Dependența proprietăților de structură. Caracteristicile legăturilor chimice. Dependența proprietăților substanțelor de compoziția și structura lor. Diferite poziții ale grupurilor funcționale

Cursul 7 Dependența proprietăților substanțelor de structura lor. Legătură chimică. Principalele tipuri de legături chimice. Probleme luate în considerare: 1. Niveluri de organizare a substanței. Ierarhia structurii. 2. Substanțe cu structură moleculară și nemoleculară. 3. Varietate structuri chimice. 4. Motivele apariției unei legături chimice. 5. Legătura covalentă: mecanisme de formare, modalități de suprapunere a orbitalilor atomici, polaritatea, momentul dipol al moleculei. 6. Legătura ionică. 7. Comparația legăturilor polare și ionice covalente. 8. Compararea proprietăților substanțelor cu legături polare și ionice covalente. 9. Racord metalic. 10. Interacțiuni intermoleculare.

Substanță (peste 70 de milioane) Ce trebuie să știți despre fiecare substanță? 1. 2. 3. 4. 5. Formula (din ce consta) Structura (cum functioneaza) Proprietati fizice Proprietati chimice Metode de productie (laboratoare si industriale) 6. Aplicare practica

Ierarhia structurii materiei Toate substanțele sunt formate din atomi, dar nu toate sunt formate din molecule. Atom Moleculă Pentru toate substanțele Numai pentru substanțele cu structură moleculară Nanolevel Pentru toate substanțele Nivel volumetric (macro) Pentru toate substanțele Toate cele 4 niveluri fac obiectul de studiu al chimiei

Substanțe Structura moleculară Structura nemoleculară Constă din molecule Constă din atomi sau ioni H 2 O, CO 2, HNO 3, C 60, aproape toate org. substanțe Diamant, grafit, Si. O 2, metale, săruri Formula reflectă compoziția moleculei Formula reflectă compoziția unității de formulă

Substanţe Dioxid de siliciu Unitatea de formulă Si. O 2 Muzeul Mineralogic Fersman este situat lângă intrarea în grădina Neskuchny. Adresă: Moscova, Leninsky Prospekt, 18, clădirea 2.

Varietate de structuri chimice. propelan C 5 H 6 coronen (superbenzen) C 24 H 12 cavitand C 36 H 32 O 8

O moleculă este un sistem stabil format din mai multe nuclee atomice și electroni. Atomii se combină în molecule formând legături chimice. Principala forță motrice pentru formarea unei molecule din atomi este o scădere a energiei totale. Moleculele au o formă geometrică caracterizată prin distanțele dintre nuclee și unghiurile dintre legături.

Principalele tipuri de legături chimice: 1. Ionice 2. Covalente 3. Metalice Principalele interacțiuni intermoleculare: 1. Legături de hidrogen 2. Legături Van der Waals

Legătura ionică Dacă legătura este formată din atomi cu valori de electronegativitate puternic diferite (ΔEER ≥ 1,7), perechea de electroni partajată este aproape complet deplasată către atomul mai electronegativ. Na Cl OEO 0,9 3,16 ∆ 2,26 +Na Anion: Cl. Cation Legătura chimică dintre ioni, care are loc datorită atracției lor electrostatice, se numește ionică.

Legătura ionică Potențialul coulombian este simetric sferic, îndreptat în toate direcțiile, deci legătura ionică nu este direcționată. Potențialul Coulomb nu are restricții cu privire la numărul de contraioni adăugați - prin urmare, legătura ionică este nesaturabilă.

Legături ionice Compușii cu legături ionice sunt solizi, foarte solubili în solvenți polari și au puncte de topire și de fierbere ridicate.

Legătura ionică Curba I: atracția ionilor dacă ar fi sarcini punctiforme. Curba II: respingerea nucleelor în cazul unei apropieri puternice a ionilor. Curba III: energia minimă E 0 de pe curbă corespunde stării de echilibru a perechii de ioni, în care forțele de atracție a electronilor către nuclee sunt compensate de forțele de respingere ale nucleelor dintre ele la distanța r 0,

Legătura chimică în molecule Legătura chimică în molecule poate fi descrisă prin două metode: - metoda legăturilor de valență, MVS - metoda orbitalilor moleculari, MMO

Metoda legăturilor de valență Teoria Heitler-London Principalele prevederi ale metodei VS: 1. Legătura este formată din doi electroni cu spini opuși, în timp ce funcțiile de undă se suprapun și densitatea electronilor dintre nuclee crește. 2. Legătura este localizată în direcția de suprapunere maximă a funcțiilor Ψ ale electronilor. Cu cât suprapunerea este mai puternică, cu atât legătura este mai puternică.

Formarea unei molecule de hidrogen: H+ + H → H: H Când doi atomi se apropie unul de celălalt, iau naştere forţe de atracţie şi de respingere: 1) atracţie: „electron-nucleu” atomilor vecini; 2) repulsie: „nucleu-nucleu”, „electron-electron” atomilor vecini.

O legătură chimică realizată de perechi de electroni împărtășiți se numește legătură covalentă. O pereche de electroni comună poate fi formată în două moduri: 1) ca rezultat al unirii a doi electroni nepereche: 2) ca urmare a socializării unei perechi de electroni neîmpărtășite a unui atom (donator) și a unui orbital gol al altuia ( acceptor). Două mecanisme de formare a legăturilor covalente: schimbul și donor-acceptor.

