Атомно-молекулярно обучение. Химични елементи

Ковалентна химическа връзка, нейните разновидности и механизми на образуване. Характеризиране на ковалентната връзка (полярност и енергия на връзката). Йонна връзка. Метална връзка. Водородна връзка

Учението за химическите връзки е в основата на цялата теоретична химия.

Химическа връзка се разбира като такова взаимодействие на атомите, което ги свързва в молекули, йони, радикали, кристали.

Има четири вида химически връзки: йонни, ковалентни, метални и водородни.

Разделянето на химическите връзки на видове е условно, тъй като всички те се характеризират с определено единство.

Йонната връзка може да се разглежда като пределен случай на ковалентната полярна връзка.

Металната връзка съчетава ковалентното взаимодействие на атомите с помощта на споделени електрони и електростатичното привличане между тези електрони и металните йони.

Веществата често нямат крайни случаи на химическо свързване (или чисти химически връзки).

Например, литиев флуорид $ LiF $ е посочен като йонни съединения. Всъщност връзката в нея е $ 80% йонна и $ 20% $ ковалентна. Следователно е по-правилно да се говори за степента на полярност (йонност) на химична връзка.

В поредицата от халогениди на водород $ HF - HCl - HBr - HI - HÀt $, степента на полярност на връзката намалява, тъй като разликата в стойностите на електроотрицателността на халогенните и водородните атоми намалява, а във водородния астат връзката става почти неполярна $ (EO (H) \u003d 2.1; EO (At) \u003d 2,2) $.

В едни и същи вещества могат да се съдържат различни видове връзки, например:

1. в основите: между кислородните и водородните атоми в хидроксо групите връзката е полярна ковалентна, а между метала и хидроксогрупата е йонна;
2. в соли на кислородсъдържащи киселини: между неметалния атом и кислорода на киселинния остатък - ковалентен полярен, а между метала и киселинния остатък - йонен;
3. в амониеви, метиламониеви соли и др .: между азотни и водородни атоми - ковалентен полярен, и между амониеви или метиламониеви йони и киселинен остатък - йонни;
4. в металните пероксиди (например $ Na_2O_2 $) връзката между кислородните атоми е ковалентна неполярна, а между метала и кислорода е йонна и т.н.

Различните видове връзки могат да преминат една в друга:

- в електролитна дисоциация във водата на ковалентни съединения ковалентната полярна връзка се превръща в йонна;

- при изпаряване на металите металната връзка се превръща в ковалентна неполярна и т.н.

Причината за единството на всички видове и видове химически връзки е тяхната идентична химическа природа - електронно-ядрено взаимодействие. Образуването на химическа връзка във всеки случай е резултат от електронно-ядреното взаимодействие на атомите, придружено от освобождаването на енергия.

Методи за образуване на ковалентна връзка. Характеристики на ковалентната връзка: дължина на връзката и енергия

Ковалентната химическа връзка е връзка, която възниква между атомите поради образуването на общи електронни двойки.

Механизмът за образуване на такава връзка може да бъде обмен и донор-акцептор.

I. Механизъм за обмен действа, когато атомите образуват общи електронни двойки чрез комбиниране на несдвоени електрони.

1) $ H_2 $ - водород:

Връзката възниква поради образуването на обща електронна двойка от $ s $ -електрони на водородни атоми (припокриващи се $ s $ -орбитали):

2) $ HCl $ - хлороводород:

Връзката възниква поради образуването на обща електронна двойка от $ s- $ и $ p- $ електрони (припокриващи се $ s-p- $ орбитали):

3) $ Cl_2 $: в хлорна молекула се образува ковалентна връзка поради несдвоени $ p- $ електрони (припокриване на $ p-p- $ орбитали):

4) $ N_2 $: в азотната молекула се образуват три общи електронни двойки между атомите:

II. Донорно-акцепторен механизъм образуването на ковалентна връзка, разгледайте примера на амониевия йон $ NH_4 ^ + $.

Донорът има електронна двойка, акцепторът има свободна орбитала, която тази двойка може да заеме. В амониевия йон и четирите връзки с водородни атоми са ковалентни: три се образуват поради създаването на общи електронни двойки от азотния атом и водородните атоми от обменния механизъм, а една от донорно-акцепторния механизъм.

Ковалентните връзки могат да бъдат класифицирани по начина, по който електронните орбитали се припокриват, а също и по тяхното изместване към един от свързаните атоми.

Химичните връзки, образувани в резултат на припокриване на електронни орбитали по линията на връзката, се наричат \u200b\u200b$ σ $ -връзки (сигма-връзки)... Сигма връзката е много силна.

$ p- $ Орбиталите могат да се припокриват в два региона, образувайки ковалентна връзка поради странично припокриване:

Химични връзки, образувани в резултат на "странично" припокриване на електронни орбитали извън комуникационната линия, т.е. в две области се наричат \u200b\u200b$ π $ -връзки (пи-връзки).

От степен на пристрастие общи електронни двойки към един от атомите, свързани от тях, може да бъде ковалентна връзка полярна и неполярна.

