Таблица ковалентной связи. Металлическая и водородная химические связи
На уроке будут рассмотрены несколько типов химической связи: металлическая, водородная и Ван-дер-Ваальсовая, а также вы узнаете, как зависят физические и химические свойства от разных типов химических связей в веществе.
Тема: Типы химической связи
Урок: Металлическая и водородная химические связи
1. Металлическая связь
Металлическая связь - это тип связи в металлах и их сплавах между атомами или ионами металлов и относительно свободными электронами (электронным газом) в кристаллической решетке.
Металлы - это химические элементы с низкой электроотрицательностью, поэтому они легко отдают свои валентные электроны. Если рядом с элементом металлом находится неметалл, то электроны от атома металла переходят к неметаллу. Такой тип связи называется ионный (рис. 1).
Рис. 1. Образование ионной связи
В случае простых веществ металлов или их сплавов, ситуация меняется.
При образовании молекул электронные орбитали металлов не остаются неизменными. Они взаимодействуют между собой, образуя новую молекулярную орбиталь. В зависимости от состава и строения соединения, молекулярные орбитали могут быть как близки к совокупности атомных орбиталей, так и значительно от них отличаться. При взаимодействии электронных орбиталей атомов металла образуются молекулярные орбитали. Такие, что валентные электроны атома металла, могут свободно перемещаться по этим молекулярным орбиталям. Не происходит полное разделение, заряда, т. е. металл - это не совокупность катионов и плавающих вокруг электронов. Но это и не совокупность атомов, которые иногда переходят в катионную форму и передают свой электрон другому катиону. Реальная ситуация - это совокупность двух этих крайних вариантов.
Сущность образования металлической связи состоит в следующем: атомы металлов отдают наружные электроны, и некоторые из них превращаются в положительно заряженные ионы. Оторвавшиеся от атомов электроны относительно свободно перемещаются между возникшими положительными ионами металлов. Между этими частицами возникает металлическая связь, т. е. электроны как бы цементируют положительные ионы в металлической решетке (рис. 2).
2. Физические свойства металлов
Наличие металлической связи обуславливает физические свойства металлов:
· Высокая пластичность
· Тепло и электропроводность
· Металлический блеск
Пластичность - это способность материала легко деформироваться под действием механической нагрузки. Металлическая связь реализуется между всеми атомами металла одновременно, поэтому при механическом воздействии на металл не разрываются конкретные связи, а только меняется положение атома. Атомы металла, не связанные жесткими связями между собой, могут как бы скользить по слою электронного газа, как это происходит при скольжении одного стекла по другому с прослойкой воды между ними. Благодаря этому металлы можно легко деформировать или раскатывать в тонкую фольгу. Наиболее пластичные металлы - чистое золото, серебро и медь. Все эти металлы встречаются в природе в самородном виде в той или иной степени чистоты. Рис. 3.
Рис. 3. Металлы, встречающиеся в природе в самородном виде
Из них, особенно из золота, изготавливаются различные украшения. Благодаря своей удивительной пластичности, золото применяется при отделке дворцов. Из него можно раскатать фольгу толщиной всего 3.10-3 мм. Она называется сусальное золото, наносится на гипсовые, лепные украшения или другие предметы.
Тепло - и электропроводность . Лучше всего электрический ток проводят медь, серебро, золото и алюминий. Но так как золото и серебро - дорогие металлы, то для изготовления кабелей используются более дешевые медь и алюминий. Самыми плохими электрическими проводниками являются марганец, свинец, ртуть и вольфрам. У вольфрама электрическое сопротивление столь велико, что при прохождении электрического тока он начинает светиться. Это свойство используется при изготовлении ламп накаливания.
Температура тела - это мера энергии составляющих его атомов или молекул. Электронный газ металла может довольно быстро передавать избыточную энергию с одного иона или атома к другому. Температура металла быстро выравнивается по всему объёму, даже если нагревание идет с одной стороны. Это наблюдается, например, если опустить металлическую ложку в чай.
Металлический блеск. Блеск - это способность тела отражать световые лучи. Высокой световой отражательной способностью обладают серебро, алюминий и палладий. Поэтому именно эти металлы наносят тонким слоем на поверхность стекла при изготовлении фар, прожекторов и зеркал.
Рассмотрим температуры кипения и плавления водородных соединений халькогенов: кислорода, серы, селена и теллура. Рис. 4.
Если мысленно экстраполировать прямые температур кипения и плавления водородных соединений серы, селена и теллура, то мы увидим, что температура плавления воды должна примерно составлять -1000С, а кипения - примерно -800С. Происходит это потому, что между молекулами воды существует взаимодействие - водородная связь, которая объединяет молекулы воды в ассоциацию . Для разрушения этих ассоциатов требуется дополнительная энергия.
3. Механизм образования водородной связи
Водородная связь образуется между сильно поляризованным, обладающим значительной долей положительного заряда атомом водорода и другим атомом с очень высокой электроотрицательностью: фтором, кислородом или азотом . Примеры веществ, способных образовывать водородную связь, приведены на рис. 5.
