NH3 یکی از معروف ترین و مفیدترین مواد شیمیایی است. کاربرد وسیعی در صنعت کشاورزی و فراتر از آن پیدا کرده است. با خواص شیمیایی منحصر به فرد متمایز می شود که به لطف آن در صنایع مختلف استفاده می شود.

NH3 چیست؟

NH 3 را حتی برای نادان ترین افراد شیمی می شناسند. آمونیاک است. آمونیاک (NH 3) در غیر این صورت نیترید هیدروژن نامیده می شود و در شرایط عادی، گازی بی رنگ با بوی مشخص این ماده است. همچنین شایان ذکر است که گاز NH 3 (به نام آمونیاک) تقریباً دو برابر سبکتر از هوا است!

علاوه بر گاز، می تواند مایعی در دمای حدود 70 درجه سانتیگراد باشد یا به صورت محلول (محلول آمونیاک) وجود داشته باشد. یکی از ویژگی های متمایز NH 3 توانایی حل کردن فلزات زیر گروه های اصلی گروه های I و II از جدول عناصر مندلیف (یعنی فلزات قلیایی و قلیایی خاکی) و همچنین منیزیم، آلومینیوم، یوروپیوم است. و ایتربیوم برخلاف آب، آمونیاک مایع با عناصر فوق برهمکنش ندارد، بلکه دقیقاً به عنوان یک حلال عمل می کند. این ویژگی به فلزات اجازه می دهد تا با تبخیر حلال (NH 3) به شکل اصلی خود جدا شوند. در شکل زیر می توانید ببینید که سدیم محلول در آمونیاک مایع چگونه است.

آمونیاک از نظر پیوندهای شیمیایی چگونه است؟

نمودار آمونیاک (NH 3) و ساختار فضایی آن به وضوح توسط یک هرم مثلثی نشان داده شده است. همانطور که در تصویر زیر مشاهده می شود، بالای "هرم" آمونیاک اتم نیتروژن است (با رنگ آبی مشخص شده است).

اتم های موجود در ماده ای به نام آمونیاک (NH 3) با پیوندهای هیدروژنی مانند مولکول آب در کنار هم نگه داشته می شوند. اما بسیار مهم است که به یاد داشته باشید که پیوندهای مولکول آمونیاک ضعیف تر از مولکول آب است. این توضیح می دهد که چرا نقاط ذوب و جوش NH 3 در مقایسه با H 2 O کمتر است.

خواص شیمیایی

رایج ترین 2 روش تولید ماده NH 3 به نام آمونیاک. این صنعت از فرآیند به اصطلاح هابر استفاده می کند که ماهیت آن اتصال نیتروژن و هیدروژن هوا (به دست آمده از متان) با عبور مخلوطی از این گازها با فشار بالا روی یک کاتالیزور گرم شده است.

در آزمایشگاه ها، سنتز آمونیاک اغلب بر اساس برهمکنش کلرید آمونیوم غلیظ با هیدروکسید سدیم جامد است.

بیایید به بررسی مستقیم خواص شیمیایی NH 3 بپردازیم.

1) NH 3 به عنوان یک پایه ضعیف عمل می کند. به همین دلیل است که معادله زیر تعامل با آب را توضیح می دهد:

NH 3 + H 2 O = NH4 + + OH -

2) همچنین بر اساس خواص اساسی NH 3 توانایی آن در واکنش با اسیدها و تشکیل نمک های آمونیوم مربوطه است:

NH3 + HNO 3 = NH 4 NO 3 (نیترات آمونیوم)

3) قبلاً گفته می شد که گروه خاصی از فلزات در آمونیاک مایع حل می شوند. با این حال، برخی از فلزات نه تنها قادر به حل شدن، بلکه تشکیل ترکیباتی با NH 3 به نام آمیدها نیز هستند:

Na (tv) + NH3 (g) = NaNH 2 + H 2

Na (جامد) + NH3 (l) = NaNH 2 + H 2 (واکنش در حضور آهن به عنوان کاتالیزور انجام می شود)

4) هنگامی که NH 3 با فلزات Fe 3+، Cr 3+، Al 3+، Sn 4+، Sn 2+ برهم کنش می دهد، هیدروکسیدهای فلزی و کاتیون آمونیوم مربوطه تشکیل می شوند:

Fe 3 + + NH 3 + H 2 O = Fe(OH) 3 + NH 4 +

5) نتیجه برهمکنش NH 3 با فلزات Cu 2+، Ni 2+، Co 2+، Pd 2+، Pt 2+، Pt 4+ اغلب کمپلکس های فلزی مربوطه است:

Cu 2+ + NH 3 + H 2 O = Cu(OH) 2 + NH 4 +

Cu(OH) 2 + NH 3 = 2 + + OH -

تشکیل و مسیر بعدی NH3 در بدن انسان

به خوبی شناخته شده است که اسیدهای آمینه بخشی جدایی ناپذیر از فرآیندهای بیوشیمیایی در بدن انسان هستند. آنها منبع اصلی NH 3، ماده ای به نام آمونیاک هستند که در نتیجه دآمیناسیون اکسیداتیو آنها (اغلب) است. متأسفانه آمونیاک برای بدن انسان سمی است و به راحتی کاتیون آمونیوم فوق الذکر (NH 4 +) را تشکیل می دهد که در سلول ها تجمع می یابد. متعاقباً، مهمترین چرخه های بیوشیمیایی کند می شوند و در نتیجه سطح ATP تولید شده کاهش می یابد.

حدس زدن اینکه بدن به مکانیسم هایی برای اتصال و خنثی کردن NH 3 آزاد شده نیاز دارد دشوار نیست. نمودار زیر منابع و برخی از محصولات آمونیاک در بدن انسان را نشان می دهد.

بنابراین، به طور خلاصه، آمونیاک از طریق تشکیل اشکال انتقال آن در بافت ها (به عنوان مثال، گلوتامین و آلانین)، از طریق دفع در ادرار، از طریق بیوسنتز اوره، که راه طبیعی اصلی خنثی سازی NH 3 در انسان است، خنثی می شود. بدن

استفاده از NH3 - ماده ای به نام آمونیاک

در دوران مدرن، آمونیاک مایع غلیظ ترین و ارزان ترین کود نیتروژن است که در کشاورزی برای آمونیاک کردن خاک های درشت و ذغال سنگ نارس استفاده می شود. هنگامی که آمونیاک مایع به خاک اضافه می شود، تعداد میکروارگانیسم ها افزایش می یابد، اما هیچ عواقب منفی، به عنوان مثال، از کودهای جامد مشاهده نمی شود. شکل زیر یکی از تاسیسات ممکن برای مایع سازی گاز آمونیاک با استفاده از نیتروژن مایع را نشان می دهد.

با تبخیر آمونیاک مایع، گرمای زیادی را از محیط جذب می کند و باعث خنک شدن می شود. از این خاصیت در واحدهای تبرید برای تولید یخ مصنوعی در هنگام نگهداری محصولات غذایی فاسد شدنی استفاده می شود. علاوه بر این، برای انجماد خاک در هنگام ساخت سازه های زیرزمینی استفاده می شود. محلول های آبی آمونیاک در صنایع شیمیایی (یک حلال غیر آبی صنعتی است)، آزمایشگاه (به عنوان مثال، به عنوان حلال در تولید الکتروشیمیایی محصولات شیمیایی)، پزشکی و مصارف خانگی استفاده می شود.