Нарича се ковалентна химическа връзка, образувана между атоми със същата електроотрицателност неполярна. Електронните двойки не са изместени към нито един от атомите, тъй като атомите имат един и същ EO - свойството да отдръпват валентните електрони от други атоми. Например:

тези. чрез ковалентна неполярна връзка се образуват молекули от прости неметални вещества. Нарича се ковалентна химическа връзка между атоми на елементи, чиято електроотрицателност се различава полярна.

Дължина и енергия на ковалентната връзка.

Характеристика свойства на ковалентна връзка - неговата дължина и енергия. Дължина на връзката Е разстоянието между ядрата на атомите. Колкото по-къса е дължината му, толкова по-силна е химическата връзка. Обаче мярка за якост на връзката е свързваща енергия, което се определя от количеството енергия, необходимо за разкъсване на връзката. Обикновено се измерва в kJ / mol. По този начин, според експериментални данни, дължините на връзките на молекулите $ H_2, Cl_2 $ и $ N_2 $ са съответно $ 0,074, 0,198 $ и $ 0,109 $ nm, а енергиите на свързване са съответно $ 436, 242 $ и $ 946 $ kJ / mol.

Йона. Йонна връзка

Нека си представим, че се срещат два атома: метален атом от група I и неметален атом от група VII. Металният атом има един електрон на външното енергийно ниво, а на неметалния атом липсва само един електрон, за да бъде външното му ниво пълно.

Първият атом лесно ще даде на втория своя електрон, който е далеч от ядрото и слабо свързан с него, а вторият ще му даде свободно пространство на външното си електронно ниво.

Тогава атомът, лишен от един от отрицателния си заряд, ще се превърне в положително заредена частица, а вторият ще се превърне в отрицателно заредена частица поради получения електрон. Такива частици се наричат йони.

Химичната връзка, която възниква между йони, се нарича йонна.

Нека разгледаме образуването на тази връзка, като използваме примера на добре познато съединение на натриев хлорид (готварска сол):

Процесът на превръщане на атомите в йони е показан на диаграмата:

Това преобразуване на атомите в йони се случва винаги, когато атомите на типичните метали и типичните неметали взаимодействат.

Помислете за алгоритъм (последователност) на разсъждения, когато записвате образуването на йонна връзка, например между калциеви и хлорни атоми:

Извикват се числата, показващи броя на атомите или молекулите коефициентии се наричат \u200b\u200bчислата, показващи броя на атомите или йоните в молекулата индекси.

Метална връзка

Нека се запознаем с това как атомите на металните елементи взаимодействат помежду си. Обикновено металите не съществуват под формата на изолирани атоми, а под формата на бучка, слитък или метален продукт. Какво поддържа металните атоми в един обем?

Атомите на повечето метали на външното ниво не съдържат голям брой електрони - $ 1, 2, 3 $. Тези електрони лесно се откъсват и атомите се превръщат в положителни йони. Откъснатите електрони се движат от един йон към друг, свързвайки ги в едно цяло. Комбинирайки се с йони, тези електрони временно образуват атоми, след това отново се откъсват и се комбинират с друг йон и т.н. Следователно в по-голямата част от метала атомите непрекъснато се трансформират в йони и обратно.

Връзката в металите между йони посредством споделени електрони се нарича метална.

Фигурата схематично показва структурата на фрагмент от натриев метал.

В този случай малък брой споделени електрони свързват голям брой йони и атоми.

Металната връзка има някои прилики с ковалентната връзка, тъй като се основава на споделянето на външни електрони. Въпреки това, с ковалентна връзка, външните несдвоени електрони само на два съседни атома се социализират, докато с метална връзка всички атоми участват в социализацията на тези електрони. Ето защо кристалите с ковалентна връзка са крехки, а кристалите с метална връзка обикновено са пластични, електропроводими и имат метален блясък.

Металната връзка е характерна както за чисти метали, така и за смеси от различни метали - сплави в твърдо и течно състояние.

Водородна връзка

Химичната връзка между положително поляризирани водородни атоми на една молекула (или част от нея) и отрицателно поляризирани атоми на силно електроотрицателни елементи, имащи самотни електронни двойки ($ F, O, N $ и по-рядко $ S $ и $ Cl $), друга молекула (или нейната части) се наричат \u200b\u200bводород.

Механизмът на образуване на водородна връзка е отчасти електростатичен и отчасти донорно-акцепторен.

Примери за междумолекулни водородни връзки:

В присъствието на такава връзка дори нискомолекулни вещества могат да бъдат при обикновени условия течности (алкохол, вода) или лесно втечнени газове (амоняк, флуороводород).

Веществата с водородни връзки имат молекулни кристални решетки.

