Аджемян В.Я. Неорганическая химия. Химические связи - файл n1.doc

Аджемян В.Я. Неорганическая химия. Химические связи
скачать (329.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc330kb.04.12.2012 02:41скачать

n1.doc

1   2   3   4

4. Химическая связь в твердых веществах.



Твердое состояние обычно характеризуется двумя понятиями: кристаллическим и аморфным состоянием вещества.

Слово “кристалл” сразу рождает представление о многогранниках различной формы, т.е. об строго упорядоченном расположении элементов, образующих это состояние, друг относительно друга. Однако свойства кристаллических веществ определяются не только взаимным расположением их частиц, но и типом сил, которые действуют между этими частицами. В табл.7 приведены твердые кристаллические вещества, различающиеся, как по типу частиц, формирующих кристаллическую решетку, так и по типу сил, удерживающих эти частицы.
Таблица 7
Классификация кристаллов по типу связи.


Тип кристалла

Форма структурных частиц

Силы между частицами

Свойства

Примеры

Атомный

Атомы

Диспер-сионные (Лондоно-вские)

Мягкость, низкая т-ра плавления, плохие тепло и электропро-водность.

Благород-ные газы

Молекулярный

Полярные или непо-лярные мо-лекулы

Ван-дер-Ваальсовы

Умеренная мягкость широкий диапазон температур плавле-ния. Плохие тепло и электропроводность.

Сахар, лед, СО2 (сухой лед)

Ионный

Положительно и отри-цательно заряжен-ные ионы.

Электростатичекое

Твердость, хрупкость, высокая температура плавления, плохая тепло- и электро- проводимость.

Соли, например, NaCl, MgSO4, Ca(NO3)2

Ковалентный

(каркасный)

Атомы, связан-

ные в каркас кова-лентными связями.

Ковалентная связь

Высокая твердость, очень высокие темпе-ратуры плавления, пло-хая тепло- и электро- проводность.

Алмаз (С), кварц (SiO3)

Металлический

Атомы

Металличес-кие

Различная твердость, хорошая пластичность, широкий диапазон тем-ператур плавления, вы-сокие тепло- и электро- проводность.

Все металличес-кие элементы



Атомные кристаллы – частный случай молекулярных кристаллов. Для молекулярных кристаллов характерно то, что силы, соединяющие атомы внутри молекулы, существенно более прочные, чем силы, объединяющие молекулы в кристаллы. Свойства этих кристаллов зависят не только от величины сил, “удерживающих” молекулы, но и от способности молекулярных структур образовывать плотные трехмерные упаковки. В частности, при прочих равных характеристиках, более симметричные молекулы образуют кристаллы, плавящиеся при более высоких температурах.

Мы уже останавливались на свойствах ионных и металлических кристаллов. Повторяться не будем.

В ковалентных или каркасных кристаллах кристаллическая решетка построена из структурных единиц, связанных между собой ковалентными неполярными (как правило) связями. Это определяет их свойства. Коротко остановимся на этом типе кристаллов на примере алмаза и графита.

Оба эти вещества состоят из бесконечных цепочек атомов связанных между собой ковалентными связями. В сущности, любая часть ковалентного каркасного кристалла может рассматриваться, как огромная молекула, атомы которой связаны ковалентными связями. Оба эти соединения являются модификациями углерода и формы их кристаллов представлены на рис. 18.

В алмазе каждый атом углерода тетраэдрически окружен четырьмя аналогичными равноудаленными атомами (длина всех связей С–С равна 1,54Е). Это обуславливает высокую прочность и твердость, а также высокую температуру плавления (алмаз, не плавясь, выгоняется при 3500°С); последнее присуще всем кристаллам этого типа.

Графит обладает большей устойчивостью, чем алмаз – это наиболее устойчивая форма существования углерода. Для него характерна слоистая структура: в пределах слоя атомы связаны прочными ковалентными слоями, а слои между собой – более слабыми связями. Это существенно снижает прочность кристаллов графита.

Но, вообще-то, графит со своим строением – не характерное вещество в семействе каркасных кристаллов. Как правило, ковалентные каркасные кристаллы – самые твердые из известных веществ.

В заключение отметим следующее: типичные представители разных групп кристаллов резко отличаются по энергии кристаллической решетки. Так, для ковалентных кристаллов SiC она равна 1183 кДж/моль, для ионных кристаллов NaCl-108 кДж/моль.