163120 0

هر اتم تعداد مشخصی الکترون دارد.

هنگام ورود به واکنش های شیمیایی، اتم ها الکترون اهدا می کنند، به دست می آورند یا به اشتراک می گذارند و به پایدارترین پیکربندی الکترونیکی دست می یابند. پیکربندی با کمترین انرژی (مانند اتم های گاز نجیب) پایدارترین است. این الگو "قاعده هشت" نامیده می شود (شکل 1).

برنج. 1.

این قانون برای همه صدق می کند انواع اتصالات. اتصالات الکترونیکی بین اتم‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا ساختارهای پایداری، از ساده‌ترین کریستال‌ها تا بیومولکول‌های پیچیده که در نهایت سیستم‌های زنده را تشکیل می‌دهند، تشکیل دهند. آنها از نظر متابولیسم مداوم با کریستال ها متفاوت هستند. در عین حال، بسیاری از واکنش های شیمیایی بر اساس مکانیسم ها پیش می روند انتقال الکترونیکیکه نقش مهمی در فرآیندهای انرژی در بدن دارند.

پیوند شیمیایی نیرویی است که دو یا چند اتم، یون، مولکول یا هر ترکیبی از اینها را در کنار هم نگه می دارد..

ماهیت پیوند شیمیایی جهانی است: این یک نیروی جاذبه الکترواستاتیکی بین الکترون های با بار منفی و هسته های با بار مثبت است که توسط پیکربندی الکترون های لایه بیرونی اتم ها تعیین می شود. توانایی اتم برای تشکیل پیوندهای شیمیایی نامیده می شود ظرفیت، یا حالت اکسیداسیون. مفهوم از الکترون های ظرفیت- الکترون هایی که پیوندهای شیمیایی تشکیل می دهند، یعنی در بالاترین اوربیتال های انرژی قرار دارند. بر این اساس، پوسته بیرونی اتم حاوی این اوربیتال ها نامیده می شود پوسته ظرفیت. در حال حاضر، نشان دادن وجود پیوند شیمیایی کافی نیست، اما باید نوع آن را مشخص کرد: یونی، کووالانسی، دوقطبی-دوقطبی، فلزی.

اولین نوع اتصال استیونی اتصال

بر اساس تئوری ظرفیت الکترونیکی لوئیس و کوسل، اتم ها می توانند از دو طریق به پیکربندی الکترونیکی پایدار دست یابند: اول، با از دست دادن الکترون ها، تبدیل شدن کاتیون هاثانیاً، به دست آوردن آنها، تبدیل شدن به آنیون ها. در نتیجه انتقال الکترون، به دلیل نیروی جاذبه الکترواستاتیکی بین یون ها با بارهای دارای علائم مخالف، یک پیوند شیمیایی تشکیل می شود که توسط Kossel نامیده می شود. الکترووالانت"(اکنون نامیده می شود یونی).

در این مورد، آنیون ها و کاتیون ها یک پیکربندی الکترونیکی پایدار با یک پوسته الکترونی بیرونی پر شده تشکیل می دهند. پیوندهای یونی معمولی از کاتیون‌های گروه‌های T و II سیستم تناوبی و آنیون‌های عناصر غیرفلزی گروه‌های VI و VII (به ترتیب 16 و 17 زیر گروه، تشکیل می‌شوند. کالکوژن هاو هالوژن ها). پیوندهای ترکیبات یونی غیر اشباع و غیر جهت دار هستند، بنابراین امکان برهمکنش الکترواستاتیکی با یون های دیگر را حفظ می کنند. در شکل شکل 2 و 3 نمونه هایی از پیوندهای یونی مربوط به مدل کوسل انتقال الکترون را نشان می دهد.

برنج. 2.

برنج. 3.پیوند یونی در یک مولکول نمک خوراکی (NaCl)

در اینجا مناسب است برخی از خواصی را یادآوری کنیم که رفتار مواد در طبیعت را توضیح می دهند، به ویژه این ایده را در نظر می گیرند اسیدهاو دلایل.

محلول های آبی همه این مواد الکترولیت هستند. آنها رنگ متفاوتی را تغییر می دهند شاخص ها. مکانیسم اثر شاخص ها توسط F.V. کشف شد. استوالد. او نشان داد که اندیکاتورها اسیدها یا بازهای ضعیفی هستند که رنگ آنها در حالت های تفکیک نشده و تفکیک شده متفاوت است.

بازها می توانند اسیدها را خنثی کنند. همه بازها در آب محلول نیستند (به عنوان مثال، برخی از ترکیبات آلی که حاوی گروه های OH نیستند نامحلول هستند، به ویژه، تری اتیلامین N(C2H5)3); بازهای محلول نامیده می شوند قلیایی ها.

محلول های آبی اسیدها تحت واکنش های مشخصه ای قرار می گیرند:

الف) با اکسیدهای فلزی - با تشکیل نمک و آب؛

ب) با فلزات - با تشکیل نمک و هیدروژن.

ج) با کربنات ها - با تشکیل نمک، CO 2 و ن 2 O.

خواص اسیدها و بازها توسط چندین نظریه توصیف شده است. مطابق با نظریه S.A. آرنیوس، اسید ماده ای است که برای تشکیل یون تجزیه می شود ن+ ، در حالی که پایه یون ها را تشکیل می دهد او- . این نظریه وجود بازهای آلی که گروه هیدروکسیل ندارند را در نظر نمی گیرد.

مطابق با پروتونبر اساس تئوری برونستد و لوری، اسید ماده ای است حاوی مولکول ها یا یون هایی که پروتون اهدا می کنند. اهدا کنندگانپروتون ها) و باز ماده ای متشکل از مولکول ها یا یون هایی است که پروتون ها را می پذیرند. پذیرندگانپروتون ها). توجه داشته باشید که در محلول های آبی، یون های هیدروژن به صورت هیدراته، یعنی به صورت یون هیدرونیوم وجود دارند. H3O+ . این تئوری واکنش‌هایی را نه تنها با آب و یون‌های هیدروکسید، بلکه واکنش‌هایی را که در غیاب یک حلال یا با یک حلال غیرآبی انجام می‌شود، توصیف می‌کند.

به عنوان مثال، در واکنش بین آمونیاک N.H. 3 (باز ضعیف) و کلرید هیدروژن در فاز گاز، کلرید آمونیوم جامد تشکیل می شود و در مخلوط تعادلی دو ماده همیشه 4 ذره وجود دارد که دو ذره آن اسید و دو ذره دیگر باز هستند:

این مخلوط تعادلی از دو جفت اسیدها و بازهای مزدوج تشکیل شده است:

1)N.H. 4+ و N.H. 3

2) HClو Cl ‑

در اینجا، در هر جفت مزدوج، اسید و باز یک پروتون با هم تفاوت دارند. هر اسید یک باز مزدوج دارد. اسید قوی باز مزدوج ضعیفی دارد و اسید ضعیف باز مزدوج قوی دارد.