Вещества с молекулярна и немолекулярна структура. Тип кристална решетка. Зависимостта на свойствата на веществата от техния състав и структура

Молекулярна и немолекулярна структура на веществата

IN химични взаимодействия не влизат отделни атоми или молекули, а вещества. Веществото при определени условия може да бъде в едно от трите агрегатни състояния: твърдо, течно или газообразно. Свойствата на дадено вещество зависят и от естеството на химическата връзка между съставните му частици - молекули, атоми или йони. По вида на връзката се разграничават вещества с молекулярна и немолекулярна структура.

Веществата, състоящи се от молекули, се наричат молекулни вещества... Връзките между молекулите в такива вещества са много слаби, много по-слаби, отколкото между атомите вътре в молекулата и дори при относително ниски температури се разрушават - веществото се превръща в течност и след това в газ (сублимация на йод). Точките на топене и кипене на вещества, съставени от молекули, се увеличават с увеличаване на молекулното тегло.

Към молекулярните вещества се отнасят вещества с атомна структура ($ C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W $), сред тях има метали и неметали.

Обмисли физични свойства алкални метали. Относително ниската якост на свързване между атомите причинява ниска механична якост: алкалните метали са меки, лесно се режат с нож.

Големите размери на атомите водят до ниска плътност на алкалните метали: литий, натрий и калий са дори по-леки от водата. В групата на алкалните метали температурите на кипене и топене намаляват с увеличаване на поредния номер на елемента, тъй като размерите на атомите се увеличават и връзките отслабват.

Към вещества немолекулен структурите включват йонни съединения. Повечето метални съединения с неметали имат тази структура: всички соли ($ NaCl, K_2SO_4 $), някои хидриди ($ LiH $) и оксиди ($ CaO, MgO, FeO $), основи ($ NaOH, KOH $). Йонните (немолекулни) вещества имат високи точки на топене и кипене.

Кристални решетки

Както знаете, веществото може да съществува в три агрегатни състояния: газообразно, течно и твърдо.

Твърди вещества: аморфни и кристални.

Помислете как характеристиките на химичните връзки влияят върху свойствата на твърдите вещества. Твърдите вещества се разделят на кристалени аморфни.

Аморфните вещества нямат ясна точка на топене - при нагряване те постепенно омекват и преминават в течно състояние. В аморфно състояние например има пластилин и различни смоли.

Кристалните вещества се характеризират с правилно местоположение онези частици, от които са съставени: атоми, молекули и йони - в строго определени точки в пространството. Когато тези точки са свързани с прави линии, се образува пространствена рамка, наречена кристална решетка. Точките, където се намират кристалните частици, се наричат \u200b\u200bрешетъчни точки.

В зависимост от вида на частиците, разположени на местата на кристалната решетка, и естеството на връзката между тях, се разграничават четири вида кристални решетки: йонни, атомни, молекулярни и метал.

Йонни кристални решетки.

Йонийски наречени кристални решетки, в възлите на които има йони. Те се образуват от вещества с йонна връзка, които могат да бъдат свързани както с прости йони $ Na ^ (+), Cl ^ (-) $, така и със сложни йони $ SO_4 ^ (2−), OH ^ - $. Следователно солите, някои оксиди и хидроксиди на металите имат йонни кристални решетки. Например, кристал на натриев хлорид се състои от редуващи се положителни $ Na ^ + $ и отрицателни $ Cl ^ - $ йони, образуващи кубчеста решетка. Връзките между йони в такъв кристал са много стабилни. Следователно веществата с йонна решетка се отличават с относително висока твърдост и якост, те са огнеупорни и нелетливи.

Атомни кристални решетки.

Атомна се наричат \u200b\u200bкристални решетки, в възлите на които има отделни атоми. В такива решетки атомите са свързани помежду си чрез много силни ковалентни връзки. Пример за вещества с този тип кристални решетки е диамантът - една от алотропните модификации на въглерода.

Повечето вещества с атомна кристална решетка имат много високи точки на топене (например за диаманта е по-висока от $ 3500 ° C $), те са силни и твърди, практически неразтворими.

Молекулярни кристални решетки.

Молекулярна се наричат \u200b\u200bкристални решетки, в възлите на които са разположени молекулите. Химичните връзки в тези молекули могат да бъдат както полярни ($ HCl, H_2O $), така и неполярни ($ N_2, O_2 $). Въпреки факта, че атомите вътре в молекулите са свързани чрез много силни ковалентни връзки, между самите молекули действат слаби сили междумолекулно привличане. Следователно веществата с молекулни кристални решетки имат ниска твърдост, ниски температури топящ се, летлив. Повечето твърди органични съединения имат молекулни кристални решетки (нафталин, глюкоза, захар).

Метални кристални решетки.

Веществата с метална връзка имат метални кристални решетки. На местата на такива решетки има атоми и йони (или атоми, или йони, в които металните атоми лесно се трансформират, дарявайки външните си електрони „за общо ползване“). Такива вътрешна структура металите определят характерните им физични свойства: ковкост, пластичност, електрическа и топлопроводимост, характерен метален блясък.

Атомно-молекулярната доктрина е разработена и приложена за първи път в химията от великия руски учен М. В. Ломоносов. Основните разпоредби на тази доктрина са изложени в работата „Елементи на математическата химия“ (1741) и редица други. Същността на учението на Ломоносов може да бъде обобщена по следния начин.

