n1.doc
3.2. الرابطة التساهميةالرابطة التساهمية - هذه رابطة ثنائية الإلكترون ، ثنائية المركز ، يتم تنفيذها عن طريق التنشئة الاجتماعية لزوج من الإلكترونات.
دعونا نفكر في آلية تكوين الرابطة التساهمية باستخدام مثال جزيء الهيدروجين H2.
نواة كل ذرة هيدروجين محاطة بسحابة إلكترونية كروية 1 ثانية. عندما تقترب ذرتان من بعضهما البعض ، تجذب نواة الذرة الأولى إلكترون الثانية ، وتنجذب نواة الذرة الأولى إلكترون الذرة الأولى. نتيجة لذلك ، تتداخل سحب الإلكترون مع تكوين سحابة جزيئية مشتركة. وهكذا ، نتيجة لتداخل السحب الإلكترونية للذرات ، يتم تكوين رابطة تساهمية.
يمكن تصوير ذلك بشكل تخطيطي على النحو التالي:
ح + ح ح : ح
وبالمثل ، يتم تكوين رابطة تساهمية في جزيء الكلور:
. . . . . . . .
: Cl + Cl Cl : Cl :
. . . . . . . .
إذا تم تشكيل الرابطة من ذرات متطابقة (مع نفس القدرة الكهربية) ، فإن سحابة الإلكترون تقع بشكل متماثل بالنسبة لنواة ذرتين. في هذه الحالة يتحدثون عن تساهمية اتصال غير قطبي .
الرابطة القطبية التساهمية تتشكل عندما تتفاعل ذرات ذات كهرسلبية مختلفة.
. . . .
ح + Cl H. : Cl :
. . . .
سحابة الرابطة الإلكترونية غير متناظرة ، تنتقل إلى إحدى الذرات ذات القدرة الكهربية الأعلى ، وفي هذه الحالة تتحول إلى الكلور.
الأمثلة المعطاة تميز الرابطة التساهمية التي تتكون بواسطة آلية التبادل.
الآلية الثانية لتشكيل الرابطة التساهمية هي متقبل المانح... في هذه الحالة ، تتشكل الرابطة بسبب زوج الإلكترون الوحيد لذرة واحدة (متبرع) والمدار الحر لذرة أخرى (متقبل):
ح 3 إن : + H + +
تسمى المركبات ذات الرابطة التساهمية الذري.
شروط تكوين رابطة كيميائية
1. تتشكل الرابطة الكيميائية عندما تكون الذرات قريبة بدرجة كافية من بعضها البعض في حالة انخفاض إجمالي الطاقة الداخلية للنظام. وبالتالي ، يكون الجزيء الناتج أكثر استقرارًا من الذرات الفردية وله طاقة أقل.
2. تشكيل رابطة كيميائية هو دائما عملية طاردة للحرارة.
3. من المتطلبات الأساسية لتكوين رابطة كيميائية وجود كثافة إلكترون متزايدة بين النوى.
على سبيل المثال ، نصف قطر ذرة الهيدروجين هو 0.053 نانومتر. إذا اقتربت ذرات الهيدروجين من بعضها البعض فقط أثناء تكوين الجزيء ، فإن المسافة بين النواة ستكون 0.106 نانومتر. في الواقع ، هذه المسافة هي 0.074 نانومتر ، لذلك فإن اقتراب النوى يؤدي إلى زيادة كثافة الإلكترون.
الخصائص الكمية للرابطة الكيميائية
1. طاقة ملزمة ، E ، كيلوجول / مول
طاقة الاتصال - هذه هي الطاقة التي يتم إطلاقها أثناء تكوين رابطة أو كمية الطاقة التي يجب إنفاقها على كسر الرابطة.
كلما زادت طاقة الرابطة ، زادت قوة الرابطة. طاقة الرابطة للأغلبية المركبات التساهمية في حدود 200-800 كيلوجول / مول.
2. طول الرابطة ، ص 0 ، نانومتر
طول الارتباط هي المسافة بين مراكز الذرات (المسافة بين النواة).
كلما كان طول الرابطة أقصر ، كانت الرابطة أقوى.
الجدول 3.1.
قيم الطاقة وأطوال بعض الروابط
| تواصل | ص 0 ، نانومتر | E ، كيلوجول / مول |
| نسخة | 0, 154 | 347 |
| ج \u003d ج | 0,135 | 607 |
| ج ج | 0,121 | 867 |
| ح - ف | 0,092 | 536 |
| ح - Cl | 0,128 | 432 |
| ح - ر | 0,142 | 360 |
| مرحبا | 0,162 | 299 |
3. زوايا التكافؤ
تعتمد على الهيكل المكاني.