نظریه Brønsted-Lowry به توضیح نقش منحصر به فرد آب در حیات زیست کره کمک می کند. آب، بسته به ماده ای که با آن تعامل دارد، می تواند خواص اسید یا باز را نشان دهد. به عنوان مثال، در واکنش با محلول های آبی اسید استیک، آب یک باز و در واکنش با محلول های آبی آمونیاک، یک اسید است.

1) CH 3 COOH + H2O ↔ H3O + + CH 3 COO- . در اینجا، یک مولکول اسید استیک یک پروتون را به یک مولکول آب اهدا می کند.

2) NH 3 + H2O ↔ NH 4 + + او- . در اینجا یک مولکول آمونیاک یک پروتون از مولکول آب می پذیرد.

بنابراین، آب می تواند دو جفت مزدوج را تشکیل دهد:

1) H2O(اسید) و او- (پایه مزدوج)

2) H 3 O+ (اسید) و H2O(پایه مزدوج).

در حالت اول آب یک پروتون اهدا می کند و در حالت دوم آن را می پذیرد.

این خاصیت نامیده می شود آمفی پروتونیسم. موادی که می توانند به عنوان اسید و باز واکنش نشان دهند نامیده می شوند آمفوتریک. چنین موادی اغلب در طبیعت زنده یافت می شوند. به عنوان مثال، اسیدهای آمینه می توانند با اسیدها و بازها نمک تشکیل دهند. بنابراین، پپتیدها به راحتی با یون های فلزی موجود ترکیبات هماهنگی را تشکیل می دهند.

بنابراین، یک ویژگی مشخصه پیوند یونی حرکت کامل الکترون های پیوند به یکی از هسته ها است. این بدان معنی است که بین یون ها منطقه ای وجود دارد که چگالی الکترون تقریباً صفر است.

نوع دوم اتصال استکووالانسی اتصال

اتم ها می توانند با به اشتراک گذاشتن الکترون ها، پیکربندی های الکترونیکی پایداری را تشکیل دهند.

چنین پیوندی زمانی تشکیل می شود که یک جفت الکترون در یک زمان به اشتراک گذاشته شود از همهاتم در این حالت، الکترون های پیوند مشترک به طور مساوی بین اتم ها توزیع می شوند. نمونه هایی از پیوندهای کووالانسی عبارتند از هم هسته ایدواتمی مولکول های H 2 , ن 2 , اف 2. همین نوع اتصال در آلوتروپ ها یافت می شود O 2 و ازن O 3 و برای یک مولکول چند اتمی اس 8 و همچنین مولکول های هترونهسته ایهیدروژن کلرید HCl، دی اکسید کربن CO 2، متان CH 4، اتانول با 2 ن 5 اوهگزا فلوراید گوگرد SF 6، استیلن با 2 ن 2. همه این مولکول ها الکترون های مشابهی دارند و پیوندهای آنها اشباع شده و به همان طریق هدایت می شوند (شکل 4).

برای زیست شناسان مهم است که پیوندهای دوگانه و سه گانه شعاع اتمی کووالانسی را در مقایسه با پیوند منفرد کاهش دهند.

برنج. 4.پیوند کووالانسی در یک مولکول Cl 2.

انواع پیوندهای یونی و کووالانسی دو مورد شدید از بسیاری از انواع پیوندهای شیمیایی موجود هستند و در عمل بیشتر پیوندها میانی هستند.

ترکیبات دو عنصر که در انتهای مخالف دوره های مشابه یا متفاوت سیستم تناوبی قرار دارند، عمدتاً پیوندهای یونی را تشکیل می دهند. همانطور که عناصر در یک دوره به هم نزدیکتر می شوند، ماهیت یونی ترکیبات آنها کاهش می یابد و ویژگی کووالانسی افزایش می یابد. به عنوان مثال، هالیدها و اکسیدهای عناصر در سمت چپ جدول تناوبی پیوندهای یونی را تشکیل می دهند. NaCl، AgBr، BaSO4، CaCO 3، KNO 3، CaO، NaOHو همان ترکیبات عناصر سمت راست جدول کووالانسی هستند ( H 2 O، CO 2، NH 3، NO 2، CH 4، فنل C6H5OH، گلوکز C 6 H 12 O 6، اتانول C 2 H 5 OH).

پیوند کووالانسی به نوبه خود یک اصلاح دیگر دارد.

در یون‌های چند اتمی و در مولکول‌های پیچیده بیولوژیکی، هر دو الکترون فقط می‌توانند از آن بیرون بیایند یکیاتم نام دارد اهدا کنندهجفت الکترون اتمی که این جفت الکترون را با یک دهنده تقسیم می کند نامیده می شود پذیرندهجفت الکترون این نوع پیوند کووالانسی نامیده می شود هماهنگی (اهداکننده-پذیرنده, یاداتیو) ارتباط(شکل 5). این نوع پیوند برای زیست شناسی و پزشکی بسیار مهم است، زیرا شیمی عناصر d که برای متابولیسم مهم هستند تا حد زیادی توسط پیوندهای هماهنگی توصیف می شود.

شکل 5.

به عنوان یک قاعده، در یک ترکیب پیچیده، اتم فلز به عنوان پذیرنده یک جفت الکترون عمل می کند. برعکس، در پیوندهای یونی و کووالانسی، اتم فلز دهنده الکترون است.

ماهیت پیوند کووالانسی و انواع آن - پیوند هماهنگی - را می توان با کمک نظریه دیگری درباره اسیدها و بازها که توسط GN ارائه شده است روشن کرد. لوئیس او تا حدودی مفهوم معنایی اصطلاحات «اسید» و «باز» را طبق نظریه برونستد-لوری گسترش داد. تئوری لوئیس ماهیت تشکیل یون های پیچیده و مشارکت مواد در واکنش های جانشینی هسته دوست، یعنی در تشکیل CS را توضیح می دهد.

به گفته لوئیس، اسید ماده ای است که با پذیرش یک جفت الکترون از یک باز، قادر به تشکیل پیوند کووالانسی است. باز لوئیس ماده ای است که دارای یک جفت الکترون تک است که با اهدای الکترون، پیوند کووالانسی با اسید لوئیس ایجاد می کند.

یعنی تئوری لوئیس دامنه واکنش‌های اسید-باز را به واکنش‌هایی که پروتون‌ها اصلاً در آن‌ها شرکت نمی‌کنند نیز گسترش می‌دهد. علاوه بر این، طبق این نظریه، خود پروتون نیز یک اسید است، زیرا قادر به پذیرش یک جفت الکترون است.

بنابراین طبق این نظریه کاتیونها اسیدهای لوئیس و آنیونها بازهای لوئیس هستند. یک مثال می تواند واکنش های زیر باشد:

در بالا ذکر شد که تقسیم مواد به یونی و کووالانسی نسبی است، زیرا انتقال کامل الکترون از اتم‌های فلز به اتم‌های گیرنده در مولکول‌های کووالانسی اتفاق نمی‌افتد. در ترکیبات دارای پیوند یونی، هر یون در میدان الکتریکی یون‌های دارای علامت مخالف قرار دارد، بنابراین آنها متقابلاً قطبی شده‌اند و پوسته‌های آنها تغییر شکل می‌دهند.