Modalități de suprapunere a orbitalilor atomici în timpul formării unei legături covalente Dacă formarea densității electronice maxime a legăturii are loc de-a lungul unei linii care leagă centrii atomilor (nuclei), atunci o astfel de suprapunere se numește o legătură σ:

Modalități de suprapunere a orbitalilor atomici în timpul formării unei legături covalente Dacă formarea densității electronice maxime a legăturii are loc pe ambele părți ale liniei care leagă centrii atomilor (nuclei), atunci această suprapunere se numește legătură π:

Legătura covalentă polară și nepolară 1) Dacă legătura este formată din atomi identici, norul de legătură cu doi electroni este distribuit în spațiu simetric între nucleele lor - o astfel de legătură se numește nepolară: H 2, Cl 2, N 2 . 2) dacă legătura este formată din diferiți atomi, norul de legătură este deplasat pe partea unui atom mai electronegativ - o astfel de legătură se numește polară: HCl, NH 3, CO 2.

Legătură covalentă polară Moment dipolar al legăturii Dipol H+δCl-δ sau H+0, 18 Cl-0, 18 +δ -δ Unde ±δ este sarcina efectivă a atomului, fracțiunea sarcinii absolute a electronului. A nu se confunda cu gradul de oxidare! l Produsul sarcinii efective și lungimea dipolului se numește momentul electric al dipolului: μ = δl Aceasta este o mărime vectorială: este direcționată de la o sarcină pozitivă la una negativă.

Legătură covalentă polară Momentul dipol al unei molecule este egal cu suma vectorilor momentului dipolar al legăturii, ținând cont de perechile de electroni neîmpărțite. Unitatea de măsură a momentului dipolar este Debye: 1 D = 3,3 10 -30 C m.

Legătură covalentă polară Momentul dipolar al unei molecule În produsul μ = δl, ambele mărimi sunt direcționate opus. Prin urmare, este necesar să se monitorizeze cu atenție cauza modificării în μ. De exemplu, Cs. F Cs. Cl 24 31 δ „pierdut” l Cs. I HF HCl HBr HI 37 5, 73 3, 24 2, 97 1, 14 invers

Legătură covalentă polară Momentul dipolar al unei molecule Poate o moleculă să fie nepolară dacă toate legăturile din ea sunt polare? Moleculele de tip AB sunt întotdeauna polare. Moleculele de tip AB 2 pot fi atât polare, cât și nepolare. . . H 2 O OH CO 2 μ>0 H O C μ \u003d 0 O

Legătură covalentă polară Moleculele formate din trei sau mai mulți atomi (AB 2, AB 3, AB 4, AB 5, AB 6) pot fi nepolare dacă sunt simetrice. Care este efectul momentului dipolar al unei molecule? Există interacțiuni intermoleculare și, în consecință, densitatea substanței, t ° topire și t ° fierbere cresc.

Comparația legăturilor polare ionice și covalente Generalități: formarea unei perechi de electroni comune. Diferență: gradul de deplasare al perechii de electroni comuni (polarizarea legăturilor). O legătură ionică ar trebui considerată ca un caz extrem al unei legături polare covalente.

Compararea caracteristicilor legăturilor polare ionice și covalente Legătură covalentă: saturată și direcționată Saturația (valența maximă) - este determinată de capacitatea unui atom de a forma un număr limitat de legături (ținând cont de ambele mecanisme de formare). Direcția legăturii determină unghiul de legătură, care depinde de tipul de hibridizare a orbitalilor atomului central. Legătură ionică: nesaturată și nedirecțională.

Comparația caracteristicilor legăturilor polare ionice și covalente Direcționalitatea legăturilor este determinată de unghiurile de legătură. Unghiurile de valență sunt determinate experimental sau prezise pe baza teoriei lui L. Polling a hibridizării orbitalilor atomici sau a teoriei lui Gillespie. Mai multe despre asta în seminarii.

Comparația proprietăților substanțelor cu legături ionice și covalente Legături covalente Cristale atomice Între atomii din cristalul propriu-zis Duritate ridicată topitură ridicată, punct de fierbere conductivitate termică și electrică slabă Cristale moleculare Între atomi dintr-o moleculă Moliciune moderată, punct de topire destul de scăzut și conductivitate electrică Insolubil în apă

Comparația proprietăților substanțelor cu legături ionice și covalente Cristal covalent atomic Punct de topire ≈ 3700 °C

Comparația proprietăților substanțelor cu legături ionice și covalente Legături ionice între ioni dintr-un cristal Duritate și fragilitate Punct de topire ridicat Conductivitate termică și electrică slabă Solubil în apă

Legătura metalică este realizată de electroni care aparțin tuturor atomilor simultan. Densitatea de electroni este delocalizată „gaz de electroni”. Luciu metalic caracteristic Ductilitate Maleabilitate Conductivitate termică și electrică ridicată Punctele de topire sunt foarte variabile.