خصائص الرابطة التساهمية
1. اتجاه الرابطة التساهمية ينشأ في اتجاه الحد الأقصى من التداخل بين مدارات الإلكترون للذرات المتفاعلة ، والتي تحدد التركيب المكاني للجزيئات ، أي شكلهم.
يميز -الإتصال - تشكلت روابط على طول الخط الذي يربط بين مراكز الذرات. يمكن أن تتشكل روابط س - س, س - ص و ص - ص الغيوم الإلكترونية.
يمكن تشكيل الرابطة فقط ص - ص الغيوم الإلكترونية.
-الإتصال هي رابطة تتكون على جانبي الخط الذي يربط بين مراكز الذرات. هذه الرابطة مميزة فقط للمركبات ذات الروابط المتعددة (المزدوجة والثلاثية).
يتم عرض مخططات تكوين الروابط والسندات في الشكل. 3.1.
تين. 3.1. مخططات لتشكيل - و- السندات.
2. تشبع الرابطة التساهمية - الاستفادة الكاملة من مدارات التكافؤ من قبل الذرة.
3.3 السندات معدنية
تحتوي ذرات معظم المعادن على مستوى الطاقة الخارجية على عدد صغير من الإلكترونات (1 e - 16 عنصرًا ؛ 2 e - 58 عنصرًا ،
3 ه - 4 عناصر ؛ 5 البريد لكل من Sb و Bi و 6 e لـ Po). العناصر الثلاثة الأخيرة ليست معادن نموذجية.
في ظل الظروف العادية ، تكون المعادن عبارة عن مواد صلبة بلورية (باستثناء الزئبق). توجد الكاتيونات المعدنية في عقد الشبكة المعدنية البلورية.
تين. 3.2 مخطط التعليم رابطة معدنية.
تمتلك إلكترونات التكافؤ طاقة تأين منخفضة ، وبالتالي يتم الاحتفاظ بها بشكل ضعيف في الذرة. تتحرك الإلكترونات عبر الشبكة البلورية بأكملها وتنتمي إلى جميع ذراتها ، وتمثل ما يسمى بـ "غاز الإلكترون" أو "بحر إلكترونات التكافؤ". وبالتالي ، فإن الرابطة الكيميائية في المعادن غير محددة بشدة. هذا يحدد الخصائص المميزة للمعادن مثل الموصلية الحرارية والكهربائية العالية ، الليونة ، اللدونة.
الرابطة المعدنية هي سمة من سمات المعادن والسبائك في الحالة الصلبة والسائلة. في حالة البخار ، تتكون المعادن من جزيئات فردية (أحادية الذرة وثنائية الذرة) مرتبطة بروابط تساهمية.
الرابطة التساهمية
نوع الرابطة الكيميائية يقوم بها زوج من الإلكترونات المشتركة بين الذرتين لتشكيل رابطة. يمكن ربط الذرات في الجزيء برابطة تساهمية واحدة (H2 ، H3C-CH3) ، مزدوجة (H2C \u003d CH2) ، أو ثلاثية (N2 ، HCCH). الذرات المتباينة في الكهربية تشكل ما يسمى ب. الرابطة التساهمية القطبية (HCl ، H3C-Cl).
الرابطة التساهمية
أحد أنواع الروابط الكيميائية بين ذرتين ، ويتم تنفيذه بواسطة زوج إلكترون مشترك (إلكترون واحد من كل ذرة). ك. موجود كما في الجزيئات (في أي الدول الإجمالية) وبين الذرات المكونة للشبكة البلورية. ك. يمكن أن تربط نفس الذرات (في جزيئات H2 ، Cl2 ، في بلورات الماس) أو مختلفة (في جزيئات الماء ، في بلورات كربيد السيليكون SiC). تقريبًا جميع أنواع الروابط الأساسية في الجزيئات مركبات العضوية تساهمية (C ≈ C ، C H ، C ≈ N ، إلخ). ك. دائم جدا. هذا ما يفسر النشاط الكيميائي المنخفض للهيدروكربونات البرافينية. العديد من المركبات غير العضوية ، التي تحتوي بلوراتها على شبكة ذرية ، أي تتشكل بمساعدة المركبات البلورية ، تكون مقاومة للحرارة ، ولها صلابة عالية ومقاومة للتآكل. وتشمل هذه بعض الكربيدات ، ومبيدات السيليكون ، والبوريدات ، والنتريد (على وجه الخصوص ، البورازون بي إن المعروف) ، والتي وجدت تطبيقًا في التكنولوجيا الجديدة. انظر أيضًا التكافؤ والرابطة الكيميائية.