قطبی پذیریتوسط ساختار الکترونیکی، بار و اندازه یون تعیین می شود. برای آنیون ها بیشتر از کاتیون ها است. بالاترین قطبش پذیری در بین کاتیون ها برای کاتیون های با بار بیشتر و اندازه کوچکتر است، به عنوان مثال، Hg 2+، Cd 2+، Pb 2+، Al 3+، Tl 3+. دارای اثر قطبی قوی است ن+ . از آنجایی که تأثیر پلاریزاسیون یونی دو طرفه است، به طور قابل توجهی خواص ترکیبات تشکیل شده را تغییر می دهد.

نوع سوم اتصال استدوقطبی-دوقطبی اتصال

علاوه بر انواع ارتباطات ذکر شده، دوقطبی-دوقطبی نیز وجود دارد بین مولکولیفعل و انفعالات، همچنین نامیده می شود واندروالس .

قدرت این برهمکنش ها به ماهیت مولکول ها بستگی دارد.

سه نوع برهمکنش وجود دارد: دوقطبی دائمی - دوقطبی دائمی ( دوقطبی-دوقطبیجاذبه)؛ دوقطبی دائمی - دوقطبی القا شده ( القاءجاذبه)؛ دوقطبی آنی - دوقطبی القایی ( پراکندهجاذبه یا نیروهای لندن. برنج 6).

برنج. 6.

فقط مولکول هایی با پیوند کووالانسی قطبی دارای گشتاور دوقطبی-دوقطبی ( HCl، NH 3، SO 2، H 2 O، C 6 H 5 Cl، و استحکام باند 1-2 است دبایا(1D = 3.338 × 10-30 کولن متر - C × m).

در بیوشیمی، نوع دیگری از اتصال وجود دارد - هیدروژن اتصال که یک مورد محدود کننده است دوقطبی-دوقطبیجاذبه این پیوند از جاذبه بین یک اتم هیدروژن و یک اتم الکترونگاتیو کوچک، اغلب اکسیژن، فلوئور و نیتروژن تشکیل می شود. با اتم های بزرگی که الکترونگاتیوی مشابه دارند (مانند کلر و گوگرد)، پیوند هیدروژنی بسیار ضعیف تر است. اتم هیدروژن با یک ویژگی مهم متمایز می شود: هنگامی که الکترون های پیوندی کنار می روند، هسته آن - پروتون - در معرض دید قرار می گیرد و دیگر توسط الکترون ها محافظت نمی شود.

بنابراین، اتم به یک دوقطبی بزرگ تبدیل می شود.

یک پیوند هیدروژنی، بر خلاف پیوند واندروالسی، نه تنها در طول فعل و انفعالات بین مولکولی، بلکه در یک مولکول نیز تشکیل می شود. درون مولکولیپیوند هیدروژنی پیوندهای هیدروژنی نقش مهمی در بیوشیمی ایفا می کنند، به عنوان مثال، برای تثبیت ساختار پروتئین ها به شکل یک مارپیچ a، یا برای تشکیل یک مارپیچ دوگانه از DNA (شکل 7).

شکل 7.

پیوندهای هیدروژن و واندروالس بسیار ضعیف تر از پیوندهای یونی، کووالانسی و هماهنگی هستند. انرژی پیوندهای بین مولکولی در جدول نشان داده شده است. 1.

جدول 1.انرژی نیروهای بین مولکولی

توجه داشته باشید: درجه برهمکنش های بین مولکولی توسط آنتالپی ذوب و تبخیر (جوش) منعکس می شود. ترکیبات یونی برای جداسازی یونها به انرژی بیشتری نسبت به جداسازی مولکولها نیاز دارند. آنتالپی ذوب ترکیبات یونی بسیار بیشتر از ترکیبات مولکولی است.

نوع چهارم اتصال استاتصال فلزی

سرانجام، نوع دیگری از پیوندهای بین مولکولی وجود دارد - فلزی: اتصال یون های مثبت یک شبکه فلزی با الکترون های آزاد. این نوع اتصال در اشیاء بیولوژیکی رخ نمی دهد.

از بررسی مختصر انواع پیوندها، یک جزئیات روشن می شود: یک پارامتر مهم اتم یا یون فلز - دهنده الکترون، و همچنین اتم - گیرنده الکترون، آن است. اندازه.

بدون پرداختن به جزئیات، توجه می کنیم که شعاع کووالانسی اتم ها، شعاع یونی فلزات و شعاع واندروالس مولکول های برهم کنش با افزایش عدد اتمی آنها در گروه های جدول تناوبی افزایش می یابد. در این مورد، مقادیر شعاع یونی کوچکترین و شعاعهای واندروالس بزرگترین هستند. به عنوان یک قاعده، هنگام حرکت به سمت پایین گروه، شعاع همه عناصر، هم کووالانسی و هم واندروالس افزایش می یابد.

بیشترین اهمیت را برای زیست شناسان و پزشکان دارند هماهنگی(اهدا کننده - پذیرنده) پیوندهای در نظر گرفته شده توسط شیمی هماهنگی.

بیوانارگانیک پزشکی گ.ک. باراشکوف

E.N.Frenkel

آموزش شیمی

کتابچه راهنمای کاربر برای کسانی که نمی دانند، اما می خواهند شیمی را یاد بگیرند و بفهمند

بخش اول. عناصر شیمی عمومی
(سطح دشواری اول)

ادامه ببینید در شماره 13، 18، 23/2007;
6/2008

فصل 4. مفهوم پیوند شیمیایی

فصل های قبلی این کتابچه راهنمای این حقیقت را مورد بحث قرار دادند که ماده از مولکول ها و مولکول ها از اتم ها تشکیل شده اند. آیا تا به حال فکر کرده اید: چرا اتم های تشکیل دهنده یک مولکول در جهات مختلف از هم جدا نمی شوند؟

چه چیزی اتم ها را در یک مولکول نگه می دارد؟ آنها را عقب نگه می دارد .

پیوند شیمیایی برای درک ماهیت یک پیوند شیمیایی، کافی است یک آزمایش فیزیکی ساده را یادآوری کنیم..

دو توپ آویزان در کنار یکدیگر به هیچ وجه به یکدیگر "واکنش" نمی کنند. اما اگر به یک توپ بار مثبت و به توپ دیگر بار منفی بدهید، یکدیگر را جذب خواهند کرد.

آیا این همان نیرویی نیست که اتم ها را به سمت یکدیگر جذب می کند؟ در واقع تحقیقات نشان داده است

هنگام توصیف ساختار اتم ها، نشان داده شد که همه اتم ها، به استثنای اتم های گاز نجیب، تمایل به گرفتن یا رها کردن الکترون دارند. دلیل آن تشکیل یک سطح بیرونی هشت الکترونی پایدار (مانند گازهای نجیب) است. هنگام دریافت یا دادن الکترون، بارهای الکتریکی ایجاد می شود و در نتیجه برهمکنش الکترواستاتیکی بین ذرات ایجاد می شود. اینگونه به وجود می آید پیوند یونی ، یعنی

پیوند بین یون ها

یون ها ذرات باردار پایداری هستند که در نتیجه پذیرش یا از دست دادن الکترون ها به وجود می آیند.