1. Всички вещества се състоят от „корпускули“ (както Ломоносов нарича молекули).

2. Молекулите са съставени от „елементи“ (както Ломоносов нарича атоми).

3. Частиците - молекули и атоми - са в непрекъснато движение. Термичното състояние на телата е резултат от движението на техните частици.

4. Молекулите на прости вещества се състоят от еднакви атоми, молекули на сложни вещества - от различни атоми.

67 години след Ломоносов, атомната доктрина в химията е приложена от английския учен Джон Далтън. Той очерта основните положения на атомизма в книгата " Нова система химическа философия "(1808 г.). По принцип доктрината на Далтон повтаря учението на Ломоносов. Далтън обаче отрича съществуването на молекули в прости вещества, което в сравнение с учението на Ломоносов е стъпка назад. Според Далтон простите вещества се състоят само от атоми и само сложни вещества - от „сложни атоми“ (в съвременния смисъл - молекули). Атомно-молекулярната доктрина в химията е окончателно установена едва в средата на 19 век. На международния конгрес на химиците в Карлсруе през 1860 г. са приети определения на понятията молекула и атом.

Молекулата е най-малката частица от дадено вещество, която я притежава химични свойства... Химичните свойства на молекулата се определят от нейния състав и химическа структура.

Атомът е най-малката частица от химичен елемент, която е част от молекулите на прости и сложни вещества. Химичните свойства на даден елемент се определят от структурата на неговия атом. Оттук следва дефиницията на атома, съответстваща на съвременните концепции:

Атомът е електрически неутрална частица, състояща се от положително заредено атомно ядро \u200b\u200bи отрицателно заредени електрони.

Според съвременните концепции молекулите са съставени от вещества в газообразно и изпарено състояние. В твърдо състояние само вещества, чиято кристална решетка има молекулярна структура, се състоят от молекули. По-голямата част от твърдите неорганични вещества нямат молекулярна структура: решетката им не се състои от молекули, а от други частици (йони, атоми); съществуват под формата на макротела (кристал натриев хлорид, парче мед и др.). Соли, метални оксиди, диамант, силиций, метали нямат молекулярна структура.

Химични елементи

Атомно-молекулярната доктрина даде възможност да се обяснят основните понятия и закони на химията. От гледна точка на атомно-молекулярното обучение всеки отделен вид атом се нарича химичен елемент. Най-важната характеристика на атома е положителният заряд на неговото ядро, който е числено равен на поредния номер на елемента. Стойността на ядрения заряд служи като отличителна черта за различните видове атоми, което позволява по-пълна дефиниция на понятието елемент:

Химичен елементЕ определен вид атоми със същия положителен ядрен заряд.

Известни са 107 елемента. В момента продължава работата по изкуственото производство на химични елементи с по-високи редови номера.

Всички елементи обикновено се разделят на метали и неметали. Това разделение обаче е произволно. Важна характеристика елементи е тяхното изобилие в земната кора, т.е. в горната твърда обвивка на Земята, чиято дебелина се приема, че е конвенционално равна на 16 км. Разпределението на елементите в земната кора се изучава от геохимията - науката за химията на Земята. Геохимикът А. П. Виноградов съставя таблица на средните стойности химичен състав земната кора. Според тези данни най-често срещаният елемент е кислородът - 47,2% от масата на земната кора, следван от силиций - 27,6, алуминий - 8,80, желязо -5,10, калций - 3,6, натрий - 2,64, калий - 2.6, магнезий - 2.10, водород - 0.15%.

Молекула, в която центровете на тежестта на положително и отрицателно заредени места не съвпадат, се нарича дипол. Нека дадем определение на понятието "дипол".

Диполът е набор от две еднакви по големина различни електрически заряди, разположени на известно разстояние един от друг.

Водородната молекула Н 2 не е дипол (фиг. 50 а), а молекулата на водородния хлорид е дипол (фиг. 50 б). Водната молекула също е дипол. Електронните двойки в H 2 O са до голяма степен изместени от водородните атоми в кислорода.

Центърът на тежестта на отрицателния заряд се намира близо до кислородния атом, а центърът на тежестта на положителния заряд е близо до водородните атоми.

В кристално вещество атомите, йоните или молекулите са в строг ред.

Нарича се мястото, където се намира такава частица възел на кристалната решетка. Положението на атоми, йони или молекули на местата на кристалната решетка е показано на фиг. 51.

в g
Фигура: 51. Модели на кристални решетки (показана е една равнина на насипен кристал): а) ковалентни или атомни (диамант С, силиций Si, кварц SiO 2); б) йонни (NaCl); в) молекулярна (лед, I 2); r) метален (Li, Fe). В модела на металната решетка точките показват електрони

По вида на химическата връзка между частиците кристалните решетки се делят на ковалентни (атомни), йонни и метални. Съществува и друг вид кристална решетка - молекулярна. В такава решетка отделните молекули се задържат от сили на междумолекулно привличане.

