ioninen kidehila

Jos kiteen solmuissa on varautuneita hiukkasia - ioneja, voimme keskustella ioninen kidehila . Yleensä ionisten kiteiden kanssa vuorottelevat positiivisia ioneja(kationit) ja negatiiviset ionit(anionit), joten kiteen hiukkaset säilyvät sähköstaattiset vetovoimat . Kiteen tyypistä ja kiteen muodostavien ionien tyypistä riippuen tällaiset aineet voivat olla aika vahva ja kova. Kiinteässä tilassa ionikiteissä ei yleensä ole liikkuvia varautuneita hiukkasia. Mutta kun kide liukenee tai sulaa, ionit vapautuvat ja voivat liikkua ulkoisen vaikutuksen alaisena sähkökenttä. Nuo. johtaa virtaa vain liuoksiin tai sulaa ioniset kiteet. Ionikidehila on ominaista aineille, joilla on ioninen kemiallinen sidos. Esimerkkejä tällaisia ​​aineita suola NaCl kalsiumkarbonaatti- CaCO 3 jne. Ionikidehila muodostuu pääsääntöisesti kiinteässä faasissa metallien ja ei-metallien suolat, emäkset sekä metallioksidit ja binääriyhdisteet.

Viestintä hiukkasten välillä ionisissa kiteissä: .

Kristallin solmukohdissa ionihilan kanssa ioneja.

Vaiheen tila ionikiteet normaaleissa olosuhteissa: yleensä kiinteät aineet.

Kemialliset aineet ionisella kidehilalla:

1. Suolat (orgaaniset ja epäorgaaniset), mukaan lukien ammoniumsuolat (Esimerkiksi, ammoniumkloridi NH4Cl);
2. perusteet;
3. metallioksidit;
4. Binääriyhdisteet, jotka sisältävät metalleja ja ei-metalleja.

Ionikiderakenteen omaavien aineiden fysikaaliset ominaisuudet:

- korkea sulamispiste (tulenkestävä);

- ionikiteiden liuokset ja sulatteet - virtajohtimet;

- useimmat yhdisteet liukenevat polaarisiin liuottimiin (veteen);

- kiinteäfaasi useimmissa yhdisteissä normaaleissa olosuhteissa.

Ja lopuksi metalleille on ominaista erityinen tilarakenne - metallikidehila, joka johtuu metallista kemiallista sidosta . Metalliatomit pitävät valenssielektroneja melko heikosti. Metallin muodostamassa kiteessä seuraavat prosessit tapahtuvat samanaikaisesti: Jotkut atomit luovuttavat elektroneja ja niistä tulee positiivisesti varautuneita ioneja; nämä elektronit liikkuvat satunnaisesti kiteessä; osa elektroneista vetää ioneja puoleensa. Nämä prosessit tapahtuvat samanaikaisesti ja satunnaisesti. Täten, ioneja ilmestyy , kuten ionisidoksen muodostuksessa, ja muodostuu yhteisiä elektroneja kuten kovalenttisen sidoksen muodostamisessa. Vapaat elektronit liikkuvat satunnaisesti ja jatkuvasti koko kiteen tilavuudessa, kuten kaasu. Siksi niitä joskus kutsutaan elektronikaasu ". Läsnäolosta johtuen suuri numero liikkuvat varatut hiukkaset metallit johtaa sähköä, lämpöä. Metallien sulamispiste vaihtelee suuresti. Myös metallit ovat ominaisia erikoinen metallinen kiilto, muokattavuus, eli kyky muuttaa muotoa ilman tuhoa voimakkaassa mekaanisessa rasituksessa, tk. kemialliset sidokset eivät katkea.

Viestintä hiukkasten välillä : .

Kristallin solmukohdissa metalliritilällä metalli-ionit ja atomit.

Vaiheen tila metallit normaaleissa olosuhteissa: yleensä kiinteitä(poikkeus - elohopea, neste normaaleissa olosuhteissa).

Kemialliset aineet metallikidehilan kanssa - yksinkertaiset aineet - metallit.

Metallikidehilan omaavien aineiden fysikaaliset ominaisuudet:

– korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus;

- muokattavuus ja plastisuus;

- metallinen kiilto;

— metallit ovat yleensä liukenemattomia liuottimiin;

Useimmat metallit ovat normaaleissa olosuhteissa kiinteitä.

Erilaisten kidehilojen ominaisuuksien vertailu

Kidehilan tyyppi (tai kidehilan puuttuminen) mahdollistaa aineen fysikaalisten perusominaisuuksien arvioinnin. Karkea vertailu tyypillisiä fyysiset ominaisuudet yhdisteitä, joissa on erilaisia ​​kidehiloja, se on erittäin kätevä käyttää kemialliset aineet Kanssa tyypillisiä ominaisuuksia . Molekyylihilalle esim. hiilidioksidi, atomikidehilalle - timantti, metallille - kupari, ja ioniselle kidehilalle - suola, natriumkloridia NaCl.

Yhteenvetotaulukko muodostuneiden yksinkertaisten aineiden rakenteista kemiallisia alkuaineita jaksollisen järjestelmän pääalaryhmistä (toissijaisten alaryhmien elementit ovat metalleja, joten niillä on metallinen kidehila).

Lopullinen taulukko aineiden ominaisuuksien suhteesta rakenteeseen:

Molekyyliaineet ovat aineita, joiden pienimmät rakenteelliset hiukkaset ovat molekyylejä

Molekyylit - molekyyliaineen pienin hiukkanen, joka voi esiintyä itsenäisesti ja säilyttää kemialliset ominaisuutensa.

Molekyyliaineilla on alhaiset sulamis- ja kiehumispisteet, ja ne ovat kiinteässä, nestemäisessä tai kaasumaisessa tilassa normaaleissa olosuhteissa.

Esimerkiksi: Vesi H 2 O - neste, t pl \u003d 0 ° C; t paali = 100°С; Happi 02 - kaasu, tpl = -219 °C; t paali = -183°С; Typpioksidi (V) N 2O 5 - kiinteä aine, tpl = 30,3 °C; t paali = 45°С;

TO molekyyliset aineet liittyä:

yksinkertaisimmat ei-metalliset aineet: O 2, S 8, P 4, H 2, N 2, Cl 2, F 2, Br 2, I 2;

ei-metallien yhdisteet keskenään (binääri- ja monialkuaine): NH 3, CO 2, H 2 SO 4.

Ei-molekyyliset aineet

Ei-molekyyliset aineet ovat aineita, joiden pienimmät rakenteelliset hiukkaset ovat atomeja tai ioneja.

Ioni on atomi tai atomiryhmä, jolla on positiivinen tai negatiivinen varaus.

Esimerkiksi: Na + , Cl - .

Ei-molekyyliset aineet ovat normaaleissa olosuhteissa kiinteässä aggregoituneessa tilassa ja niillä on korkeat sulamis- ja kiehumispisteet.

Esimerkiksi: natriumkloridi NaCl - kiinteä aine, tpl = 801 °C; t paali = 1465°С; kupari Cu - kiinteä aine, tpl = 1083 °C; t paali = 2573°С; pii Si - kiinteä aine, tpl = 1420 °C; t paali = 3250°С;

Ei-molekyylisiä aineita ovat:

yksinkertaiset aineet (metallit): Na, Cu, Fe, …;

metalliseokset ja -yhdisteet epämetallien kanssa: NaH, Na 2 SO 4, CuCl 2, Fe 2 O 3;

ei-metallit: boori, pii, hiili (timantti), fosfori (musta ja punainen);

joitain epämetallien binäärisiä yhdisteitä: SiC, SiO 2.