به عنوان مثال، یک اتم از یک فلز فعال و یک نافلز فعال در یک واکنش شرکت می کند:

در این فرآیند، یک اتم فلز (سدیم) الکترون می دهد:

الف) آیا چنین ذره ای پایدار است؟

ب) چند الکترون در اتم سدیم باقی مانده است؟

ج) آیا این ذره بار خواهد داشت؟

بنابراین، در این فرآیند یک ذره پایدار (8 الکترون در سطح بیرونی) تشکیل شد که دارای بار است، زیرا هسته اتم سدیم هنوز دارای بار 11+ است و الکترون های باقی مانده دارای بار کلی 10- هستند. بنابراین، بار یون سدیم +1 است. ضبط مختصری از این فرآیند به صورت زیر است:

چه اتفاقی برای اتم گوگرد می افتد؟ این اتم تا زمانی که سطح بیرونی کامل شود، الکترون ها را می پذیرد:

یک محاسبه ساده نشان می دهد که این ذره بار دارد:

یون های دارای بار مخالف یکدیگر را جذب می کنند و در نتیجه یک پیوند یونی و یک "مولکول یونی" ایجاد می شود:

راه های دیگری برای تشکیل یون وجود دارد که در فصل 6 مورد بحث قرار خواهد گرفت.

بطور رسمی، سولفید سدیم دقیقاً دارای این ترکیب مولکولی است، اگرچه این ماده متشکل از یونها تقریباً ساختار زیر را دارد (شکل 1): بنابراین،مواد متشکل از یون ها حاوی مولکول های جداگانه نیستند!

در این مورد، ما فقط می توانیم در مورد یک "مولکول یونی" شرطی صحبت کنیم.وظیفه 4.1.

نشان دهید که چگونه انتقال الکترون ها هنگام ایجاد پیوند یونی بین اتم ها اتفاق می افتد:

الف) کلسیم و کلر؛

ب) آلومینیوم و اکسیژن.

به یاد داشته باشید! یک اتم فلز الکترون های بیرونی را می دهد. اتم نافلز الکترون های از دست رفته را می گیرد.نتیجه گیری

با توجه به مکانیسمی که در بالا توضیح داده شد، یک پیوند یونی بین اتم های فلزات فعال و نافلزات فعال تشکیل می شود. اما تحقیقات نشان می دهد که انتقال کامل الکترون ها از یک اتم به اتم دیگر همیشه اتفاق نمی افتد. اغلب، پیوند شیمیایی نه با دادن و دریافت الکترون، بلکه در نتیجه تشکیل جفت الکترون های مشترک* ایجاد می شود. این ارتباط نامیده می شود .

کووالانسی. این نوع پیوند، برای مثال، بین اتم های غیر فلزی تشکیل می شود. بنابراین، مشخص است که یک مولکول نیتروژن از دو اتم - N 2 تشکیل شده است.

چگونه یک پیوند کووالانسی بین این اتم ها ایجاد می شود؟ برای پاسخ به این سوال، لازم است ساختار اتم نیتروژن را در نظر بگیرید:

سوال قبل از تکمیل سطح بیرونی چند الکترون از دست رفته است؟

پاسخ: سه الکترون از دست رفته است. بنابراین، با نشان دادن هر الکترون سطح بیرونی با یک نقطه، به دست می آوریم:

سوال چرا سه الکترون با یک نقطه نشان داده می شوند؟

پاسخ: نکته این است که می خواهیم شکل گیری جفت الکترون های مشترک را نشان دهیم. یک جفت دو الکترون است. به ویژه اگر هر اتم یک الکترون برای تشکیل یک جفت فراهم کند، چنین جفتی اتفاق می افتد. اتم نیتروژن سه الکترون کمتر از تکمیل سطح بیرونی دارد. این بدان معنی است که او باید سه الکترون منفرد را برای تشکیل جفت های آینده "آماده کند" (شکل 2).دریافت کرد

فرمول الکترونی مولکولنیتروژن، که نشان می دهد هر اتم نیتروژن در حال حاضر دارای هشت الکترون است (شش عدد از آنها در یک بیضی شکل به علاوه 2 الکترون از خود دایره دارند). سه جفت الکترون مشترک بین اتم ها ظاهر شد (تقاطع دایره ها).

هر جفت الکترون مربوط به یک پیوند کووالانسی است.

چند پیوند کووالانسی تشکیل شد؟ سه ما هر پیوند (هر جفت الکترون مشترک) را با استفاده از خط تیره نشان می‌دهیم:

با این حال، تمام این فرمول‌ها پاسخی به این سؤال نمی‌دهند: وقتی پیوند کووالانسی تشکیل می‌شود، چه چیزی اتم‌ها را به هم متصل می‌کند؟ فرمول الکترونیکی نشان می دهد که یک جفت الکترون مشترک بین اتم ها قرار دارد. بار منفی اضافی در این ناحیه از فضا ایجاد می شود. و هسته اتم ها همانطور که مشخص است دارای بار مثبت هستند. بنابراین، هسته‌های هر دو اتم به سمت یک بار منفی مشترک جذب می‌شوند که به دلیل جفت‌های الکترونی مشترک (به طور دقیق‌تر، تقاطع ابرهای الکترونی) به وجود آمده است (شکل 3).
آیا چنین پیوندی می تواند بین اتم های مختلف ایجاد شود؟ شاید. اجازه دهید یک اتم نیتروژن با اتم های هیدروژن برهمکنش کند:

ساختار اتم هیدروژن نشان می دهد که اتم یک الکترون دارد. چه تعداد از این اتم ها باید گرفته شود تا اتم نیتروژن "آنچه را که می خواهد" به دست آورد - سه الکترون؟ واضح است که سه اتم هیدروژن

فرمول گرافیکی نشان می دهد که اتم نیتروژن دارای ظرفیت سه (سه خط تیره، یا سه ضربه ظرفیت)، و هر اتم هیدروژن دارای ظرفیت یک (یک خط تیر) است.

اگرچه هر دو مولکول N 2 و NH 3 حاوی اتم نیتروژن یکسان هستند، پیوندهای شیمیایی بین اتم ها با یکدیگر متفاوت است. در مولکول نیتروژن N2 پیوندهای شیمیایی تشکیل می شوداتم های یکسان بنابراین جفت های مشترک الکترون ها در وسط بین اتم ها قرار دارند. اتم ها خنثی می مانند. .

این پیوند شیمیایی نامیده می شود غیر قطبیدر مولکول آمونیاک NH 3 یک پیوند شیمیایی تشکیل می شود اتم های مختلف . بنابراین یکی از اتم ها (در این مورد اتم نیتروژن) جفت الکترون های مشترک را با شدت بیشتری جذب می کند. جفت های رایج الکترون ها به سمت اتم نیتروژن جابه جا می شوند و یک بار منفی کوچک روی آن ظاهر می شود و یک بار مثبت روی اتم هیدروژن، قطب های برق به وجود آمده است - یک پیوند.