══V. أ. كيريف.
ويكيبيديا
الرابطة التساهمية
الرابطة التساهمية (من اللات. شارك - "بشكل مشترك" و الوديان - "سارية المفعول") - رابطة كيميائية تتكون من تداخل زوج من سحب الإلكترون التكافؤ. تسمى السحب الإلكترونية التي توفر الاتصال زوج إلكتروني مشترك.
تمت صياغة مصطلح الرابطة التساهمية لأول مرة من قبل الحائز على جائزة نوبل إيرفينغ لانجموير في عام 1919. يشير هذا المصطلح إلى رابطة كيميائية ناتجة عن الامتلاك المشترك للإلكترونات ، على عكس الرابطة المعدنية التي تكون فيها الإلكترونات حرة ، أو الرابطة الأيونية التي تبرعت فيها إحدى الذرات بإلكترون وأصبحت كاتيونات ، وأخذت ذرة أخرى أصبح الإلكترون أنيون.
لاحقًا (1927) قدم ف.لندن و دبليو هيتلر ، باستخدام مثال جزيء الهيدروجين ، أول وصف للرابطة التساهمية من وجهة نظر ميكانيكا الكم.
مع الأخذ في الاعتبار التفسير الإحصائي لوظيفة الموجة M. Born ، تتركز كثافة احتمالية العثور على إلكترونات الرابطة في الفراغ بين نوى الجزيء (الشكل 1). في نظرية تنافر أزواج الإلكترونات ، يتم أخذ الأبعاد الهندسية لهذه الأزواج في الاعتبار. لذلك ، بالنسبة لعناصر كل فترة ، يوجد متوسط \u200b\u200bنصف قطر معين لزوج الإلكترون:
0.6 للعناصر حتى النيون ؛ 0.75 للعناصر حتى الأرجون ؛ 0.75 للعناصر حتى الكريبتون و 0.8 للعناصر حتى الزينون.
الخصائص المميزة للرابطة التساهمية - الاتجاهية ، والتشبع ، والقطبية ، والاستقطاب - تحدد المادة الكيميائية و الخصائص الفيزيائية روابط.
تركيز الاتصال يرجع إلى التركيب الجزيئي المواد والشكل الهندسي لجزيئاتها. تسمى الزوايا بين رابطتين زوايا الرابطة.
التشبع هو قدرة الذرات على تكوين عدد محدود من الروابط التساهمية. عدد الروابط التي تكونها الذرة محدود بعدد مداراتها الذرية الخارجية.
ترجع قطبية الرابطة إلى التوزيع غير المتكافئ لكثافة الإلكترون بسبب الاختلافات في كهرسلبية الذرات. على هذا الأساس ، تنقسم الروابط التساهمية إلى غير قطبية وقطبية (غير قطبية - جزيء ثنائي الذرة يتكون من ذرات متطابقة (H ، Cl ، N) ويتم توزيع السحب الإلكترونية لكل ذرة بشكل متماثل فيما يتعلق بهذه الذرات ؛ قطبية - يتكون الجزيء ثنائي الذرة من ذرات مختلفة العناصر الكيميائية، وتزاح سحابة الإلكترون الشائعة باتجاه إحدى الذرات ، مما يشكل عدم تناسق في توزيع الشحنة الكهربائية في الجزيء ، مما يؤدي إلى نشوء عزم ثنائي القطب للجزيء).
يتم التعبير عن قابلية استقطاب الرابطة في إزاحة إلكترونات الرابطة تحت تأثير مجال كهربائي خارجي ، بما في ذلك الجسيم المتفاعل الآخر. يتم تحديد الاستقطاب من خلال تنقل الإلكترون. تحدد قطبية واستقطاب الروابط التساهمية تفاعل الجزيئات فيما يتعلق بالكواشف القطبية.
ومع ذلك ، أشار ل. باولينج الحائز على جائزة نوبل مرتين إلى أنه "في بعض الجزيئات توجد روابط تساهمية ناتجة عن إلكترون واحد أو ثلاثة إلكترونات بدلاً من زوج مشترك." تتحقق الرابطة الكيميائية أحادية الإلكترون في أيون الهيدروجين الجزيئي H.
يحتوي أيون الهيدروجين الجزيئي H على بروتونين وإلكترون واحد. إلكترون واحد في النظام الجزيئي يعوض عن التنافر الكهروستاتيكي لبروتونين ويبقيهما على مسافة 1.06 (طول الرابطة الكيميائية H). مركز كثافة الإلكترون للسحابة الإلكترونية للنظام الجزيئي على مسافة متساوية من كلا البروتونات بنصف قطر Bohr α \u003d 0.53 A وهو مركز تناظر جزيء أيون الهيدروجين H.