Йонни кристали (фиг. 51 б) съдържат положително и отрицателно заредени йони в местата на кристалната решетка. Кристалната решетка е изградена по такъв начин, че силите на електростатично привличане на противоположно заредени йони и силите на отблъскване на подобни заредени йони са балансирани. Такива кристални решетки са типични за съединения като LiF, NaCl и много други.

Молекулни кристали (фиг. 51 в) съдържат молекули-диполи във възлите на кристала, които се държат един спрямо друг от силите на електростатично привличане като йони в йонна кристална решетка. Например ледът е молекулна кристална решетка, образувана от водни диполи. На фиг. 51 в  символите не се показват за такси, за да не се претовари чертежа.

Кристален метал (фиг. 51 r) съдържа положително заредени йони в местата на кристалната решетка. Някои от външните електрони се движат свободно между йоните. " Електронен газ"задържа положително заредени йони във възлите на кристалната решетка. При удара металът не се убожда като лед, кварц или кристал сол, а само променя формата си. Електроните, поради своята подвижност, имат време да се движат в момента на удара и да задържат йоните в ново положение. Ето защо металите коват и пластмаса, огънете без разрушаване.

Фигура: 52. Структурата на силициев оксид: а) кристален; б) аморфни. Черните точки означават силициеви атоми, светлите кръгове означават кислородни атоми. Изобразена е равнината на кристала, следователно четвъртата връзка при силициевия атом не е посочена. Прекъснатата линия показва близкия ред в разстройството на аморфно вещество.
В аморфното вещество се нарушава триизмерната периодичност на структурата, характерна за кристалното състояние (фиг. 52 б).

Течности и газове се различават от кристалните и аморфните тела по случайното движение на атомите и
молекули. В течностите силите на привличане са в състояние да задържат микрочастиците една спрямо друга на близко разстояние, съизмеримо с разстоянията в твърдо вещество. В газовете взаимодействието на атомите и молекулите практически отсъства, поради което газовете, за разлика от течностите, заемат целия обем, предоставен им. Мол течна вода при 100 0 С заема обем 18,7 cm 3 и мол наситена водна пара 30 000 cm 3 при същата температура.


Фигура: 53. Различни видове взаимодействия на молекули в течности и газове: а) дипол - дипол; б) дипол - недипол; в) нондипол - нондипол
За разлика от твърдите вещества, молекулите в течностите и газовете се движат свободно. В резултат на преместването те са ориентирани по определен начин. Например на фиг. 53 а, б... показано е как молекулите-диполи, както и неполярните молекули взаимодействат с молекулите-диполи в течности и газове.

Когато диполът се доближи до дипола, молекулите се обръщат в резултат на привличане и отблъскване. Положително заредената част на едната молекула се намира близо до отрицателно заредената част на другата. Ето как взаимодействат диполите в течна вода.

Когато две неполярни молекули (недиполи) се приближават една към друга на доста близко разстояние, те също взаимно си влияят (фиг. 53 в). Молекулите се сближават един с друг с отрицателно заредени електронни обвивки, които обгръщат ядрото. Електронни черупки се деформират, така че има временна поява на положителни и отрицателни центрове в която и да е от молекулите и те взаимно се привличат един към друг. Достатъчно е молекулите да се разпръснат, тъй като временните диполи отново се превръщат в неполярни молекули.

Пример е взаимодействието между молекулите водороден газ. (фиг. 53 в).
3.2. Класификация на неорганичните вещества. Прости и сложни вещества
В началото на 19 век шведският химик Берцелиус предлага вещества, получени от живи организми, да се наричат органични. Вещества, характерни за неживата природабяха посочени неорганичниили минерал(получени от минерали).

Всички твърди, течни и газообразни вещества могат да бъдат разделени на прости и сложни.

Веществата се наричат \u200b\u200bпрости, състоящи се от атоми на един химичен елемент.

Например водород, бром и желязо при стайна температура и атмосферно налягане са прости вещества съответно в газообразно, течно и твърдо състояние (фиг. 54 a B C).

Газообразният водород H 2 (g) и течният бром Br 2 (g) се състоят от двуатомни молекули. Твърдото желязо Fe (t) съществува под формата на кристал с метална кристална решетка.

Простите вещества се разделят на две групи: неметали и метали.

а) б) в)

Фигура: 54. Прости вещества: а) водороден газ. По-лек е от въздуха, така че тръбата е затворена с корк и обърната с главата надолу; б) течен бром (обикновено се съхранява в запечатани ампули); в) железен прах

Неметалите са прости вещества с ковалентна (атомна) или молекулярна кристална решетка в твърдо състояние.

При стайна температура ковалентна (атомна) кристална решетка е характерна за такива неметали като бор В (t), въглерод C (t), силиций Si (t). Молекулярните кристални решетки имат бял фосфор P (t), сяра S (t), йод I 2 (t). Някои неметали само при много ниски температури преминават в течно или твърдо агрегатно състояние. При нормални условия те са газове. Такива вещества включват например водород H 2 (g), азот N 2 (g), кислород O 2 (g), флуор F 2 (g), хлор Cl 2 (g), хелий He (g), неон Ne (d), аргон Ar (g). Молекулен бром Br 2 (g) съществува в течна форма при стайна температура.

Металите са прости вещества с метална кристална решетка в твърдо състояние.

Те са пластични, гъвкави вещества, които имат метален блясък и са способни да провеждат топлина и електричество.

Около 80% от елементите на Периодичната система са прости метални вещества. При стайна температура металите са твърди вещества. Например Li (t), Fe (t). Само живакът, Hg (l) е течност, която се втвърдява при -38,89 0 С.

Сложните вещества са вещества, състоящи се от атоми на различни химични елементи

Атомите на елементите в сложното вещество са свързани чрез постоянни и добре дефинирани отношения.

Например водата H 2 O е сложно вещество. Неговата молекула съдържа атоми на два елемента. Водата винаги, навсякъде по Земята, съдържа 11,1% водород и 88,9% кислород по маса.

В зависимост от температурата и налягането водата може да бъде в твърдо, течно или газообразно състояние, което е посочено вдясно от химическата формула на веществото - H 2 O (g), H 2 O (g), H 2 O (t).

На практика ние, като правило, се занимаваме не с чисти вещества, а с техните смеси.

Сместа е комбинация химични съединения с различен състав и структура

Представяме прости и сложни вещества, както и техните смеси под формата на диаграма:

Просто

Неметали

Емулсии

Основи

Сложните вещества в неорганичната химия се класифицират в оксиди, основи, киселини и соли.

Оксиди
Разграничаване на металните оксиди от неметалните. Металните оксиди са съединения с йонни връзки. В твърдо състояние те образуват йонни кристални решетки.

Неметални оксиди - съединения с ковалентни химични връзки.

Оксидите са сложни вещества, състоящи се от атоми на два химични елемента, единият от които е кислород, степента на окисление на които е - 2.

По-долу са представени молекулярните и структурните формули на някои оксиди на неметали и метали.
Молекулярна формула Структурна формула

CO 2 - въглероден оксид (IV) O \u003d C \u003d O

SO 2 - серен оксид (IV)

SO 3 - серен оксид (VI)

SiO 2 - силициев оксид (IV)

Na 2 O - натриев оксид

СаО - калциев оксид

K 2 O - калиев оксид, Na 2 O - натриев оксид, Al 2 O 3 - алуминиев оксид. Калият, натрият и алуминият образуват по един оксид.

Ако даден елемент има няколко степени на окисление, има няколко негови оксиди. В този случай, след името на оксида, степента на окисление на елемента е посочена с римски цифри в скоби. Например, FeO е железен (II) оксид, Fe 2 O 3 е железен (III) оксид.

В допълнение към имената, образувани съгласно правилата на международната номенклатура, се използват традиционни руски наименования на оксиди, например: CO 2 въглероден оксид (IV) - въглероден двуокис, CO въглероден оксид (II) - въглероден окис, CaO калциев оксид - негасена вар, SiO 2 силициев оксид - кварц, силициев диоксид, пясък.

Има три групи оксиди, които се различават по химични свойства - основен, кисели амфотерни(Старогръцки , - и той, и другият, двойствен).

Основни оксиди образувани от елементи на основните подгрупи I и II на групи от Периодичната система (степента на окисление на елементите е +1 и +2), както и елементи от вторичните подгрупи, чието състояние на окисление също е +1 или +2. Всички тези елементи са метали, така че основни оксиди са металните оксидинапример:
Li 2 O - литиев оксид

MgO - магнезиев оксид

CuO - меден (II) оксид
Основите съответстват на основните оксиди.

Киселинни оксиди образувани от неметали и метали, чието ниво на окисление е по-голямо от +4, например:
CO 2 - въглероден оксид (IV)

SO 2 - серен оксид (IV)

SO 3 - серен оксид (VI)

Р 2 О 5 - фосфорен (V) оксид
Киселинните оксиди съответстват на киселините.

Амфотерни оксиди образуван от метали, чието ниво на окисление е +2, +3, понякога +4, например:
ZnO - цинков оксид

Al 2 O 3 - алуминиев оксид
Амфотерните оксиди съответстват на амфотерните хидроксиди.

Освен това малка група от т.нар безразлични оксиди:
N 2 O - азотен оксид (I)

NO - азотен оксид (II)

CO - въглероден оксид (II)
Трябва да се отбележи, че един от най-важните оксиди на нашата планета е водородният оксид, известен ви като вода H 2 O.
Основи
В раздела "Оксиди" беше споменато, че основите съответстват на основните оксиди:
Натриев оксид Na 2 O - натриев хидроксид NaOH.

Калциев оксид CaO - калциев хидроксид Ca (OH) 2.

Меден оксид CuO - меден хидроксид Cu (OH) 2

Основите се наричат \u200b\u200bсложни вещества, състоящи се от метален атом и една или повече хидроксо групи –ОН.