قطبی

(شکل 5).

اکثر مواد ساخته شده با استفاده از پیوندهای کووالانسی از مولکول های منفرد تشکیل شده اند (شکل 6).

از شکل شکل 6 نشان می دهد که پیوندهای شیمیایی بین اتم ها وجود دارد، اما بین مولکول ها وجود ندارند یا ناچیز هستند.

نوع پیوند شیمیایی بر خواص یک ماده و رفتار آن در محلول ها تأثیر می گذارد. بنابراین، هرچه جاذبه بین ذرات بیشتر باشد، جدا کردن آنها از یکدیگر دشوارتر و تبدیل یک جامد به حالت گازی یا مایع دشوارتر است. سعی کنید در نمودار زیر مشخص کنید که کدام ذرات دارای نیروهای متقابل بیشتری هستند و چه پیوند شیمیایی تشکیل شده است (شکل 7).اگر فصل را با دقت بخوانید، پاسخ شما به این صورت خواهد بود: حداکثر برهمکنش بین ذرات در مورد I (پیوند یونی) رخ می دهد. بنابراین، تمام این مواد جامد هستند. کمترین برهمکنش بین ذرات بدون بار (مورد III - پیوند کووالانسی غیر قطبی). چنین موادی اغلب گازها هستند.

وظیفه 4.2.تعیین کنید چه پیوند شیمیایی بین اتم ها در مواد وجود دارد: NaCl، HCl، Cl 2، AlCl 3، H 2 O. توضیح دهید.

وظیفه 4.3.

فرمول های الکترونیکی و گرافیکی برای آن دسته از مواد از کار 4.2 که در آن وجود یک پیوند کووالانسی را تعیین کرده اید، بسازید. برای پیوند یونی، نمودارهای انتقال الکترون را رسم کنید.

فصل 5. راه حل ها

هیچ شخصی روی زمین نیست که راه حل ندیده باشد. این چیه؟ رابط گم شده.

در این حالت، حداقل از نظر بصری، تعیین اینکه چند ماده یک مخلوط معین را تشکیل داده اند، غیرممکن است. به عنوان مثال، با نگاه کردن به آب لوله کشی در یک لیوان، تصور اینکه، علاوه بر مولکول های آب، حاوی ده ها یون و مولکول (O 2، CO 2، Ca 2 + و غیره) باشد، دشوار است. و هیچ میکروسکوپی به شما کمک نمی کند این ذرات را ببینید. اما عدم وجود رابط تنها نشانه همگنی نیست.در یک مخلوط همگن

ترکیب مخلوط در هر نقطه یکسان است

. بنابراین، برای به دست آوردن محلول، باید اجزای (مواد) تشکیل دهنده آن را کاملاً مخلوط کنید.

راه حل ها می توانند حالت های مختلف تجمع داشته باشند:

محلول های گازی (به عنوان مثال، هوا - مخلوطی از گازهای O 2، N 2، CO 2، Ar)؛

محلول های مایع (به عنوان مثال، ادکلن، شربت، آب نمک)؛ محلول های جامد (به عنوان مثال، آلیاژها).یکی از مواد تشکیل دهنده محلول نام دارد

حلال

. حلال حالت تجمعی مشابه محلول دارد. بنابراین، برای محلول های مایع یک مایع است: آب، روغن، بنزین و غیره. اغلب در عمل از محلول های آبی استفاده می شود. آنها بیشتر مورد بحث قرار خواهند گرفت (مگر اینکه رزرو مربوطه انجام شود).

وقتی مواد مختلف در آب حل می شوند چه اتفاقی می افتد؟ چرا برخی از مواد به خوبی در آب حل می شوند، در حالی که برخی دیگر ضعیف حل می شوند؟ چه چیزی حلالیت را تعیین می کند - توانایی یک ماده برای حل شدن در آب؟ بیایید تصور کنیم که یک تکه شکر در یک لیوان آب گرم قرار می گیرد. همانجا دراز کشید، حجمش کم شد و... ناپدید شد. کجا؟ آیا واقعاً قانون بقای ماده (جرم و انرژی آن) نقض می شود؟.

چه زمانی چنین تعاملی امکان پذیر است؟ فقط در صورتی که ساختار مواد (هم محلول و هم حلال) مشابه باشد. قانون کیمیاگران از دیرباز شناخته شده است: "مثل در شبیه حل می شود." در مثال های ما، مولکول های قند قطبی هستند و نیروهای برهمکنش خاصی بین آنها و مولکول های آب قطبی وجود دارد. چنین نیروهایی بین مولکول های چربی غیرقطبی و مولکول های آب قطبی وجود ندارد. بنابراین چربی ها در آب حل نمی شوند. بنابراین،.

حلالیت بستگی به ماهیت املاح و حلال دارد در نتیجه برهمکنش بین املاح و آب، ترکیباتی تشکیل می شود -هیدرات می کند

. اینها می توانند ارتباطات بسیار قوی باشند:

چنین ترکیباتی به عنوان مواد جداگانه وجود دارد: بازها، اسیدهای حاوی اکسیژن. طبیعتاً در هنگام تشکیل این ترکیبات، پیوندهای شیمیایی قوی ایجاد می شود و گرما آزاد می شود. بنابراین، هنگامی که CaO (آهک سریع) در آب حل می شود، حرارت زیادی آزاد می شود که مخلوط به جوش می آید. اما چرا وقتی شکر یا نمک در آب حل می شود، محلول حاصل گرم نمی شود؟اولا، همه هیدرات ها به اندازه اسید سولفوریک یا هیدروکسید کلسیم قوی نیستند. هیدرات های نمک وجود دارد

(کریستال هیدرات)

که با حرارت دادن به راحتی تجزیه می شوند:

در مرحله دوم، همانطور که قبلا ذکر شد، در طول انحلال، یک فرآیند خرد کردن رخ می دهد. و این باعث مصرف انرژی و جذب گرما می شود.از آنجایی که هر دو فرآیند به طور همزمان اتفاق می‌افتند، بسته به اینکه کدام فرآیند غالب باشد، محلول می‌تواند گرم یا سرد شود.

وظیفه 5.1.

تعیین کنید که کدام فرآیند - خرد کردن یا هیدراتاسیون - در هر مورد غالب است:

الف) هنگام حل کردن اسید سولفوریک در آب، اگر محلول گرم شود.