Если в твердом веществе имеется нарушение упорядоченности взаимного расположения структурных единиц, мы имеем дело с аморфным веществом.

В этом случае говорят, что у такого вещества отсутствует "дальний порядок" (аналог – жидкости). Это приводит к тому, что такие вещества обладают изотропностью – их макроскопические свойства в отсутствие внешних воздействий не зависят от направления (кристаллы – анизотропны, т.е. их свойства в вертикальном и горизонтальном направлениях различны). В принципе, эти вещества могут рассматриваться как переохлажденные жидкости. Типичными примерами такого вида твердых тел являются синтетические полимеры.

«Истина редко ясна и никогда не проста»

О.Уайльд.

5. Заключение



Перевернута последняя страница. Мы не охватили весь материал, относящийся и химическими связям, но хочется надеяться что, ознакомившись с этим пособием, читатель получит для себя определенную пользу в деле познания. Объем материала не позволил остановиться на химических связях, характерных для комплексных соединений - веществ, обладающих совершенно уникальными свойствами. По-видимому, принципы образования связей, формирующих комплексные соединения, более уместно рассматривать при изучении строения и свойств этих веществ. Мы не рассматривали вопросы связи характера химической связи в веществе с его свойствами, такими как магнитные, электрические, оптические, т.к. эти вопросы не входят в объем курса, изучаемого в академии. Принципы образования химических связей были рассмотрены не с самых современных позиций, согласно которым химическая связь осуществляются квантовомеханическим сложением электростатических сил в пренебрежении спин-спинового взаимодействия. Такому подходу более соответствуют метод образовании единицы вещества по принципу молекулярных орбиталей. Этот подход требует серьезной теоретической подготовки, которая, как хотелось бы верить, в какой-то мере дана в этом учебном пособии.
Литература


  1. М.Х.Карапетьянц, С.И.Дракин «Строение вещества», М., «Высшая школа», 1978 г.

  2. Ф.Коттон, Дж.Уилкинсон, «Современная неорганическая химия» М., «Мир», 1969 г.

  3. Дж.Марелл, С.Кеттл, Дж.Теддер, «Теория валентности» М., «Мир», 1968 г.

  4. Л.С.Гузей, В.Н.Кузнецов, А.С.Гузей, «Общая химия» М. МГУ, 1999 г.

  5. Н.С.Ахметов, «Общая и неорганическая хэимия» М., «Высшая школа», 1998 г.


УДК 546 (076).

Аджемян В.Я. «Химические связи» (Метод ВС). Учебное пособие. 50 стр. Научный редактор С.Н.Максимовский.
Химическая связь – это явление, с одной стороны определяющее как происходит соединение атомов в молекулы (структурные единицы) и, с другой стороны, как формируется вещество из этих структурных единиц. Один из методов, позволяющий описывать и рассчитывать системы, образующиеся с помощью химических связей – метод валентных связей.

Подробному разбору данных явления и метода посвящено это пособие, цель которого – способствовать улучшению теоретической подготовки студентов МГТА, изучающих химию.

Рецензент: доцент РХТУ им. Д.И.Менделеева Анников В.Э.

Московская государственная технологическая академия, 2002 год.

РЕЦЕНЗИЯ

на учебное пособие В.Я.Аджемяна «Химические связи» (метод ВС».


Краеугольным камнем химии, как науки, является ученье о химической связи. Взаимодействие атомов между собой, с образованием ячеек вещества и объединение этих ячеек в вещество – это то, что определяет существование одной из форм материи во всех ее проявлениях.

Современные представления о внутри- и межмолекулярных взаимодействиях представляют собой синтез ряда физических и химических теорий. В этом состоит сложность, как изложения, так и понимания данного фундаментального положения современной науки.

С нашей точки зрения, автору рецензируемого пособия удалось доступно (но не упрощенно) и понятно ( но не поверхностно) изложить обширный материал о химических связях, практически во всех их проявлениях.

Учебное пособие В.Я.Аджемяна «Химические связи» следует рекомендовать к внутривузовскому изданию.

Доцент РХТУ им.Д.И.Менделеева, к.т.н. (В.Э.Анников)
24 июня 2002 г.


1 Е - ангстрем, внесистемная единица : 1Е=10-8м=10 нм.

2 Точками указывается водородная связь между диполем Х-Н и неподеленной парой электронов в атомеY.

1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации