Металева зв'язок - це зв'язок, утворена між атомами в умовах сільновираженние делокализации (поширення валентних електронів з кількох хімічних зв'язків в з'єднанні) і дефіциту електронів в атомі (кристалі). Є ненасиченим і просторово ненаправленої.

Делокалізація валентних електронів в металах є наслідком багатоцентрового характеру металевої зв'язку. Багатоцентрових металевої зв'язку забезпечує високу електричну провідність і теплопровідність металів.

насичуваність визначається числом валентних орбіталей, що беруть участь в утворенні хім. зв'язку. Кількісна характеристика - валентність. Валентність - число зв'язків, які може утворювати один атом з іншими; - визначається числом валентних орбіталей, що беруть участь в утворенні зв'язку за обмінним і донорно-акцепторного механізму.

спрямованість - зв'язок утворюється в напрямку максимального перекривання електронних хмар; - визначає хімічну і Крісталлохимічеськая будова речовини (як пов'язані атоми в кристалічній решітці).

При утворенні ковалентного зв'язку електронна щільність концентрується між взаємодіючими атомами (Малюнок із зошита). У разі металевої зв'язку електронна щільність делокалізованних по всьому кристалу. (Малюнок із зошита)

(Приклад із зошита)

Унаслідок ненасиченості і ненаправленої металевої зв'язку, металеві тіла (кристали) є високо симетричними і високо координованими. Переважній більшості кристалічних структур металу відповідають 3 типи упаковок атома в кристалах:

1. ГЦК- гренецентрірованна кубічна плотноупокованная структура. Щільність упаковки - 74,05%, координаційне число \u003d 12.

2. ГПУ- гексогональний щільноупакована структура, щільність упаковки \u003d 74,05%, к.ч. \u003d 12.

3. ОЦК- обсяг центрируется, щільність упаковки \u003d 68,1%, к.ч. \u003d 8.

Металева зв'язок не виключає деякої частки ковалентності. Металева зв'язок в чистому вигляді характерна тільки для лужних і лужно-земельних металів.

Чистий металевий зв'язок характеризується енергією порядку 100/150/200 кДж / моль, в 4 рази слабкіше ковалентної.

36. Хлор і його властивості. В \u003d 1 (III, IV, V і VII) степ.окісленія \u003d 7, 6, 5, 4, 3, 1, -1

жовто-зелений газ з різким запахом дратівливим. Хлор зустрічається в природі тільки у вигляді сполук. У природі у вигляді хлорідова калію, магнію, нітрит, що утворилися в рез-ті випаровування колишніх морів, озер. Полученіе.пром: 2NaCl + 2H2O \u003d 2NaOH + H2 + Cl2, електролізом вод р-ів хлорідовMe. \\ 2KMnO4 + 16HCl \u003d 2MnCl2 + 2KCl + 8H2O + 5Cl2 / Хімічно хлор дуже активний, непосред¬ственно з'єднується майже з усіма Ме, і з неметалами (крім вуглецю, азоту, кисню, інертних газів), заміщає водень в перед УВ і приєднується до ненасичених сполук, витісняє бром і йод з їх соедіненій.Фосфор запалюється в атмосфері хлору РСl3, а при подальшому хлоруванні - РСl5; сірка з хлором \u003d S2Сl2, SСl2 і інші SnClm. Суміш хлору з воднем горіт.С киснем хлор утворює оксиди: Cl2O, ClO2, Cl2O6, Cl2O7, Cl2O8, а також гіпохлорити (солі хлорнуватистої кислоти), хлорити, хлорати і перхлорати. Усе кисневі сполуки хлору утворюють вибухонебезпечні суміші з легко окиснюються. Оксиди хлору малостійкі і можуть мимоволі вибухати, гіпохлорити при зберіганні повільно розкладаються, хлорати і перхлорати можуть вибухати під впливом ініціаторів. в воді -хлорноватістую і сол: Сl2 + Н2О \u003d НСlО + НСl. При хлоруванні водних розчинів лугів на холоду утворюються гіпохлорити і хлориди: 2NаОН + Сl2 \u003d NаСlO + NаСl + Н2О, а при нагріванні - хлорати. При взаємодії аміаку з хлором утворюється трёххлорістий азот. з іншими галогенами міжгалогенні з'єднання. Фториди OF, СlF3, СlF5 дуже реакційноздатні; наприклад, в атмосфері СlF3 скляна вата самозаймається. Відомі сполуки хлору з киснем і фтором - оксифториди хлору: СlО3F, СlО2F3, СlOF, СlОF3 і перхлорат фтору FСlO4. застосування:виробництво хім.соед, очищення води, синтези в харчовій, фарм пром-ти-бактерицид, антісепт., відбілювання паперів, тканин, піротехніка, сірники, в СХ знищує бур'яни.

Біологічна роль: біогенний, компонент тканин рослин і тварин. 100г основна осмотично активна речовина плазми крові, лімфи, спинномозкової рідини і деяких тканей.Сут потребн хлористого натрію \u003d 6-9г-хліб, м'ясні і молочні продукти. Грає роль в водно-сольовому обміні, сприяючи утриманню тканинами води. Регуляція кислотно-лужної рівноваги в тканинах здійснюється поряд з іншими процесами шляхом зміни в розподілі хлору між кров'ю та іншими тканинами, хлор бере участь в енергетичному обміні рослин, активуючи як окисне фосфорилювання, так і фотофосфорилювання. Хлор позитивно впливає на поглинання коренями кисню, компонент жел.сока.