Legături intermoleculare. 1. Legătura de hidrogen Atracția dintre atomul de hidrogen (+) al unei molecule și atomul F, O, N (–) al altei molecule Polimer (HF)n Dimer acid acetic Legăturile de hidrogen sunt slabe individual, dar puternice în mod colectiv

Legături intermoleculare. 5. Legăturile Van der Waals Chiar dacă nu există legături de hidrogen între molecule, moleculele sunt întotdeauna atrase unele de altele. Atractia dintre dipolii moleculari se numeste legatura van der Waals. Atractie in-d-in cu cât mai puternic, cu atât mai mult: 1) polaritate; 2) dimensiunea moleculelor. Exemplu: metan (CH 4) - gaz, benzen (C 6 H 6) - lichid Una dintre cele mai slab v-d-v legături - între moleculele de H 2 (p.t. - 259 o. C, bp - 253 o. C). Interacțiunea dintre molecule este de multe ori mai slabă decât legătura dintre atomi: Ekov (Cl-Cl) = 244 k. J / mol, Evdv (Cl 2 - Cl 2) = 25 k. J / mol, dar asigură existența o stare lichidă și solidă a materiei

Prelecția a folosit materialele profesorului Facultății de Chimie a Universității de Stat din Moscova. Lomonosov Eremin Vadim Vladimirovici Vă mulțumim pentru atenție!