Основите са твърди тела с йонна кристална решетка.

Когато се разтварят във вода, кристали от разтворими основи ( алкали) се разрушават от действието на полярни молекули вода и се образуват йони:

NaOH (t)  Na + (p-p) + OH - (p-p)

Подобен запис на йони: Na + (p-p) или OH - (p-p) означава, че йоните са в разтвор.

Името на фондацията включва думата хидроксид и руското име на метала в генитив... Например, NaOH е натриев хидроксид, Ca (OH) 2 е калциев хидроксид.

Ако металът образува няколко основи, тогава името показва степента на окисление на метала с римски цифри в скоби. Например: Fe (OH) 2 - железен (II) хидроксид, Fe (OH) 3 - железен (III) хидроксид.

Освен това има традиционни имена по някои причини:

NaOH - сода каустик, каустик газирани напитки

KOH - разяждащ калий

Ca (OH) 2 - гасена вар, варова вода

R
Наричат \u200b\u200bсе водоразтворими основи основи

Azlichat водоразтворими и неразтворими във вода основи.

Това са метални хидроксиди от основните подгрупи I и II групи, с изключение на хидроксидите Be и Mg.

Амфотерните хидроксиди включват,
HCl (g)  H + (разтвор) + Cl - (разтвор)

Сложните вещества се наричат \u200b\u200bкиселини, които включват водородни атоми, които могат да бъдат заменени или заменени за метални атоми, и киселинни остатъци.

В зависимост от наличието или отсъствието на кислородни атоми в молекулата, аноксичен и кислород киселина.

За да назове аноксични киселини, буквата се добавя към руското име на неметал - относно- и думата водород :

HF - флуороводородна киселина

HCl - солна киселина

HBr - бромоводородна киселина

HI - йодноводородна киселина

H 2 S - сярна киселина
Традиционните имена на някои киселини:

HCl - солна киселина; HF - флуороводородна киселина

За да се назоват кислородсъдържащи киселини, окончанията се добавят към корена на руското име за неметал - найя,

-новиако неметалът е в най-високо степен на окисление. Най-високото ниво на окисление съвпада с номера на групата, в която се намира неметалният елемент:
H 2 SO 4 - сиво найякиселина

HNO 3 - азот найя киселина

HClO 4 - хлор найя киселина

HMnO 4 - манган ново киселина
Ако елемент образува киселини в две степени на окисление, тогава за името на киселината, съответстващо на по-ниското ниво на окисление на елемента, окончанието - вярно:
H 2 SO 3 - сяра вярно киселина

HNO 2 - азот вярно киселина
Разграничава се броят на водородните атоми в молекулата едноосновен(HCI, HNO3), двуосновен (H2S04), триосновен киселина (H 3 PO 4).

Много кислородни киселини се образуват при реакцията на съответните кисели оксиди с вода. Оксидът, съответстващ на дадена киселина, се нарича негов анхидрид:

Сярен анхидрид SO 2 - сярна киселина H 2 SO 3

Сярен анхидрид SO 3 - сярна киселина H2SO4

Азотен анхидрид N 2 O 3 - азотна киселина HNO 2

Азотен анхидрид N 2 O 5 - азотна киселина HNO 3

Фосфорен анхидрид P 2 O 5 - фосфорна киселина H 3 PO 4
Обърнете внимание, че степента на окисление на елемента в оксида и съответната киселина са еднакви.

Ако елемент в същото окислително състояние образува няколко кислородсъдържащи киселини, тогава префиксът се добавя към името на киселината с по-ниско съдържание на кислород. мета", с високо съдържание на кислород - префикс" орто". Например:

HPO 3 - метафосфорна киселина

H 3 PO 4 - ортофосфорна киселина, която често се нарича просто фосфорна киселина

H 2 SiO 3 - метасилициева киселина, обикновено наричана силициева киселина

H 4 SiO 4 - ортосилициева киселина.

Силициевите киселини не се образуват при взаимодействието на SiO 2 с вода, те се получават по друг начин.
ОТ
Солите са сложни вещества, съставени от метални атоми и киселинни остатъци.
олио
NaNO 3 - натриев нитрат

CuSO 4 - меден (II) сулфат

CaCO 3 - калциев карбонат

Когато се разтварят във вода, кристалите на солта се разрушават, образуват се йони:

NaNO3 (t)  Na + (p-p) + NO 3 - (p-p).
Солите могат да се разглеждат като продукти на пълно или частично заместване на водородните атоми в киселинната молекула с метални атоми или като продукти на пълно или частично заместване на основни хидроксо групи с киселинни остатъци.

С пълното заместване на водородните атоми, средни соли:Na2S04, MgCl2. ... С частична подмяна, кисели соли (хидросоли) NaHSO 4 и основни соли (хидроксосоли) MgOHCI.