37. Водень, вода.В \u003d 1; ст.окісл \u003d + 1-1 Водень іон повністю позбавлений електронних оболонок, може підходити на дуже близькі відстані, впроваджуватися в електронні оболонки.

Найпоширеніший елемент Всесвіту. Він становить основну масу Сонця, зірок і інших космічних тел.В вільному стані на Землі він зустрічається порівняно рідко - міститься в нафтових і горючих газах, присутній у вигляді включень в деяких мінералах, больш.часть в складі води. Отримання: 1. ЛабораторіяZn + 2HCl \u003d ZnCl2 + H 2; 2.Si + 2NaOH + H 2 O \u003d Na 2 SiO 3 + 2H 2; 3. Al + NaOH + H 2 O \u003d Na (AlOH) 4 + H 2. 4. У промисловості: конверсія, електроліз: СH4 + H2O \u003d CO + 3H2 \\ CO + H2O \u003d CO + H2 / Хім св-ва.У н.у.: H 2 + F 2 \u003d 2HF. При опроміненні, освітленні, каталізатори: H 2 + O 2, S, N, P \u003d H 2 O, H 2 S, NH 3, Ca + Н2 \u003d СаН2 \\ F2 + H2 \u003d 2HF \\ N2 + 3H2 → 2NH3 \\ Cl2 + H2 → 2HCl, 2NO + 2H2 \u003d N2 + 2H2O, CuO + H2 \u003d Cu + H2O, CO + H2 \u003d CH3OH. Водень утворює гідриди: іонні, ковалентні і металеві. До іонним -NaH - &, CaH 2 - & + H 2 O \u003d Ca (OH) 2; NaH + H 2 O \u003d NaOH + H 2. Ковалентні -B 2 H 6, AlH 3, SiH 4. Металеві -сd-елементами; склад змінний: MeH ≤1, MeH ≤2 - впроваджуються в порожнечі між атомамі.Проводіт тепло, ток, тверді. ВОДА.сп3-гібридна сільнополярн.молекула під кутом 104,5 , Диполі, наіб.распростран.растворітель.Вода реаг-ет при кімнатній t: з активними міс галогенами (F, Cl) і межгалоіднимі соед-яміс солями, образів-ми слабкою к-тій і слабким осн-му, викликаючи їх повний гідроліз ; з ангідридами і галогенангідриди карбонових і неорганічних. киць-т; з активними металлорган-ми соед-ми; з карбідами, нитридами, фосфід, силіцидів, гідридами активних Mе; з багатьма солями, утворюючи гідрати; з боранів, силанами; з кетен, недоокісью вуглецю; з фторидами благородних газів. Вода реаг-ет при нагріванні: з Fe, Mgс вугіллям, метаном; з некіт алкилгалогенидами. Застосування: водень -синтез аміаку, метанолу, хлороводню, ТВ.жіров, полум'я водню-для зварювання, плавлення, в металургії для відновлення Ме з оксиду, паливо для ракет, в фармації-вода, пероксид-антісепт, бактерицид, промивання, знебарвлення волосся, стерилізація.

Біол.роль: водень-7кг, Основна функція водорода- структурування біологічного простору (вода і водневі зв'язку) і формування різноманітності орг молекул (входить в структуру білків, вуглеводів, жирів, ферментів) Завдяки водневим зв'язкам здійснюється

копіювання молекули ДНК. Вода бере участь у величезній

кількості біохімічних реакцій, у всіх фізіологічних і біологічних

процесах, забезпечує обмін речовин між організмом і зовнішнім середовищем, між

клітинами і всередині клітин. Вода є структурною основою клітин, необхідна для

підтримки ними оптимального обсягу, вона визначає просторову структуру і

функції біомолекул.

Сама назва «металева зв'язок» вказує, що мова піде про внутрішню структуру металів.

Атоми більшості металів на зовнішньому енергетичному рівні містять невелику кількість валентних електронів в порівнянні із загальним числом зовнішніх енергетично близьких орбіталей, а валентні електрони через невелику енергії іонізації слабо утримуються в атомі. Тому енергетично більш вигідно, щоб електрони не були локалізовані, а належали всьому металу. Так, по одному електрону містять 16 елементів, по два - 58, по три - 4 елементи і жодного - лише один Pd. Лише атоми елементів Ge, Sn і Pb мають на зовнішньому рівні по 4 електрони, Sb і Bi - по 5 і Ро - 6. Але ці елементи не є характерними металами.

Елементи - метали утворюють прості речовини. У звичайних умовах це кристалічні речовини (крім ртуті). Відповідно до теорії «вільних електронів» в вузлах решітки металу знаходяться позитивно заряджені іони, які занурені в електронний «газ», розподілене по всьому металу, з нелокалізованих валентних електронів. Між позитивно зарядженими іонами металу і нелокалізованими електронами існує електростатичне взаємодія, що забезпечує стійкість речовини.

На рис. 3.17 представлена \u200b\u200bсхема кристалічної решітки металу натрію. У ній кожен атом натрію оточений вісьмома сусідніми атомами. На прикладі цієї речовини розглянемо металевий зв'язок.