Testul A6 Substanțe cu structură moleculară și nemoleculară. Tip de rețea cristalină. Dependența proprietăților substanțelor de compoziția și structura lor. 1. Rețeaua cristalină a clorurii de calciu 1) ionic 2) molecular 3) metalic 4) atomic 2. Structura moleculară are 1) mercur 2) brom 3) hidroxid de sodiu 4) sulfat de potasiu 3. Un atom este o particulă structurală în rețea cristalină 1) metan 2 ) hidrogen 3) oxigen 4) siliciu 4. Substanțele care au duritate, infuzibilitate, solubilitate bună în apă, de regulă, au o rețea cristalină: 1) moleculară 2) atomică 3) ionică 4) metalică 5 Rețeaua cristalină moleculară are 1) HBr 2) K2O 3) BaO 4) KCl 6. Substanțe cu o rețea cristalină atomică 1) foarte dure și refractare 2) fragile și fuzibile 3) conducte electricitate în soluţii 4) conduc curentul electric în topituri. 7. Rețeaua cristalină moleculară are 1) Ca3P2 2) CO2 3) SO2 4) AlF3 8. Fiecare dintre substanțele aflate în serie 1) sodiu, clorură de sodiu, hidrură de sodiu 2) calciu, oxid de calciu, carbonat de calciu 3 are un rețea cristalină ionică ) bromură de sodiu, sulfat de potasiu, clorură de fier (II) 4) fosfat de magneziu, clorură de potasiu, oxid de fosfor (V) 9. Rețeaua cristalină a grafitului 1) ionic 2) molecular 3) atomic 4) metalic 10. Substanțe cu duritate, refractare , solubilitate bună în apă, de regulă, au o rețea cristalină 1) moleculară 2) ionică 3) atomică 4) metal 11. Rețeaua cristalină moleculară are 1) siliciu 2) monoxid de carbon (IV) 3) dioxid de siliciu 4) azotat de amoniu 12. Rețeaua cristalină a halogenilor 1) atomic 2) ionic 3) molecular 4) metalic 13. Substanțele cu o rețea cristalină atomică includ 1) sodiu, fluor, oxid de sulf (IV) 2) plumb, nitric acid, oxid de magneziu 3) bor, diamant, carbură de siliciu 4) clorură de potasiu, fosfor alb, iod 14. Structura moleculară are 1) zinc 2) azotat de bariu 3) hidroxid de potasiu 4) rețea de bromură de hidrogen 1) metalică 2) moleculară 3 ) atomic 4) ionic 16. Ionii sunt particule structurale de 1) oxigen 2) apă 3) monoxid de carbon (IV) 4) clorură de sodiu 17. Toate nemetalele din grupa 1) carbon, bor, siliciu 3) oxigen, sulf , azot 2) fluor, brom, iod 4) clor, fosfor, seleniu 18. O structură cristalină similară cu structura diamantului are 1) silice 2) oxid de sodiu 3) monoxid de carbon (II) 4) fosfor alb P4 19. Un atomul este o particulă structurală în rețeaua cristalină a 1) metanului 2) hidrogenului 3) oxigenului 4) siliciului 20. Fiecare dintre cele două substanțe are o rețea cristalină moleculară 1) grafit și diamant 2) siliciu și iod 3) clor și monoxid de carbon (IV ) 4) clorură de bariu și oxid de bariu 21. Fiecare dintre cele două substanțe are o rețea cristalină atomică 1) oxid de siliciu (IV) și monoxid de carbon (IV) 2) grafit și siliciu 3) clorură de potasiu și fluorură de sodiu 4) clor și iod 22. Structura moleculară are 1) sodiu 2) fructoză 3) fosfat de sodiu 4) oxid de sodiu 23. Rețeaua cristalină moleculară este caracteristică fiecăreia dintre substanțele aflate în serie 1) clorură de potasiu, azot, metan 2) iod , dioxid de carbon, ozon 3) aluminiu , brom, diamant 4) hidrogen, sulfat de magneziu, oxid de fier (III) 24. Oxidul de siliciu este refractar, insolubil în apă. Rețeaua sa cristalină este 1) atomică 2) moleculară 3) ionică 4) metalică 25. În funcție de natura particulelor care formează cristalul și de natura forțelor de interacțiune dintre ele, se disting patru tipuri de rețele cristaline: 1) ionic, atomic, molecular și metalic 2) ionic, covalent, atomic și molecular 3) metalic, covalent, atomic și molecular 4) ionic, cubic, triunghiular și stratificat 26. Rețeaua cristalină a gheții: 1) atomic 2) molecular 3) ionic 4) în stare solidă metalică are o rețea cristalină moleculară. 1) grafit 2) sodiu 3) hidroxid de sodiu 4) hidrogen 28. Indicați substanța care în stare solidă are o rețea cristalină atomică: o rețea cristalină metalică se caracterizează prin mare... 1) solubilitate în apă 2) electronegativitatea atomilor 3) volatilitate 4) conductivitate electrică 30. Substanța cristalină este formată din particule de Na + și OH-. Cărui tip de rețea cristalină aparține această substanță? 1) atomic 2) molecular 3) ionic 4) metalic 31. Fiecare dintre cele două substanțe are o structură nemoleculară: 1) S8 și O2 2) Fe și NaCl 3) CO și Mg 4) Na2CO3 și I2 32. Substanța al structurii moleculare este 1) ozon 2) oxid de bariu 3) grafit 4) sulfură de potasiu 33. Rețeaua cristalină atomică a unei substanțe simple: 1) diamant 2) cupru 3) fluor 4) staniu 34. Afirmația că o moleculă este o particulă structurală a unei substanțe date este adevărată numai pentru 1) diamant 2) clorură de sodiu 3) siliciu 4) azot 35. 1) apă 2) fluorură de sodiu 3) argint 4) bromul are o rețea cristalină ionică 36. Substanțe simple care au același tip de rețea cristalină sunt formate din elemente 1) de perioade mici 3) subgrupe secundare 2) subgrupe principale 4) perioade mari 37. O structură cristalină asemănătoare cu structura diamantului are: 1) silice SiO2 2) oxid de sodiu Na2O 3 ) monoxid de carbon (II) CO 4) fosfor alb Р4 38. Fosfina РН3 este gaz. Rețeaua sa cristalină este 1) atomică 2) moleculară 3) ionică 4) metalică 39. Cristalele sunt compuse din molecule. 1) zahăr 2) sare 3) diamant 4) argint 40. Ionii încărcați opus formează cristale de 1) zahăr 2) hidroxid de sodiu 3) diamant 4) argint 41. Ce particule formează un cristal de azotat de sodiu? 1) Atomi de Na, N și O 3) Ioni de Na+, NO3+ 5+ 22) Ioni de Na, N, O 4) Molecule de NaNO3 42. Evaluați corectitudinea judecăților despre relația dintre structura și proprietățile unei substanțe. A. Printre substanțele structurii moleculare se numără gazoase, lichide și solide în condiții normale. B. Substanțele cu o rețea cristalină atomică sunt solide în condiții normale. 1) doar A este corect 2) doar B este corect 3) ambele judecăți sunt corecte 4) ambele judecăți sunt incorecte 43. Evaluați corectitudinea judecăților cu privire la relația dintre structura și proprietățile unei substanțe: B. Toate solidele au o structură nemoleculară 1) numai A este adevărat 2) numai B este adevărat 3) ambele judecăți sunt adevărate 4) ambele judecăți sunt incorecte 44. Care dintre următoarele afirmații sunt adevărate: A. Substanțe cu o substanță moleculară zăbrele au temperaturi scăzute topire și conductivitate electrică scăzută. B. Substanțele cu rețea atomică sunt plastice și au o conductivitate electrică ridicată. 1) numai A este adevărat 2) numai B este adevărat 3) ambele judecăți sunt corecte 4) ambele judecăți sunt incorecte 45. Stabiliți o corespondență între substanță și tipul rețelei sale cristaline. SUBSTANȚĂ TIP DE REȚELE CRISTALINE 1) sare de masă A) moleculară 2) argint B) ionică 3) dioxid de carbon C) atomic 4) grafit D) metalic 5) glucoză 46. Stabiliți o corespondență între tipul rețelei cristaline și proprietățile substanțelor. TIPUL PROPRIETĂȚILOR CRISTALICE ALE SUBSTANTELOR REȚICELOR A) ionice 1) solide, refractare, nu se dizolvă în apă B) metalice 2) fragile, fuzibile, nu conduc curentul electric C) atomice 3) plastice, au puncte de topire diferite, conduc curentul electric D) molecular 4 ) solid, refractar, ușor solubil în apă 47. Indicați o serie caracterizată prin scăderea lungimii unei legături chimice 1) SiCl4, MgCl2, AlCl3, NaCl 2) NaCl, MgCl2, SiCl4, AlCl3 3) NaCl , SiCl4, MgCl2, AlCl3 4) NaCl, MgCl2, AlCl3, SiCl4 48. Evaluați corectitudinea judecăților despre relația dintre structura și proprietățile unei substanțe. A. Dacă există o legătură chimică puternică între particulele dintr-un cristal, atunci substanța se evaporă ușor. B. Toate gazele au o structură moleculară. 1) doar A este adevărat 2) doar B este adevărat 3) ambele judecăți sunt corecte 4) ambele judecăți sunt greșite

Dependența proprietăților substanțelor de structura moleculelor

O lecție de gânduri deschise

Goluri. Educațional - pentru a consolida și aprofunda cunoștințele studenților despre teoria structurii chimice, principalele sale prevederi.
Educational- să promoveze formarea de relaţii şi relaţii cauză-efect.
Educational- dezvoltarea abilităților de gândire, capacitatea de a transfera cunoștințe și abilități în situații noi.
Echipamente și reactivi. Un set de modele cu bile și băț; mostre de cauciuc natural și sintetic, dietil eter, butanol, etanol, fenol, litiu, sodiu, soluție de turnesol, apă cu brom, acizi formic și acetic.
Motto."Fiecare substanță - de la cea mai simplă la cea mai complexă - are trei laturi diferite, dar interconectate - proprietate, compoziție, structură"(V.M. Kedrov).