لأول مرة حول مفهوم مثل الرابطة التساهمية بدأ علماء الكيمياء الحديث بعد اكتشاف جيلبرت نيوتن لويس ، الذي وصفه بأنه التنشئة الاجتماعية لإلكترونين. أتاحت الدراسات اللاحقة وصف مبدأ الروابط التساهمية. كلمة تساهميةيمكن اعتبارها في إطار الكيمياء باعتبارها قدرة الذرة على تكوين روابط مع ذرات أخرى.
دعونا نوضح بمثال:
هناك ذرتان مع اختلافات طفيفة في الكهربية (C و CL و C و H). كقاعدة عامة ، هذه أقرب ما يمكن إلى بنية الغلاف الإلكتروني للغازات النبيلة.
عندما يتم استيفاء هذه الشروط ، تنجذب نوى هذه الذرات إلى زوج الإلكترون المشترك بينها. في هذه الحالة ، لا تتداخل سحب الإلكترون مع بعضها البعض ببساطة ، كما في حالة الرابطة التساهمية توفر اتصالاً موثوقًا لذرتين بسبب حقيقة أن كثافة الإلكترون يتم إعادة توزيعها وتتغير طاقة النظام ، وهو ما يحدث عن طريق "سحب" إحدى ذرات السحابة الإلكترونية من ذرة أخرى إلى الفضاء الداخلي النووي. كلما زاد التداخل المتبادل بين سحب الإلكترون ، زادت قوة الرابطة.
لذلك، الرابطة التساهمية - هذا تشكيل نشأ من خلال التنشئة الاجتماعية المتبادلة لإلكترونين ينتميان إلى ذرتين.
كقاعدة عامة ، المواد ذات الجزيئية شعرية الكريستال تتشكل عن طريق رابطة تساهمية. الذوبان والغليان في درجات حرارة منخفضة ، وقابلية ذوبان الماء الضعيفة والتوصيل الكهربائي المنخفض هي السمات المميزة. ومن هنا يمكننا أن نستنتج أن بنية العناصر مثل الجرمانيوم والسيليكون والكلور والهيدروجين تقوم على رابطة تساهمية.
الخصائص النموذجية لهذا النوع من الاتصال:
- التشبع.عادة ما يتم فهم هذه الخاصية على أنها الحد الأقصى للمبلغ الروابط التي يمكنهم تكوين ذرات معينة. يتم تحديد هذا الرقم من خلال العدد الإجمالي لتلك المدارات في الذرة التي يمكن أن تشارك في التكوين روابط كيميائية... من ناحية أخرى ، يمكن تحديد تكافؤ الذرة من خلال عدد المدارات المستخدمة بالفعل لهذا الغرض.
- ركز... تسعى جميع الذرات جاهدة لتشكيل أقوى الروابط الممكنة. يتم تحقيق أكبر قوة عندما تتزامن الاتجاهية المكانية لسحب الإلكترون لذرتين ، حيث إنها تتداخل مع بعضها البعض. بالإضافة إلى ذلك ، فإن خاصية الرابطة التساهمية على وجه التحديد مثل الاتجاهية التي تؤثر على الترتيب المكاني للجزيئات ، أي أنها مسؤولة عن "شكلها الهندسي".
- الاستقطاب.يعتمد هذا الحكم على فكرة وجود نوعين من الرابطة التساهمية:
- قطبي أو غير متوازن. لا يمكن تكوين رابطة من هذا النوع إلا بواسطة ذرات من أنواع مختلفة ، أي أولئك الذين تختلف كهروميتهم بشكل كبير ، أو في الحالات التي يكون فيها المجموع زوج الإلكترون مقسمة بشكل غير متماثل.
- ينشأ بين الذرات ، حيث تكون كهربيتها متساوية عمليًا ، ويكون توزيع كثافة الإلكترون منتظمًا.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك بعض العناصر الكمية:
- طاقة الاتصال... هذه المعلمة تميز اتصال قطبي من حيث قوتها. تُفهم الطاقة على أنها كمية الحرارة اللازمة لكسر الرابطة بين ذرتين ، وكذلك كمية الحرارة التي تم إطلاقها عند الجمع بينهما.
- تحت طول الرابطةوفي الكيمياء الجزيئية ، يُفهم طول الخط المستقيم بين نواة ذرتين. تميز هذه المعلمة أيضًا قوة الرابطة.
- عزم ثنائي الاقطاب - القيمة التي تميز قطبية رابطة التكافؤ.