У атома натрію, як і у всіх металів, є надлишок валентних орбіталей і недолік електронів. Так, його валентний електрон (3s 1) може займати одну з 9 вільних орбіталей: 3s (одна), Зр (три) і 3d (п'ять). При зближенні атомів, в результаті утворення кристалічної решітки валентні орбіталі сусідніх атомів перекриваються, завдяки чому електрони вільно рухаються з однієї орбіталі в іншу, здійснюючи зв'язок між усіма атомами кристала металу (рис. 3.18).

Таким чином, металева зв'язок - це сильно нелокалізований хімічний зв'язок, Що виникає в тому випадку, коли атоми мають мало валентних електронів в порівнянні з кількістю вільних валентних орбіталей, а валентні електрони через малу енергії іонізації слабо утримуються ядром.

Металева зв'язок має деяку схожість з ковалентним, оскільки заснована на узагальненні валентних електронів. Однак при ковалентного зв'язку узагальнені валентні електрони лише двох сусідніх атомів, в той час як при металевої зв'язку в усуспільнення цих електронів беруть участь всі атоми. Саме тому кристали з ковалентним зв'язком крихкі, а з металевою - пластичні; в останньому випадку можливе взаємне зміщення іонів і електронів без порушення зв'язку. Це говорить про нелокалізованності (відсутності спрямованості) металевої зв'язку. Наявність електронів, які можуть вільно переміщатися за обсягом кристала, забезпечує високу електричну провідність і теплопровідність, а також гнучкість. Металевий блиск обумовлений віддзеркаленням світлових променів від електронного газу, який дещо виходить за кордон позитивно заряджених іонів. Саме металевим зв'язком пояснюються фізичні властивості металів.

Металева зв'язок характерна для металів, що знаходяться в твердому і рідкому стані. Це властивість агрегатів атомів, розташованих в безпосередній близькості один до одного. Однак в пароподібному стані атоми металів, як і всіх речовин, пов'язані між собою ковалентним зв'язком. Пари' металів складаються з окремих молекул (одноатомних і двохатомних). Міцність зв'язку в кристалі більше, ніж в молекулі металу, тому процес утворення металевого кристала протікає з виділенням енергії.

4. ОСНОВНІ КЛАСИ НЕОРГАНІЧНИХ СОЕДИНЕНИЙ

Кінець роботи -

Ця тема належить розділу:

Загальна хімія

Державна освітня установа вищої професійної освіти ... Тюменський державний нафтогазовий університет ...

Якщо Вам потрібно додатковий матеріал на цю тему, або Ви не знайшли те, що шукали, рекомендуємо скористатися пошуком по нашій базі робіт:

Що будемо робити з отриманим матеріалом:

Якщо цей матеріал виявився корисним ля Вас, Ви можете зберегти його на свою сторінку в соціальних мережах:

Твитнуть

Всі теми даного розділу:

Загальна хімія
Курс лекцій Тюмень 2005 УДК 546 (075) Севастьянова Г.К., Карнаухова Т. М. Загальна хімія: Курс лекцій. - Тюмень: ТюмГНГУ, 2005. - 210 с.

Основні закони хімії
1. Закон збереження маси речовин (М.В. Ломоносов; 1756 г.): маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися в результаті реакції. 2. За

загальні положення
Відповідно до сучасних уявлень, атом - це найменша частинка хімічного елемента, яка є носієм його хімічних властивостей. Атом електрично нейтральний і складається з позитивно зарядженого

Розвиток уявлень про будову атома
До кінця 19 століття більшість вчених представляло атом як нерозкладних і неподільну частку елемента - "кінцевий вузол" матерії. Вважалося також, що атоми незмінні: атом даного еле

Модель стану електрона в атомі
Відповідно до квантово - механічними уявленнями, електрон - це таке утворення, яке поводиться і як частка, і як хвиля, тобто він володіє, як і інші мікрочастинки, корпускул

квантові числа
Для характеристики поведінки електрона в атомі введені квантові числа: головне, орбітальне, магнітне і спіновий. Головне квантове число n визначає енергію електрона на енергетич

Електронні конфігурації (формули) елементів
Запис розподілу електронів в атомі за рівнями, подуровням і орбиталям отримала назву електронної конфігурації (формули) елемента. Зазвичай електронна формула наводиться для основного

Порядок заповнення електронами рівнів, підрівнів, орбіталей в багатоелектронних атомах
Заповнення електронами рівнів, підрівнів, орбіталей в багатоелектронних атомах визначають: 1) принцип найменшої енергії; 2) правило Клечковского; 3)

Електронні сімейства елементів
Залежно від того, який підрівень останнім заповнюється електронами, все елементи діляться на чотири типи - електронні сімейства: 1. s - елементи; заповнюється електронами s -

Поняття про електронні аналоги
Атоми елементів з однаковим заповненням зовнішнього енергетичного рівня називаються електронними аналогів. наприклад:

Періодичний закон і періодична система елементів Д.І. Менделєєва
Найважливішою подією хімії в 19 столітті було відкриття періодичного закону, зроблене в 1869 р геніальним російським вченим Д. І. Менделєєвим. періодичний закон в формулюванні Д. І. Менделєєва говори