ب) هنگامی که نیترات آمونیوم در آب حل می شود، اگر محلول سرد شده باشد. ج) هنگامی که نمک خوراکی در آب حل می شود، اگر دمای محلول تقریباً بدون تغییر باقی بماند.از آنجایی که دمای محلول در حین انحلال تغییر می کند، طبیعی است که چنین فرض کنیم

حلالیت بستگی به دما دارد. در واقع، حلالیت بیشتر مواد جامد با گرم شدن افزایش می یابد.. اما با افزایش دما، آسیاب کردن ماده، هم زدن محلول تمام شده، می توانید روند انحلال را سرعت بخشید. با تغییر شرایط به دست آوردن محلول، می توان محلول هایی با ترکیبات مختلف به دست آورد. طبیعتاً محدودیتی وجود دارد که با رسیدن به آن به راحتی می توان کشف کرد که این ماده دیگر در آب محلول نیست. این محلول نامیده می شودثروتمند .برای مواد بسیار محلول، یک محلول اشباع حاوی مقدار زیادی املاح خواهد بود. بنابراین، محلول اشباع KNO 3 در 100 درجه سانتیگراد حاوی 245 گرم نمک در هر 100 گرم آب (در 345 گرم محلول) است. متمرکز شده استراه حل محلول های اشباع مواد کم محلول حاوی توده های ناچیزی از ترکیبات محلول هستند. بنابراین، محلول اشباع کلرید نقره حاوی 0.15 میلی گرم AgCl در 100 گرم آب است. این خیلی

رقیق شده

راه حل

بنابراین، اگر محلولی حاوی مقدار زیادی املاح نسبت به حلال باشد، آن را غلیظ و اگر مقدار کمی داشته باشد، رقیق نامیده می شود. اغلب، خواص آن و در نتیجه کاربرد آن به ترکیب محلول بستگی دارد. بنابراین، محلول رقیق اسید استیک (سرکه سفره) به عنوان طعم دهنده استفاده می شود و محلول غلیظ این اسید (جوهر استیک در صورت مصرف خوراکی) می تواند باعث سوختگی کشنده شود. :

به منظور انعکاس ترکیب کمی محلول ها، مقداری به نام کسر جرمی املاحکجا کسر جرمی املاحمتر

(v-va) – جرم املاح در محلول.

(محلول) - مجموع جرم محلولی که حاوی یک املاح و یک حلال است.بنابراین، اگر 100 گرم سرکه حاوی 6 گرم اسید استیک باشد، ما در مورد محلول 6٪ اسید استیک صحبت می کنیم (این سرکه سفره است). روش‌های حل مسائل با استفاده از مفهوم کسر جرمی املاح در فصل 8 مورد بحث قرار خواهد گرفت.

نتیجه گیری برای فصل 5.

محلول‌ها مخلوط‌های همگنی هستند که حداقل از دو ماده تشکیل شده‌اند که یکی از آنها حلال و دیگری یک املاح است. هنگامی که حل می شود، این ماده با حلال برهمکنش می کند و به همین دلیل املاح خرد می شود. ترکیب یک محلول با استفاده از کسر جرمی املاح موجود در محلول بیان می شود.

* این جفت الکترون ها در محل تلاقی ابرهای الکترونی رخ می دهند.

ادامه داردتعریف

آمونیاک

- نیترید هیدروژن

آمونیاک (NH 3) گازی بی رنگ با بوی تند (بوی "آمونیاک")، سبک تر از هوا، بسیار محلول در آب است (یک حجم آب تا 700 حجم آمونیاک را حل می کند). محلول غلیظ آمونیاک حاوی 25 درصد (جرم) آمونیاک و چگالی 0.91 گرم بر سانتی متر مکعب است.

پیوند بین اتم ها در مولکول آمونیاک کووالانسی است. نمای کلی مولکول AB 3. تمام اوربیتال های ظرفیتی اتم نیتروژن وارد هیبریداسیون می شوند، بنابراین نوع هیبریداسیون مولکول آمونیاک sp 3 است. آمونیاک دارای ساختار هندسی از نوع AB 3 E - یک هرم سه ضلعی است (شکل 1).

برنج. 1. ساختار مولکول آمونیاک.

خواص شیمیایی آمونیاک

از نظر شیمیایی، آمونیاک کاملاً فعال است: با بسیاری از مواد واکنش می دهد. درجه اکسیداسیون نیتروژن در آمونیاک "-3" حداقل است، بنابراین آمونیاک فقط خواص کاهشی از خود نشان می دهد.

هنگامی که آمونیاک با هالوژن ها، اکسیدهای فلزات سنگین و اکسیژن گرم می شود، نیتروژن تشکیل می شود:

2NH 3 + 3Br 2 = N 2 + 6HBr

2NH 3 + 3CuO = 3Cu + N 2 + 3H 2 O

4NH 3 + 3O 2 = 2N 2 + 6H 2 O

در حضور یک کاتالیزور، آمونیاک را می توان به اکسید نیتروژن (II) اکسید کرد:

4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O (کاتالیزور - پلاتین)

برخلاف ترکیبات هیدروژنی غیر فلزات گروه VI و VII، آمونیاک خاصیت اسیدی از خود نشان نمی دهد. با این حال، اتم های هیدروژن در مولکول آن هنوز هم قادر به جایگزینی با اتم های فلز هستند. هنگامی که هیدروژن به طور کامل با یک فلز جایگزین می شود، ترکیباتی به نام نیترید تشکیل می شود که می تواند با برهمکنش مستقیم نیتروژن با فلز در دماهای بالا نیز به دست آید.

خواص اصلی آمونیاک به دلیل وجود یک جفت الکترون تنها بر روی اتم نیتروژن است. محلول آمونیاک در آب قلیایی است:

NH 3 + H 2 O ↔ NH 4 OH ↔ NH 4 + + OH —

هنگامی که آمونیاک با اسیدها برهمکنش می‌کند، نمک‌های آمونیوم تشکیل می‌شوند که با حرارت دادن تجزیه می‌شوند:

NH 3 + HCl = NH 4 Cl

NH 4 Cl = NH 3 + HCl (هنگامی که گرم می شود)

تولید آمونیاک

روش های صنعتی و آزمایشگاهی برای تولید آمونیاک وجود دارد. در آزمایشگاه، آمونیاک از اثر قلیایی ها بر روی محلول های نمک های آمونیوم هنگام گرم شدن به دست می آید:

NH 4 Cl + KOH = NH 3 + KCl + H 2 O

NH 4 + + OH - = NH 3 + H 2 O

این واکنش برای یون های آمونیوم کیفی است.

کاربرد آمونیاک

تولید آمونیاک یکی از مهمترین فرآیندهای تکنولوژیکی در سراسر جهان است. سالانه حدود 100 میلیون تن آمونیاک در جهان تولید می شود. آمونیاک به شکل مایع یا به صورت محلول آبی 25٪ - آب آمونیاک آزاد می شود. زمینه های اصلی استفاده از آمونیاک عبارتند از تولید اسید نیتریک (تولید بعدی کودهای معدنی حاوی نیتروژن)، نمک های آمونیوم، اوره، هگزامین، الیاف مصنوعی (نایلون و نایلون). آمونیاک به عنوان مبرد در واحدهای تبرید صنعتی و به عنوان ماده سفید کننده در تمیز کردن و رنگرزی پنبه، پشم و ابریشم استفاده می شود.

نمونه هایی از حل مسئله

مثال 1

.

می دانید که اتم ها می توانند با یکدیگر ترکیب شوند و مواد ساده و پیچیده را تشکیل دهند. در این حالت، انواع مختلفی از پیوندهای شیمیایی تشکیل می شود: یونی، کووالانسی (غیر قطبی و قطبی)، فلزی و هیدروژنی.یکی از ضروری ترین خواص اتم های عناصر، که تعیین می کند چه نوع پیوندی بین آنها - یونی یا کووالانسی - ایجاد می شود. این الکترونگاتیوی است، یعنی. توانایی اتم های یک ترکیب برای جذب الکترون.