Според правилата на международната номенклатура имената на солите се образуват от името на киселинния остатък в именителен падеж и руското наименование на метала в генитивния падеж (Таблица 12):

NaNO 3 - натриев нитрат

CuSO 4 - меден (II) сулфат

CaCO 3 - калциев карбонат

Ca 3 (PO 4) 2 - калциев ортофосфат

Na 2 SiO 3 - натриев силикат

Името на киселинния остатък произлиза от корена латинско име киселинообразуващ елемент (например нитрогений - азот, корен nitr-) и окончанията:

-в за най-високо ниво на окисление, -то за по-ниско ниво на окисление на образуващия киселина елемент (Таблица 12).

Таблица 12

Имената на киселини и сол

NaHSO 4 - натриев хидроген сулфат

NaHS - натриев хидросулфид
Имената на основните соли се формират чрез добавяне на префикса " хидроксо": MgOHCl - магнезиев хидроксихлорид.

Освен това много соли имат традиционни имена като:
Na 2 CO 3 - газирани напитки;

NaHCO 3 - сода за хляб (питейна);

CaCO 3 - креда, мрамор, варовик.

Молекулярна и немолекулярна структура на веществата. Структура на материята

Не отделни атоми или молекули влизат в химическо взаимодействие, а вещества. По вид на връзката се разграничават вещества молекулярнаи немолекулярна структура... Веществата, състоящи се от молекули, се наричат молекулни вещества... Връзките между молекулите в такива вещества са много слаби, много по-слаби, отколкото между атомите вътре в молекулата и дори при относително ниски температури се разрушават - веществото се превръща в течност и след това в газ (сублимация на йод). Точките на топене и кипене на вещества, съставени от молекули, се увеличават с увеличаване на молекулното тегло. ДА СЕ молекулни вещества включват вещества с атомна структура (C, Si, Li, Na, K, Cu, Fe, W), сред тях има метали и неметали. Към вещества немолекулярна структура включват йонни съединения. Повечето метални съединения с неметали имат такава структура: всички соли (NaCl, K 2 SO 4), някои хидриди (LiH) и оксиди (CaO, MgO, FeO), основи (NaOH, KOH). Йонни (немолекулни) вещества имат високи точки на топене и кипене.

Твърди вещества: аморфни и кристални

Твърдите вещества се разделят на кристални и аморфни.

Аморфни вещества нямат ясна точка на топене - при нагряване те постепенно омекват и преминават в течно състояние. В аморфно състояние например са пластилинът и различни смоли.

Кристални веществахарактеризиращо се с правилното разположение на онези частици, от които са съставени: атоми, молекули и йони - в строго определени точки в пространството. Когато тези точки са свързани с прави линии, се образува пространствена рамка, наречена кристална решетка. Точките, където се намират кристалните частици, се наричат \u200b\u200bрешетъчни точки. В зависимост от вида на частиците, разположени на местата на кристалната решетка, и естеството на връзката между тях, се разграничават четири вида кристални решетки: йонни, атомни, молекулярни и метални.

Кристалните решетки се наричат \u200b\u200bйонни., в възлите на които има йони. Те се образуват от вещества с йонна връзка, които могат да бъдат свързани както с прости йони Na \u200b\u200b+, Cl -, така и със сложни SO 4 2-, OH -. Следователно солите, някои оксиди и хидроксиди на металите имат йонни кристални решетки. Например, кристалът на натриев хлорид е изграден от редуващи се положителни йони Na \u200b\u200b+ и отрицателни Cl -, образувайки решетка във формата на куб. Връзките между йони в такъв кристал са много стабилни. Следователно веществата с йонна решетка се отличават с относително висока твърдост и якост, те са огнеупорни и нелетливи.

Кристална решетка - а) и аморфна решетка - б).

Атомни кристални решетки

Атомна се наричат \u200b\u200bкристални решетки, в възлите на които има отделни атоми. В такива решетки атомите са свързани помежду си много силни ковалентни връзки... Пример за вещества с този тип кристални решетки е диамантът - една от алотропните модификации на въглерода. Повечето вещества с атомна кристална решетка имат много високи точки на топене (например в диаманта е над 3500 ° C), те са силни и твърди, практически неразтворими.

Молекулни кристални решетки

Молекулярнасе наричат \u200b\u200bкристални решетки, в възлите на които са разположени молекулите. Химичните връзки в тези молекули могат да бъдат както полярни (HCl, H2O), така и неполярни (N2, O2). Въпреки факта, че атомите вътре в молекулите са свързани с много силни ковалентни връзки, слабите сили на междумолекулно привличане действат между самите молекули... Следователно веществата с молекулни кристални решетки имат ниска твърдост, ниски точки на топене и са летливи. Повечето твърди органични съединения имат молекулни кристални решетки (нафталин, глюкоза, захар).

Метални кристални решетки

Вещества с метална връзка имат метални кристални решетки. Възлите на такива решетки съдържат атоми и йони (или атоми, или йони, в които металните атоми лесно се трансформират, отдавайки външните си електрони „за общо ползване“). Тази вътрешна структура на металите определя техните характерни физични свойства: ковкост, пластичност, електрическа и топлопроводимост, характерен метален блясък.

Измамнически листове