Структура періодичної системи хімічних елементів Д. І. Менделєєва
Елементи в періодичній системі розташовуються в послідовності зростання порядкових номерів Z від 1 до 110. Порядковий номер елемента Z відповідає заряду ядра його атома, а також числу д

Періодична система Д.І. Менделєєва та електронна структура атомів
Розглянемо зв'язок між становищем елемента в періодичній системі і електронною будовою його атомів. У кожного наступного елемента періодичної системи на один електрон більше, ніж у попередньому

Періодичність властивостей елементів
Так як електронна будова елементів змінюється періодично, то відповідно періодично змінюються і властивості елементів, що визначаються їх електронною будовою, такі, як атомний радіус, енерго

Теорія методу валентних зв'язків
Метод розроблений В. Гейтлер і Дж. Лондоном. Великий внесок у його розвиток внесли також Дж. Слейтер і Л. Полінг. Основні положення методу валентних зв'язків: 1. Хімічний зв'язок

ковалентний зв'язок
Хімічна зв'язок між атомами, що здійснюється усуспільненими електронами, називається ковалентним. Ковалентний зв'язок (означає - «спільно діюча») виникає за рахунок утворення загальні

Насичуваність ковалентного зв'язку
Насичуваність ковалентного зв'язку (валентні можливості атома, максимальна валентність) характеризує здатність атомів брати участь в утворенні певного обмеженого числа ковалентних св

Спрямованість ковалентного зв'язку
Згідно МВС найбільш міцні хімічні зв'язки виникають в напрямку максимального перекривання атомних орбіталей. Оскільки атомні орбіталі мають певну форму, їх максимал

Полярність і поляризованість хімічного зв'язку
Ковалентний зв'язок, в якій усуспільнення електронна щільність (усуспільнені електрони, сполучна електронне хмара) симетрична по відношенню до ядер взаємодіючих атомів, називається

Полярність молекул (типи ковалентних молекул)
Слід відрізняти полярність молекули від полярності зв'язку. Для двохатомних молекул типу АВ ці поняття збігаються, як це вже показано на прикладі молекули HCl. В таких молекулах чим більше рознос

іонна зв'язок
При взаємодії двох атомів, що володіють дуже різними ЕЛЕКТРОНЕГАТИВНІСТЬ, загальна пара електронів може бути практично повністю зміщена до атома з більшою електронегативність. В ре

гідроксиди
Серед багатоелементних з'єднань важливу групу складають гідроксиди - складні речовини, Що містять гидроксогрупп OH. Деякі з них (основні гідроксиди) виявляють властивості підстав - N

кислоти
Кислоти - це речовини, диссоциирующие в розчинах з утворенням катіонів водню і аніонів кислотного залишку (з позицій теорії електролітичноїдисоціації). кислоти классіфіці

Основи
Підставами з позицій теорії електролітичноїдисоціації є речовини, диссоциирующие в розчинах з утворенням гідроксид - іонів OH ~ і іонів металів (виняток NH4OH

Перший закон термодинаміки
Взаємозв'язок між внутрішньою енергією, теплотою і роботою встановлює перший закон (початок) термодинаміки. Його математичний вираз: Q \u003d DU + A, або для беско

Тепловий ефект хімічної реакції. Термохимия. закон Гесса
Усе хімічні процеси супроводжуються тепловими ефектами. Тепловим ефектом хімічної реакції називається теплота, що виділяється або поглинається в результаті перетворення вихідних речовин

ентропія
Якщо на систему надати зовнішній вплив, в системі відбуваються певні зміни. Якщо після зняття цього впливу система може повернутися в первісний стан, то процес є

Вільна енергія Гіббса
Всі хімічні реакції зазвичай супроводжуються зміною як ентропії, так і ентальпії. Зв'язок між ентальпії і ентропією системи встановлює функція стану, яка називає

Вільна енергія Гельмгольца
Напрямок протікання ізохорно процесів (V \u003d const і Т \u003d const) визначається зміною вільної енергії Гельмгольца, яку називають також ізохорно-ізотермічний потенціал (F): DF \u003d

Закон діючих мас
Залежність швидкості хімічної реакції від концентрації реагуючих речовин визначається законом діючих мас. Цей закон встановлений норвезькими вченими Гульдбергом і Вааге в 1867 р Він формули

Залежність швидкості хімічної реакції від температури
Залежність швидкості хімічної реакції від температуриопределяется правилом Вант-Гоффа і рівнянням Арреніуса. Правило Вант-Гоффа: при збільшенні температури на кожні 1

Вихідні речовини Активоване комплекс Продукти реакції
Для утворення активного комплексу потрібно подолати певний енергетичний бар'єр, витративши енергію ЕА. Ця енергія і є енергія активації - деяка надлишкова енергія, по срав

вплив каталізатора
Зміна швидкості реакції під впливом малих добавок особливих речовин, кількість яких в ході процесу не змінюється, називається катализом. Речовини, що змінюють швидкість хі

Загальні уявлення про хімічну рівновагу. Константа хімічної рівноваги
Хімічні реакції, в результаті яких хоча б одна з вихідних речовин витрачається повністю, називаються необоротними, що протікають до кінця. Однак більшість реакцій являють

Зміщення хімічної рівноваги. Принцип Ле Шательє
Хімічна рівновага залишається незмінним до тих пір, поки постійні параметри, при которихоно устано

Фазові рівноваги. Правило фаз Гіббса
Гетерогенні рівноваги, пов'язані з переходом речовини з однієї фази в іншу без зміни хімічного складу, Називаються фазовими. До них відносяться рівноваги в процесах випарується

Ви дізналися, як взаємодіють між собою атоми елементів-металів та елементів-неметалів (електрони переходять від перших до других), а також атоми елементів-неметалів між собою (неспарені електрони зовнішніх електронних шарів їх атомів об'єднуються в загальні електронні пари). Тепер ми познайомимося з тим, як взаємодіють між собою атоми елементів-металів. Метали зазвичай існують не у вигляді ізольованих атомів, а у вигляді злитка або металевого виробу. Що утримує атоми металу в єдиному обсязі?

Атоми більшості елементів-металів на зовнішньому рівні містять невелику кількість електронів - 1, 2, 3. Ці електрони легко відриваються, а атоми перетворюються в позитивні іони. Відірвалися електрони переміщаються від одного іона до іншого, пов'язуючи їх в єдине ціле.

Розібратися, який електрон належав якомусь атому, просто неможливо. Все що відірвалися електрони стали загальними. З'єднуючись з іонами, ці електрони тимчасово утворюють атоми, потім знову відриваються і з'єднуються вже з іншим іоном і т. Д. Нескінченно відбувається процес, який можна зобразити схемою:

Отже, в обсязі металу атоми безперервно перетворюються в іони і навпаки. Їх так і називають атом-іонами.

На малюнку 41 схематично зображено будову фрагмента металу натрію. Кожен атом натрію оточений вісьмома сусідніми атомами.

Мал. 41.
Схема будови фрагмента кристалічного натрію

Відірвалися зовнішні електрони вільно рухаються від одного утворився іона до іншого, поєднуючи, ніби склеюючи, іонний остов натрію в один гігантський металевий кристал (рис. 42).

Мал. 42.
Схема металевої зв'язку

Металева зв'язок має деяку схожість з ковалентним, так як заснована на усуспільнення зовнішніх електронів. Однак при утворенні ковалентного зв'язку усуспільнюється зовнішні неспарені електрони тільки двох сусідніх атомів, в той час, як при утворенні металевої зв'язку в усуспільнення цих електронів беруть участь всі атоми. Саме тому кристали з ковалентним зв'язком крихкі, а з металевої, як правило, пластичні, електропровідні і мають металевий блиск.

На малюнку 43 зображено давня золота фігурка оленя, якій вже понад 3,5 тис. Років, але вона не втратила характерного для золота - цього самого пластичного з металів - благородного металевого блиску.

мал. 43. Золотий олень. VI ст. до н. е.

Металева зв'язок характерна як для чистих металів, так і для сумішей різних металів - сплавів, що знаходяться в твердому і рідкому станах. Однак в пароподібному стані атоми металів пов'язані між собою ковалентним зв'язком (наприклад, парами натрію заповнюють лампи жовтого світла для освітлення вулиць великих міст). Пари металів складаються з окремих молекул (одноатомних і двохатомних).

Питання про хімічних зв'язках - центральне питання науки хімії. Ви познайомилися з початковими уявленнями про типи хімічного зв'язку. Надалі ви дізнаєтеся багато цікавого про природу хімічного зв'язку. Наприклад, що в більшості металів, крім металевої зв'язку, є ще і ковалентний зв'язок, що існують і інші типи хімічних зв'язків.

Ключові слова і словосполучення

1. Металева зв'язок.
2. Атом-іони.
3. Обобществлённие електрони.

Робота з комп'ютером

1. Зверніться до електронного додатком. Вивчіть матеріал уроку і виконайте запропоновані завдання.
2. Знайдіть в Інтернеті електронні адреси, які можуть служити додатковими джерелами, що розкривають зміст ключових слів і словосполучень параграфа. Запропонуйте вчителю свою допомогу в підготовці нового уроку - зробіть повідомлення за ключовими словами і словосполученнями наступного параграфа.

Запитання і завдання

1. Металева зв'язок має риси подібності з ковалентним зв'язком. Порівняйте ці хімічні зв'язки між собою.
2. Металева зв'язок має риси подібності з іонним зв'язком. Порівняйте ці хімічні зв'язки між собою.
3. Як можна підвищити твердість металів і сплавів?
4. За формулами речовин визначте тип хімічного зв'язку в них: Ва, ВаВr 2, НВr, Вr 2.

Тема: Типи хімічного зв'язку

Урок: Металева і воднева хімічні зв'язки

Металева зв'язок -це тип зв'язку в металах і їх сплавах між атомами або іонами металів і відносно вільними електронами (електронним газом) в кристалічній решітці.

Метали - це хімічні елементи з низькою електронегативні, тому вони легко віддають свої валентні електрони. Якщо поруч з елементом металом перебуває неметалл, то електрони від атома металу переходять до неметалів. Такий тип зв'язку називається іонний (Рис. 1).

В разі простих речовин металів або їх сплавів, Ситуація змінюється.

При утворенні молекул електронні орбіталі металів не залишаються незмінними. Вони взаємодіють між собою, утворюючи нову молекулярну орбіталь. Залежно від складу і будови сполуки, молекулярні орбіталі можуть бути як близькі до сукупності атомних орбіталей, так і значно від них відрізнятися. При взаємодії електронних орбіталей атомів металу утворюються молекулярні орбіталі. Такі, що валентні електрони атома металу, можуть вільно переміщатися по цим молекулярним орбиталям. Чи не відбувається повне розділення, заряду, т. Е. метал - це не сукупність катіонів і плаваючих навколо електронів. Але це і не сукупність атомів, які іноді переходять в катіонну форму і передають свій електрон іншому катиону. Реальна ситуація - це сукупність двох цих крайніх варіантів.

Сутність освіти металевої зв'язку складається в наступному: атоми металів віддають зовнішні електрони, і деякі з них перетворюються в позитивно заряджені іони. Відірвалися від атомів е лектронивідносно вільно переміщаються між виниклими позитивнимиіонами металів. Між цими частками виникає металева зв'язок, т. Е. Електрони як би цементують позитивні іони в металевій решітці (рис. 2).

Наявність металевої зв'язку обумовлює фізичні властивості металів:

· Висока пластичність

· Тепло і електропровідність

· Металевий блиск

пластичність - це здатність матеріалу легко деформуватися під дією механічного навантаження. Металева зв'язок реалізується між усіма атомами металу одночасно, тому при механічному впливі на метал не розриваються конкретні зв'язку, а тільки змінюється стан атома. Атоми металу, не пов'язані жорсткими зв'язками між собою, можуть як би ковзати по шару електронного газу, як це відбувається при ковзанні одного скла по іншому з прошарком води між ними. Завдяки цьому метали можна легко деформувати або розгортати в тонку фольгу. Найбільш пластичні метали - чисте золото, срібло і мідь. Всі ці метали зустрічаються в природі в самородному вигляді в тій чи іншій мірі чистоти. Мал. 3.

Мал. 3. Метали, зустрічаються в природі в самородному вигляді

З них, особливо з золота, виготовляються різні прикраси. Завдяки своїй дивній пластичності, золото застосовується при обробці палаців. З нього можна розкачати фольгу товщиною всього 3. 10 -3 мм. Вона називається сусальне золото, наноситься на гіпсові, ліпні прикраси або інші предмети.

Тепло- і електропровідність . Найкраще електричний струм проводять мідь, срібло, золото і алюміній. Але так як золото і срібло - дорогі метали, то для виготовлення кабелів використовуються більш дешеві мідь і алюміній. Найгіршими електричними провідниками є марганець, свинець, ртуть і вольфрам. У вольфраму електричний опір настільки велике, що при проходженні електричного струму він починає світитися. Ця властивість використовується при виготовленні ламп розжарювання.

Температура тіла - це міра енергії складових його атомів або молекул. Електронний газ металу може досить швидко передавати надлишкову енергію з одного іона або атома до іншого. Температура металу швидко вирівнюється по всьому об'єму, навіть якщо нагрівання йде з одного боку. Це спостерігається, наприклад, якщо опустити металеву ложку в чай.

Металевий блиск. Блиск - це здатність тіла відбивати світлові промені. Високою світловою відбивною здатністю володіють срібло, алюміній і паладій. Тому саме ці метали наносять тонким шаром на поверхню скла при виготовленні фар, прожекторів і дзеркал.

воднева зв'язок

Розглянемо температури кипіння і плавлення водневих з'єднань халькогенов: кисню, сірки, селену і телуру. Мал. 4.

Якщо подумки екстраполювати прямі температур кипіння і плавлення водневих з'єднань сірки, селену і телуру, то ми побачимо, що температура плавлення води повинна приблизно складати -100 0 С, а кипіння - приблизно -80 0 С. Відбувається це тому, що між молекулами води існує взаємодія - воднева зв'язок, яка об'єднує молекули води в асоціацію . Для руйнування цих асоціатів потрібна додаткова енергія.

Воднева зв'язок утворюється між сильно поляризованим, що володіє значною часткою позитивного заряду атомом водню і іншим атомом з дуже високою електронегативність: фтором, киснем або азотом . Приклади речовин, здатних утворювати водневий зв'язок, наведені на рис. 5.

Розглянемо утворення водневих зв'язків між молекулами води. Воднева зв'язок зображується трьома крапками. Виникнення водневого зв'язку обумовлено унікальною особливістю атома водню. Т. к. Атом водню містить тільки один електрон, то при зволіканні загальної електронної пари іншим атомом, оголюється ядро \u200b\u200bатома водню, позитивний заряд якого діє на електронегативні елементи в молекулах речовин.

порівняємо властивості етилового спирту і диметилового ефіру. Виходячи з будови цих речовин, слід, що етиловий спирт може утворювати міжмолекулярні водневі зв'язки. Це обумовлено наявністю гидроксогрупп. Диметиловий ефір водневих зв'язків утворювати не може.

Порівняємо їх властивості в таблиці 1.

Т кип., Т пл, розчинність в воді вище у етилового спирту. Це загальна закономірність для речовин, між молекулами яких утворюється водневий зв'язок. Ці речовини характеризуються більш високою Т кип., Т пл, розчинність в воді і більш низькою летючість.

Фізичні властивості з'єднань залежать також і від молекулярної маси речовини. Тому проводити порівняння фізичних властивостей речовин з водневими зв'язками, правомірно тільки для речовин з близькими молекулярними масами.

енергія однією водневого зв'язку приблизно в 10 разів менше енергії ковалентного зв'язку. Якщо в органічних молекулах складного складу є кілька функціональних груп, здатних до утворення водневого зв'язку, то в них можуть утворюватися внутрішньо-молекулярні водневі зв'язку (білки, ДНК, амінокислоти, ортонітрофенол і ін.). За рахунок водневого зв'язку утворюється вторинна структура білків, подвійна спіраль ДНК.

Ван-дер-ваальсово зв'язок.

Згадаймо благородні гази. З'єднання гелію до сих пір не отримано. Він не здатний утворювати звичайні хімічні зв'язки.

При сильно негативних температурах можна отримати рідкий і навіть твердий гелій. У рідкому стані атоми гелію утримуються за допомогою сил електростатичного притягання. Існує три варіанти цих сил:

· Орієнтаційні сили. Ця взаємодія між двома диполями (НСl)

· Індукційне тяжіння. Це тяжіння диполя і неполярной молекули.

· Дисперсійне тяжіння. Ця взаємодія між двома неполярними молекулами (He). Виникає за рахунок нерівномірності руху електронів навколо ядра.

Підбиття підсумку уроку

На уроці розглянуті три типи хімічного зв'язку: металева, воднева і Ван-дер-ваальсово. Пояснювалася залежність фізичних і хімічних властивостей від різних типів хімічних зв'язків в речовині.

Список літератури

1. Рудзитис Г.Є. Хімія. Основи загальної хімії. 11 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень / Г.Є. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-е изд. - М .: Просвещение, 2012.

2. Попель П.П. Хімія: 8 кл .: Підручник для загальноосвітніх навчальних закладів / П.П. Попель, Л.С.Крівля. - К .: ВЦ «Академія», 2008. - 240 с .: іл.

3. Габрієлян О.С. Хімія. 11 клас. Базовий рівень. 2-е изд., Стер. - М .: Дрофа, 2007. - 220 с.

Домашнє завдання

1. №№2, 4, 6 (с. 41) Рудзитис Г.Є. Хімія. Основи загальної хімії. 11 клас: підручник для загальноосвітніх установ: базовий рівень / Г.Є. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - 14-е изд. - М .: Просвещение, 2012.

2. Чому для виготовлення волосків ламп розжарювання використовують вольфрам?

3. Чим пояснюється відсутність водневого зв'язку в молекулах альдегідів?

мета уроку

• Дати уявлення про металевої хімічного зв'язку.

• Навчиться записувати схеми освіти металевої зв'язку.

• ознайомитися з фізичними властивостями металів.

• Навчиться чітко розділяти види хімічних зв'язків .

завдання уроку

• Дізнатися, як взаємодіють між собою атоми металів

• Визначити, яким чином впливає металева зв'язок на властивості утворених нею речовин

Основні терміни:

• електронегативність - хімічне властивість атома, яке є кількісною характеристикою здатності атома в молекулі притягати до себе загальні електронні пари.
• Хімічна зв'язок явище взаємодії атомів, через перекриття електронних хмар взаємодіючих атомів.
• металева зв'язок - це зв'язок в металах між атомами і іонами, утворена за рахунок усуспільнення електронів.
• ковалентний зв'язок - хімічний зв'язок, утворюється за допомогою перекриття пари валентних електронів. Забезпечують зв'язок електрони називаються загальної електронної парою. Буває 2-х видів: полярна і не полярна.
• іонна зв'язок - хімічний зв'язок, яка утворюється між атомами неметалов, при якій загальна електронна пара переходить до атома з більшою електронегативність. В результаті атоми притягуються, як разноименно заряджені тіла.
• воднева зв'язок - хімічний зв'язок між електронегативним атомом і атомом водню H, пов'язаних ковалентно з іншим електронегативний атомом. Як електронегативний атомів можуть виступати N, O або F. водневі зв'язку можуть бути міжмолекулярними або внутрішньомолекулярними.

  ХІД УРОКУ

Металева хімічний зв'язок

Визначте елементи стали не в ту «чергу» .Чому?
Ca Fe P K Al Mg Na
Які елементи з таблиці Менделєєва називаються металами?
Сьогодні ми дізнаємося які властивості є у металів, і як вони залежать від зв'язку яка утворюється між йонами металів.
Для початку згадаємо месторасполаженія металів в періодичній системі?
Метали як ми всі знаємо зазвичай існують не у вигляді ізольованих атомів, а в формі шматка, злитка або металевого виробу. З'ясуємо, що збирає атоми металу в цілісному обсязі.

На прикладі ми бачимо шматок золота. І до речі унікальним металом є золото. За допомогою кування з чистого золота можна зробити фольгу товщиною 0,002 мм! такий нончайшій лист фольги майже прозорий і має зелений відтінок просвіті. У підсумку з злитка золота розміром із сірникову коробку можна отримати тонку фольгу, яка покриє площа тенісного корту.
У хімічному відношенні все метали характеризуються легкістю віддачі валентних електронів, і як наслідок утворення позитивно заряджених іонів і проявляти тільки позитивну окисленность. Саме тому метали у вільному стані є востановітелямі. Спільною особливістю атомів металів є великі розміри по відношенню до неметалам. Зовнішні еллектрони знаходяться на великих відстанях від ядра і тому слабо з ним пов'язані, отже легко відриваються.
Атоми більшого кількості металів на зовнішньому рівні мають маленьке кількість електронів - 1,2,3. Ці електрони легко відриваються і атоми металів стають іонами.
Ме0 - n ē ⇆ Men +
атоми металу - Електрон зовн. орбіти ⇆ іони металу

Таким чином відірвалися електрони можуть перемещатся від одного іона до іншого тоесть стають вільними, і як би пов'язуючи їх в єдине целое.Поетому виходить, що все відірвалися електрони евляется загальними, так як не можна зрозуміти який еллектрон належить якомусь з атомів металу.
Електрони можуть об'єднати з катіонами, тоді тимчасово утворюються атоми, від яких сопучи потім відриваються електрони. Цей процес відбувається постійно і без зупинки. Виходить, що в обсязі металу атоми безперервно перетворюються в іони і навпаки. При цьому невелике число загальних електронів пов'язує велику кількість атомів і іонів металу. Але важливо, що число електронів в металі дорівнює загальній заряду позитивних іонів, тобто виходить, що в цілому метал залишається електронейтральний.
Такий процес представляють як модель - іони металу знаходяться в хмарі з електронів. Таке електронне хмара називають «електронним газом».

Ось наприклад на даній картинці ми бачимо як електрончікі рухаються серед неподвіжнихйонов всередині кристалической решітки металу.

Мал. 2. Рух електронів

Для того щоб краще зрозуміти, що таке Електронний газ і як він поводиться в хімічних реакціях різних металів подивимося цікаве відео. (Золото в цьому відео згадується виключно як колір!)

Тепер ми можемо записати визначення: металева зв'язок - це зв'язок в металах між атомами і іонами, утворена за рахунок усуспільнення електронів.

Давайте порівняємо всі види зв'язків які ми знаємо І закріпимо, щоб краще розрізняти їх, для цього подивимося відео.

Металева зв'язок буває не тільки в чистих металах але також характерна для сумішей різних металів, сплавів в різних агрегатних станах.
Металева зв'язок має важливе значення і обумовлює основні властивості металів
- електропровідність - безладний рух Електрон в обсязі металу. Але при невеликій різниці потенціалів, щоб електрони рухалися впорядковано. Металами з кращого провідністю є Ag, Cu, Au, Al.
- пластичність
Зв'язки між шарами металу не дуже значні, це дозволяє переміщати шари під навантаженням (деформувати метал не ламаючи його). Найкраще деформуються метали (м'які) Au, Ag, Cu.
- металевий блиск
Електронний газ відображає майже всі світлові промені. Ось чому чисті метали так сильно блищать і найчастіше мають сенрий або білий колір. Метали є найкращими відбивачами Ag, Cu, Al, Pd, Hg

Домашнє завдання

Вправа 1
Вибрати формули речовин які мають
а) ковалентний полярну зв'язок: Cl2, KCl, NH3, O2, MgO, CCl4, SO2;
б) з іонну зв'язок: HCl, KBr, P4, H2S, Na2O, CO2, CaS.
Вправа 2
Викресліть зайве:
а) CuCl2, Al, MgS
б) N2, HCl, O2
в) Ca, CO2, Fe
г) MgCl2, NH3, H2

Металевий натрій, металевий літій, і інші лужні метали змінюють колір полум'я. Металевий літій і його солі надають вогню --красний колір, металевий натрій і солі натрію - жовтий, металевий калій і його солі - фіолетовий, а рубідію і цезію - теж фіолетовий, але більш світлий.

Мал. 4. Шматок металевого літію

Мал. 5. Фарбування полум'я металами

Літій (Li). Металевий літій, як і металевий натрій, відноситься до лужних металів. Обидва розчиняються у воді. Натрій, розчиняючись у воді утворює їдкий натр -дуже сильну кислоту. При розчиненні лужних металів у воді виділяється багато тепла і газу (водню). Такі метали бажано не чіпати руками, так як можна обпектися.

Список літератури

1. Урок на тему «Металева хімічний зв'язок», вчителя хімії Тухта Валентини Анатоліївни МОУ "Есеновічская ЗОШ"
2. Ф. А. Деркач "Хімія", - науково-методичний посібник. - Київ, 2008.
3. Л. Б. Цвєткова « Неорганічна хімія»- 2-е видання, виправлене і доповнене. - Львів, 2006.
4. В. В. Малиновський, П. Г. Нагорний «Неорганічна хімія» - Київ 2009.
5. Глінка Н.Л. Загальна хімія. - 27 вид. / Под. ред. В.А. Рабиновича. - Л .: Хімія, 2008. - 704 с.іл.

Змінено і вислано Лісняк А.В.

Над уроком працювали:

Тухта В.А.

Лісняк А.В.

Поставити питання про сучасній освіті, висловити ідею або вирішити назрілу проблему Ви можете на освітньому форумі , Де на міжнародному рівні збирається освітня рада свіжої думки і дії. створивши блог, Хімія 8 клас