ارزیابی کمی مشروط الکترونگاتیوی با مقیاس الکترونگاتیوی نسبی داده می شود.

در دوره ها، تمایل کلی برای افزایش الکترونگاتیوی عناصر و در گروه ها برای کاهش آنها وجود دارد. عناصر با توجه به الکترونگاتیوی آنها در یک ردیف قرار می گیرند که بر اساس آن می توان الکترونگاتیوی عناصر واقع در دوره های مختلف را مقایسه کرد.

نوع پیوند شیمیایی بستگی به این دارد که تفاوت مقادیر الکترونگاتیوی اتم های اتصال عناصر چقدر است. هرچه اتم های عناصر تشکیل دهنده پیوند از نظر الکترونگاتیوی متفاوت باشند، پیوند شیمیایی قطبی تر است. ترسیم مرز دقیق بین انواع پیوندهای شیمیایی غیرممکن است. در اکثر ترکیبات، نوع پیوند شیمیایی میانی است. به عنوان مثال، یک پیوند شیمیایی کووالانسی بسیار قطبی نزدیک به یک پیوند یونی است. بسته به اینکه کدام یک از موارد محدود کننده، یک پیوند شیمیایی از نظر ماهیت نزدیکتر است، به عنوان پیوند قطبی یونی یا کووالانسی طبقه بندی می شود.

یک پیوند یونی از برهمکنش اتم هایی تشکیل می شود که از نظر الکترونگاتیوی به شدت با یکدیگر تفاوت دارند.به عنوان مثال، فلزات معمولی لیتیوم (Li)، سدیم (Na)، پتاسیم (K)، کلسیم (Ca)، استرانسیم (Sr)، باریم (Ba) پیوند یونی با غیر فلزات معمولی، عمدتا هالوژن تشکیل می دهند.

علاوه بر هالیدهای فلزات قلیایی، پیوندهای یونی در ترکیباتی مانند قلیایی ها و نمک ها نیز تشکیل می شود. به عنوان مثال، در هیدروکسید سدیم (NaOH) و سولفات سدیم (Na 2 SO 4) پیوندهای یونی فقط بین اتم های سدیم و اکسیژن وجود دارد (پیوندهای باقی مانده کووالانسی قطبی هستند).

وقتی اتم هایی با الکترونگاتیوی یکسان برهم کنش می کنند، مولکول هایی با پیوند غیرقطبی کووالانسی تشکیل می شوند.چنین ارتباطی در مولکول های مواد ساده زیر وجود دارد: H 2، F 2، Cl 2، O 2، N 2. پیوندهای شیمیایی در این گازها از طریق جفت الکترون های مشترک تشکیل می شوند. هنگامی که ابرهای الکترونی مربوطه با هم همپوشانی دارند، به دلیل برهمکنش الکترون-هسته ای، که زمانی رخ می دهد که اتم ها به یکدیگر نزدیک می شوند.

هنگام ترکیب فرمول های الکترونیکی مواد، باید به خاطر داشت که هر جفت الکترون مشترک یک تصویر متعارف از افزایش چگالی الکترون ناشی از همپوشانی ابرهای الکترونی مربوطه است.

وقتی اتم‌ها برهم کنش می‌کنند، مقادیر الکترونگاتیوی آن‌ها متفاوت است، اما نه به شدت، جفت الکترون مشترک به اتم الکترونگاتیوی‌تر تغییر می‌کند.این رایج ترین نوع پیوند شیمیایی است که در ترکیبات معدنی و آلی یافت می شود.

پیوندهای کووالانسی نیز به طور کامل شامل آن دسته از پیوندهایی است که توسط یک مکانیسم دهنده-پذیرنده، به عنوان مثال در یون های هیدرونیوم و آمونیوم، تشکیل می شوند.

اتصال فلزی.

پیوندی که در نتیجه برهمکنش الکترون های نسبتا آزاد با یون های فلزی ایجاد می شود پیوند فلزی نامیده می شود.این نوع پیوند مشخصه مواد ساده - فلزات است.

ماهیت فرآیند تشکیل پیوند فلزی به شرح زیر است: اتم های فلز به راحتی الکترون های ظرفیت را رها می کنند و به یون های دارای بار مثبت تبدیل می شوند. الکترون های نسبتا آزاد جدا شده از اتم بین یون های فلزی مثبت حرکت می کنند. یک پیوند فلزی بین آنها ایجاد می شود، یعنی الکترون ها، یون های مثبت شبکه کریستالی فلزات را سیمان می کنند.

پیوند هیدروژنی

پیوندی که بین اتم های هیدروژن یک مولکول و اتم یک عنصر به شدت الکترونگاتیو تشکیل می شود.(O، N، F) مولکول دیگری پیوند هیدروژنی نامیده می شود.

ممکن است این سوال مطرح شود: چرا هیدروژن چنین پیوند شیمیایی خاصی را تشکیل می دهد؟

این با این واقعیت توضیح داده می شود که شعاع اتمی هیدروژن بسیار کوچک است. علاوه بر این، هنگامی که تنها الکترون خود را جابجا می کند یا به طور کامل اهدا می کند، هیدروژن بار مثبت نسبتا بالایی به دست می آورد، به همین دلیل هیدروژن یک مولکول با اتم های عناصر الکترونگاتیو که دارای بار منفی جزئی هستند که وارد ترکیب مولکول های دیگر می شود (HF ، H 2 O ، NH 3).

بیایید به چند نمونه نگاه کنیم. ما معمولاً ترکیب آب را با فرمول شیمیایی H 2 O نشان می دهیم. با این حال، این کاملاً دقیق نیست. درست تر است که ترکیب آب را با فرمول (H2O)n نشان دهیم، که در آن n = 2،3،4، و غیره است. .

پیوندهای هیدروژنی معمولاً با نقطه نشان داده می شوند. این پیوند بسیار ضعیف تر از پیوندهای یونی یا کووالانسی است، اما قوی تر از برهمکنش های بین مولکولی معمولی است.

وجود پیوندهای هیدروژنی افزایش حجم آب را با کاهش دما توضیح می دهد. این به این دلیل است که با کاهش دما، مولکول ها قوی تر می شوند و در نتیجه چگالی "بسته بندی" آنها کاهش می یابد.

هنگام مطالعه شیمی آلی، این سوال مطرح شد: چرا نقطه جوش الکل ها بسیار بالاتر از هیدروکربن های مربوطه است؟ این با این واقعیت توضیح داده می شود که پیوندهای هیدروژنی نیز بین مولکول های الکل تشکیل می شود.

افزایش نقطه جوش الکل ها نیز به دلیل بزرگ شدن مولکول های آنها اتفاق می افتد.

پیوند هیدروژنی همچنین مشخصه بسیاری از ترکیبات آلی دیگر (فنل ها، اسیدهای کربوکسیلیک و غیره) است. از دروس شیمی آلی و زیست شناسی عمومی، می دانید که وجود پیوند هیدروژنی ساختار ثانویه پروتئین ها، ساختار مارپیچ دوگانه DNA، یعنی پدیده مکمل بودن را توضیح می دهد.