Рассмотрим образование водородных связей между молекулами воды. Водородная связь изображается тремя точками. Возникновение водородной связи обусловлено уникальной особенностью атома водорода. Т. к. атом водорода содержит только один электрон, то при оттягивании общей электронной пары другим атомом, оголяется ядро атома водорода, положительный заряд которого действует на электроотрицательные элементы в молекулах веществ.
Сравним свойства этилового спирта и диметилового эфира . Исходя из строения этих веществ, следует, что этиловый спирт может образовывать межмолекулярные водородные связи. Это обусловлено наличием гидроксогруппы. Диметиловый эфир межмолекулярных водородных связей образовывать не может.
Сопоставим их свойства в таблице 1.
Т кип., Т пл, растворимость в воде выше у этилового спирта. Это общая закономерность для веществ, между молекулами которых образуется водородная связь. Эти вещества характеризуются более высокой Т кип.,Т пл, растворимостью в воде и более низкой летучестью.
Физические свойства соединений зависят также и от молекулярной массы вещества. Поэтому проводить сравнение физических свойств веществ с водородными связями, правомерно только для веществ с близкими молекулярными массами.
Энергия одной водородной связи примерно в 10 раз меньше энергии ковалентной связи. Если в органических молекулах сложного состава имеется несколько функциональных групп, способных к образованию водородной связи, то в них могут образовываться внутримолекулярные водородные связи (белки, ДНК, аминокислоты, ортонитрофенол и др.). За счет водородной связи образуется вторичная структура белков, двойная спираль ДНК.
4. Ван-дер-Ваальсовые силы
Ван-дер-Ваальсовая связь.
Вспомним благородные газы. Соединения гелия до сих пор не получены. Он не способен образовывать обычные химические связи.
При сильно отрицательных температурах можно получить жидкий и даже твердый гелий. В жидком состоянии атомы гелия удерживаются при помощи сил электростатического притяжения. Существует три варианта этих сил:
· ориентационные силы. Это взаимодействие между двумя диполями (НСl)
· индукционное притяжение. Это притяжение диполя и неполярной молекулы.
· дисперсионное притяжение. Это взаимодействие между двумя неполярными молекулами (He). Возникает за счет неравномерности движения электронов вокруг ядра.
Подведение итога урока
На уроке рассмотрены три типа химической связи: металлическая, водородная и Ван-дер-Ваальсовая. Объяснялась зависимость физических и химических свойств от разных типов химических связей в веществе.
Список литературы
1. Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - 14-е изд. - М.: Просвещение, 2012.
2. Попель П. П. Химия: 8 кл.: учебник для общеобразовательных учебных заведений / П. П. Попель, Л. С.Кривля. - К.: ИЦ «Академия», 2008. - 240 с.: ил.
3. Габриелян О. С. Химия. 11 класс. Базовый уровень. 2-е изд., стер. - М.: Дрофа, 2007. - 220 с.
1. Internerurok. ru .
2. Hemi. nsu. ru .
3. Chemport. ru .
Домашнее задание
1. №№2, 4, 6 (с. 41) Рудзитис Г. Е. Химия. Основы общей химии. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень / Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. - 14-е изд. - М.: Просвещение, 2012.
2. Почему для изготовления волосков ламп накаливания используют вольфрам?
3. Чем объясняется отсутствие водородной связи в молекулах альдегидов?
«Свойства химической связи» - Металлическая кристаллическая решётка. Диполь. Типы химической связи. Длина связи. Основные виды связей. Водородная связь. Возбуждённое состояние атома. Характеристики связи. Силы. Электронные конфигурации. Ионная кристаллическая решётка. Ковалентная связь. Атомная кристаллическая решётка. Основы химии.
«Металлическая химическая связь» - Теплопроводность – объясняется высокой подвижность. Изделия из золота. Высокой отражательной способностью обладают ртуть, серебро, палладий, алюминий. У металлической связи общее с: Ионной – образование ионов. Наиболее пластичны золото, медь, серебро. Металлическая химическая связь. Лучшие проводники медь и серебро.
«Степени окисления соединений» - Названия бинарных соединений. Определить степени окисления элементов в соединениях. Составить формулы бинарных соединений. Степени окисления элементов. Положительная степень окисления. Бинарное соединение. Элемент. Оксид железа. Составить формулы веществ. Возможные отрицательные степени окисления. Степень окисления.
«Типы химических связей» - Вещества легкоплавки, часто имеют запах. Атомный каркас обладает высокой прочностью. Металлическая связь. Ионная связь. Ковалентная полярная связь образуется между атомами различных неметаллов. ИОННАЯ СВЯЗЬ, образуемая в результате электростатического притяжения. Атомы. Удерживаются слабыми межмолекулярными силами.
«Химия «Химическая связь»» - Резких границ между разными видами химических связей нет. Число общих электронных пар равно числу связей между двумя атомами. Вещества с ковалентной связью. Параметры ковалентной связи. Виды химической связи и типы кристаллических решеток. Ковалентная связь. Металлы образуют металлические кристаллические решетки.
«Основные типы химической связи» - Механизмы разрыва ковалентной связи. Координация. Полярность связи. Металлическая связь. Связи. Насыщаемость. Направленность. Механизмы образования ковалентной связи. Взаимодействие атомов в химических соединениях. Ионная химическая связь. Образование ионной химической связи. Химическая связь. Na+Cl.
Всего в теме 23 презентации
Загрузка...