ÎN CURILE CURĂRILOR

Ce se înțelege prin conceptul de dependență? (Pentru a obține opinia elevilor).
Scrieți pe tablă definiția: „Dependența este
1) relația dintre un fenomen și altul ca o consecință cu o cauză;
2) subordonarea celorlalți în absența independenței, a libertății ”(dicționarul lui S.I. Ozhegov).

Definim împreună obiectivele lecției, întocmind o diagramă:

Bloc de orientare motivațională

Încălzire intelectuală

Determinați corectitudinea afirmațiilor de mai jos și susțineți-vă răspunsurile cu exemple.

Teoria structurii chimice a fost descoperită de D.I. Mendeleev.
Răspuns. A.M.Butlerov, 1861

Valența carbonului în compușii organici poate fi II și IV.
Răspuns. Valența carbonului este cel mai adesea IV.

Atomii care formează moleculele substanțelor organice sunt legați aleatoriu, fără a ține cont de valență.
Răspuns. Atomii din molecule sunt conectați într-o anumită secvență în funcție de valența lor.

Proprietățile substanțelor nu depind de structura moleculelor.
Răspuns. Butlerov în teoria structurii chimice a susținut că proprietățile compușilor organici sunt determinate de compoziția și structura moleculelor lor.

Bloc operațional-executiv

Factorul de structură spațială

Ce știi despre structura spațială a moleculelor de alcani și alchene?
Răspuns. În alcani, fiecare carbon are patru atomi învecinați, care sunt localizați la vârfurile tetraedrului. Carbonul însuși se află în centrul tetraedrului. Tip de hibridizare a atomului de carbon - sp 3, unghiurile dintre legături (Н–С–С, Н–С–Н, С–С–С) - 109°28". Structura lanțului de carbon este în zig-zag.
În alchene, doi atomi de carbon legați printr-o legătură dublă și patru atomi atașați lor prin legături simple sunt în același plan. Tipul de hibridizare a atomilor - sp 2, unghiurile dintre legături (Н–С=С, C–С=С) - 120°.

Amintiți-vă care este diferența dintre structura spațială a moleculelor de cauciuc natural și cauciuc sintetic.
Răspuns. Cauciucul natural, un polimer liniar al izoprenului, are structura cis-1,4-poliizopren. Cauciucul sintetic poate avea o structură transă-1,4-poliizopren.

Elasticitatea acestor cauciucuri este aceeași?
Răspuns. Cisforma este mai flexibilă decât transformarea. Moleculele de cauciuc natural sunt mai lungi și mai elastic răsucite (mai întâi într-o spirală și apoi într-o bilă) decât moleculele de cauciuc sintetic.

Amidonul (C 5 H 10 O 5) m este o pulbere amorfă albă, iar celuloza (C 5 H 10 O 5) n este o substanță fibroasă.
Care este motivul acestei diferențe?
Răspuns. Amidonul este un polimer al glucozei, în timp ce celuloza este un polimer al glucozei.

Sunt cele Proprietăți chimice amidon si celuloza?
Răspuns. Amidon + I 2 soluție albastră,
celuloză + HNO 3 nitroceluloză.

Concluzie. Atât proprietățile fizice, cât și cele chimice depind de structura spațială.

Factorul de structură chimică

Care este ideea principală a teoriei structurii chimice?
Răspuns. Structura chimică reflectă dependența proprietăților substanțelor de ordinea conexiunii atomilor și de interacțiunea acestora.

Determinați ce substanțe au în comun:

Răspuns. Compus.

Comparați proprietățile fizice ale acestor substanțe. Care credeți că este motivul acestei diferențe?
Pe baza distribuției densității electronice a unei legături chimice, determinați care moleculă este mai polară? Cu ce este legat?
Răspuns. – legătura de hidrogen OH.

Experiment demonstrativ

Concluzie. Reactivitatea alcoolului este determinată de influența reciprocă a atomilor din moleculă.

Factor structura electronica

Care este esența influenței reciproce a atomilor?
Răspuns. Influența reciprocă constă în interacțiune structuri electronice atomi, ceea ce duce la o schimbare a densității electronice a legăturilor chimice.

Lucrări de laborator

Profesor. Sunt seturi pe mesele voastre pt munca de laborator. Finalizați sarcina și demonstrați experimental dependența proprietăților substanțelor de structura electronică. Lucrați în perechi. Respectați cu strictețe regulile de siguranță.
Opțiunea I. Efectuați un studiu al proprietăților chimice ale etanolului și fenolului. Demonstrați dependența reactivității lor de structura electronică. Utilizați reactivi - litiu metalic și apă cu brom. Scrie ecuații posibile reacții. Arătați schimbarea densității electronice a unei legături chimice în molecule.
Opțiunea II. Explicați esența influenței reciproce a grupării carboxil -COOH și a substituentului la carbonul carbonil din moleculele acizilor carboxilici. Luați în considerare exemplul acizilor formic și acetic. Utilizați soluție de turnesol și litiu. Scrieți ecuațiile de reacție. Arătați schimbarea densității electronice a unei legături chimice în molecule.

Concluzie. Proprietățile chimice depind de influența reciprocă a atomilor.

Controlul final al cunoștințelor

Profesor. Să rezumam lecția noastră. Am confirmat că proprietățile substanțelor depind de structura chimică și electronică spațială.
1. Formulele HCOOH, C 6 H 5 OH și C 4 H 9 COOH scriu în ordine crescătoare proprietățile acide ale substanțelor.
2. Aranjați formulele CH 3 COOH, C 3 H 7 COOH, CH 3 OH, ClCH 2 COOH în ordinea descrescătoare a proprietăților acide ale substanțelor.
3. Care aldehidă are:

grupa aldehidă mai activă? De ce?
Evaluează-ți munca la clasă.

L.A. EREMINA,
profesor de chimie la școala numărul 24
(Abakan, Khakassia)

Subiecte ale codificatorului USE: Substanțe cu structură moleculară și nemoleculară. Tip de rețea cristalină. Dependența proprietăților substanțelor de compoziția și structura lor.

Teoria cinetică moleculară

Toate moleculele sunt formate din particule minuscule numite atomi. Toți atomii descoperiți în prezent sunt colectați în tabelul periodic.

Atom este cea mai mică particulă indivizibilă din punct de vedere chimic a unei substanțe care își păstrează proprietățile chimice. Atomii se conectează între ei legături chimice. Am luat în considerare anterior a. Asigurați-vă că studiați teoria pe tema: Tipuri de legături chimice, înainte de a studia acest articol!

Acum să ne uităm la modul în care particulele se pot combina în materie.

În funcție de locația particulelor unele față de altele, proprietățile substanțelor pe care le formează pot varia foarte mult. Deci, dacă particulele sunt situate unele față de altele departe(distanța dintre particule este mult mai mare decât dimensiunea particulelor în sine), practic nu interacționează între ele, se mișcă aleatoriu și continuu în spațiu, atunci avem de-a face cu gaz .

Dacă particulele sunt localizate închide unul altuia, dar haotic, Mai mult interacționează între ele, faceți mișcări oscilatorii intense într-o poziție, dar puteți sări într-o altă poziție, atunci acesta este un model al structurii lichide .

Dacă particulele sunt localizate închide unul la altul, dar mai mult ordonat, Și interacționează mai multîntre ele, dar se deplasează doar într-o poziție de echilibru, practic fără a se deplasa în alta poziție, avem de-a face solid .

Cele mai cunoscute substanțe chimice și amestecuri pot exista în stare solidă, lichidă și gazoasă. Cel mai simplu exemplu este apă. La conditii normale ea lichid, la 0 o C îngheață - trece din stare lichidă în solid, iar la 100 ° C fierbe - intră fază gazoasă- vapor de apă. În același timp, multe substanțe în condiții normale sunt gaze, lichide sau solide. De exemplu, aerul, un amestec de azot și oxigen, este un gaz în condiții normale. Dar la presiune ridicată și temperatură scăzută, azotul și oxigenul se condensează și trec în faza lichidă. Azotul lichid este utilizat activ în industrie. Uneori izolat plasmă, și cristale lichide, ca faze separate.

Multe proprietăți ale substanțelor și amestecurilor individuale sunt explicate prin aranjarea reciprocă a particulelor în spațiu una față de alta!

Acest articol ia în considerare proprietăți solide , în funcție de structura lor. Proprietățile fizice de bază ale solidelor: punct de topire, conductivitate electrică, conductivitate termică, rezistență mecanică, plasticitate etc.

Temperatură de topire este temperatura la care o substanță trece din solid în lichid și invers.

este capacitatea unei substanțe de a se deforma fără a se rupe.

Conductivitate electrică este capacitatea unei substanțe de a conduce curentul.

Curentul este mișcarea ordonată a particulelor încărcate. Astfel, curentul poate fi condus doar de substanțele în care există mișcarea particulelor încărcate. În funcție de capacitatea de a conduce curentul, substanțele sunt împărțite în conductori și dielectrici. Conductorii sunt substanțe care pot conduce curentul (adică conțin particule mobile încărcate). Dielectricii sunt substanțe care practic nu conduc curentul.

Într-un solid, particulele unei substanțe pot fi localizate haotic, sau mai ordonat O. Dacă particulele unui solid sunt situate în spațiu haotic, substanța se numește amorf. Exemple de substanțe amorfe - carbune, sticla mica.

Dacă particulele unui solid sunt aranjate în spațiu într-o manieră ordonată, i.e. formează structuri geometrice tridimensionale repetate, se numește o astfel de substanță cristal, și structura în sine rețea cristalină . Majoritatea substanțelor cunoscute de noi sunt cristale. Particulele în sine sunt localizate în noduri rețea cristalină.

Substanțele cristaline se disting, în special, prin tip de legătură chimică între particule într-un cristal - atomic, molecular, metalic, ionic; după forma geometrică a celei mai simple celule a rețelei cristaline - cubică, hexagonală etc.

Depinzând de tip de particule care formează o rețea cristalină , distinge structură cristalină atomică, moleculară, ionică și metalică .

Rețea cristalină atomică

O rețea cristalină atomică se formează atunci când există atomi. Atomii sunt legați între ei legături chimice covalente. În consecință, o astfel de rețea cristalină va fi foarte durabil, nu este ușor să-l distrugi. O rețea cristalină atomică poate fi formată din atomi cu o valență mare, adică Cu un numar mare legături cu atomi învecinați (4 sau mai mulți). De regulă, acestea sunt nemetale: substanțe simple - siliciu, bor, carbon (modificări alotropice ale diamantului, grafitului) și compușii acestora (borocarbon, oxid de siliciu (IV) etc..). Deoarece între nemetale are loc o legătură chimică predominant covalentă, electroni liberi(precum și alte particule încărcate) în substanțe cu o rețea cristalină atomică în cele mai multe cazuri nu. Prin urmare, aceste substanțe sunt de obicei conduc electricitatea foarte slab, adică sunt dielectrici. Acest tipare generale, din care există o serie de excepții.

Comunicarea între particule în cristale atomice: .

La nodurile cristalului cu structura cristalina atomica dispusa atomi.

Stare de fază cristale atomice în condiții normale: de regulă, solide.

Substanțe, care formează cristale atomice în stare solidă:

Substanțe simple valență ridicată (situat în mijlocul tabelului periodic): bor, carbon, siliciu etc.
Substanțe complexe formate din aceste nemetale: silice (oxid de siliciu, nisip de cuarț) SiO2; carbură de siliciu (corindon) SiC; carbură de bor, nitrură de bor etc.

Proprietățile fizice ale substanțelor cu o rețea cristalină atomică:

— putere;

- refractaritate (punct de topire ridicat);

- conductivitate electrică scăzută;

- conductivitate termică scăzută;

— inerție chimică (substanțe inactive);

- insolubilitate în solvenți.

Rețea cristalină moleculară este o rețea ale cărei noduri sunt molecule. ține moleculele în cristal forțe slabe de atracție intermoleculară (forțele van der Waals, legături de hidrogen sau atracție electrostatică). În consecință, o astfel de rețea cristalină, de regulă, destul de usor de distrus. Substanțe cu o rețea cristalină moleculară - fragil, fragil. Cu cât este mai mare forța de atracție între molecule, cu atât este mai mare punctul de topire al substanței. De regulă, punctele de topire ale substanțelor cu o rețea cristalină moleculară nu sunt mai mari de 200-300K. Prin urmare, în condiții normale, majoritatea substanțelor cu o rețea cristalină moleculară există sub formă gaze sau lichide. Rețeaua cristalină moleculară, de regulă, este formată în formă solidă din acizi, oxizi ai nemetalelor, alți compuși binari ai nemetalelor, substanțe simple care formează molecule stabile (oxigen O 2, azot N 2, apă H 2 O , etc.), substanțe organice. De regulă, acestea sunt substanțe cu o legătură polară covalentă (rar nepolară). Deoarece electronii sunt implicați în legături chimice, substanțe cu o rețea cristalină moleculară - dielectrici, conductoare slabe de căldură.

Comunicarea între particule în cristale moleculare: m forțe de atracție intermoleculare, electrostatice sau intermoleculare.

La nodurile cristalului cu structura cristalina moleculara dispusa molecule.

Stare de fază cristale moleculare în condiții normale: gaze, lichide și solide.

Substanțe, formându-se în stare solidă cristale moleculare:

Substanțe simple nemetalice care formează molecule mici și puternice (O2, N2, H2, S8 şi alţii);
Substanțe complexe (compuși ai nemetalelor) cu legături polare covalente (cu excepția oxizilor de siliciu și bor, compuși de siliciu și carbon) - apă H 2 O, oxid de sulf SO 3 etc.
Gaze rare monoatomice (heliu, neon, argon, cripton si etc.);
Majoritate materie organică, în care nu există legături ionice — metan CH4, benzen C6H6 etc.

Proprietăți fizice substanțe cu o rețea cristalină moleculară:

- fuzibilitate (punct de topire scăzut):

— compresibilitate ridicată;

- cristalele moleculare în formă solidă, precum și în soluții și topituri, nu conduc curentul;

- stare de fază în condiții normale - gaze, lichide, solide;

— volatilitate ridicată;

- duritate scăzută.

Rețea cristalină ionică

Dacă există particule încărcate la nodurile cristalului - ionii, putem vorbi despre rețea cristalină ionică . De regulă, cu cristale ionice alternează ionii pozitivi(cationi) și ioni negativi(anioni), astfel încât particulele din cristal sunt reținute forțele de atracție electrostatică . În funcție de tipul de cristal și de tipul de ioni care formează cristalul, astfel de substanțe pot fi destul de puternic și dur. În stare solidă, nu există, de regulă, particule încărcate mobile în cristalele ionice. Dar când cristalul este dizolvat sau topit, ionii sunt eliberați și se pot mișca sub acțiunea unui câmp electric. Acestea. conduce curentul numai solutii sau topituri cristale ionice. Rețeaua cristalină ionică este caracteristică substanțelor cu legătură chimică ionică. Exemple asemenea substanțe sare NaCl carbonat de calciu- CaCO 3 etc. Rețeaua cristalină ionică, de regulă, se formează în fază solidă săruri, baze, precum și oxizi metalici și compuși binari ai metalelor și nemetalelor.

Comunicarea între particule în cristale ionice: .

La nodurile cristalului cu o rețea ionică ionii.

Stare de fază cristale ionice în condiţii normale: de obicei solide.

Substanțe chimice cu o rețea cristalină ionică:

Săruri (organice și anorganice), inclusiv săruri de amoniu (De exemplu, Clorură de amoniu NH4CI);
motive;
oxizi metalici;
Compuși binari care conțin metale și nemetale.

Proprietățile fizice ale substanțelor cu structură cristalină ionică:

- punct de topire ridicat (refractar);

- solutii si topituri de cristale ionice - conductori de curent;

- majoritatea compușilor sunt solubili în solvenți polari (apă);

- stare în fază solidă în majoritatea compuşilor în condiţii normale.

Și, în sfârșit, metalele sunt caracterizate de un tip special de structură spațială - rețea cristalină metalică, care se datorează legătură chimică metalică . Atomii de metal rețin electronii de valență destul de slab. Într-un cristal format dintr-un metal, următoarele procese au loc simultan: unii atomi donează electroni și devin ioni încărcați pozitiv; aceste electronii se mișcă aleatoriu în cristal; unii dintre electroni sunt atrași de ioni. Aceste procese au loc simultan și aleatoriu. Prin urmare, apar ioni , ca în formarea unei legături ionice, și se formează electroni comuni ca la formarea unei legături covalente. Electronii liberi se mișcă aleatoriu și continuu pe tot volumul cristalului, ca un gaz. Prin urmare, uneori sunt numite gaz de electroni ". Datorită prezenței un numar mare particule mobile încărcate metale conduc electricitatea, căldura. Punctul de topire al metalelor variază foarte mult. Metalele sunt de asemenea caracterizate luciu metalic deosebit, maleabilitate, adică capacitatea de a-și schimba forma fără distrugere sub un stres mecanic puternic, tk. legăturile chimice nu sunt rupte.

Comunicarea între particule : .

La nodurile cristalului cu gratar metalic ioni și atomi de metal.

Stare de fază metale în condiții normale: de obicei solide(excepție - mercur, lichid în condiții normale).

Substanțe chimice cu o rețea cristalină metalică - substanțe simple – metale.

Proprietățile fizice ale substanțelor cu o rețea cristalină metalică:

– conductivitate termică și electrică ridicată;

- maleabilitatea si plasticitatea;

- luciu metalic;

— metalele sunt în general insolubile în solvenți;

Majoritatea metalelor sunt solide în condiții normale.

Compararea proprietăților substanțelor cu diferite rețele cristaline

Tipul rețelei cristaline (sau absența unei rețele cristaline) face posibilă evaluarea proprietăților fizice de bază ale unei substanțe. Pentru o comparație aproximativă a tipicului proprietăți fizice compuși cu diferite rețele cristaline este foarte convenabil de utilizat substanțe chimice Cu proprietăți caracteristice . Pentru o rețea moleculară, de exemplu, dioxid de carbon, pentru rețeaua cristalină atomică - diamant, pentru metal - cupru, iar pentru rețeaua cristalină ionică - sare, clorura de sodiu NaCl.

Tabel rezumat pe structuri substanțe simple format elemente chimice din subgrupele principale ale tabelului periodic (elementele subgrupurilor secundare sunt metale, prin urmare, au o rețea cristalină metalică).

Tabelul final al relației dintre proprietățile substanțelor cu structura:

Substanțele moleculare sunt substanțe ale căror particule structurale cele mai mici sunt molecule

Molecule - cea mai mică particulă a unei substanțe moleculare care poate exista independent și își păstrează proprietățile chimice.

Substanțele moleculare au puncte de topire și de fierbere scăzute și sunt în stare solidă, lichidă sau gazoasă în condiții standard.

De exemplu: apă H 2 O - lichid, t pl \u003d 0 ° C; t balot = 100°С; Oxigen O2 - gaz, tpl = -219°C; t balot = -183°С; Oxid nitric (V) N2O5 - solid, tpl = 30,3°C; t balot = 45°С;

LA substanțe moleculare raporta:

cele mai simple substanţe nemetalice: O 2, S 8, P 4, H 2, N 2, Cl 2, F 2, Br 2, I 2;

compuși ai nemetalelor între ei (binari și multi-element): NH3, CO2, H2SO4.

Substanțe nemoleculare

Substanțele nemoleculare sunt substanțe ale căror particule structurale cele mai mici sunt atomii sau ionii.

Un ion este un atom sau un grup de atomi care are o sarcină pozitivă sau negativă.

De exemplu: Na + , Cl - .

Substanțele nemoleculare se află în condiții standard în stare solidă de agregare și au puncte de topire și de fierbere ridicate.

De exemplu: clorură de sodiu NaCl - solid, tpl = 801°C; t balot = 1465°С; cupru Cu - solid, t pl = 1083°C; t balot = 2573°С; siliciu Si - solid, tpl = 1420°C; t balot = 3250°С;

Substanțele nemoleculare includ:

substanțe simple (metale): Na, Cu, Fe, …;

aliaje și compuși ai metalelor cu nemetale: NaH, Na 2 SO 4, CuCl 2, Fe 2 O 3;

nemetale: bor, siliciu, carbon (diamant), fosfor (negru și roșu);

unii compuși binari ai nemetalelor: SiC, SiO 2.