Образование водородной связи между молекулами воды.
Образование водородной связи между молекулами воды. - раздел Химия, УСТРОЙСТВО ВЕЩЕСТВА Нанометров (Рекорд Принадлежит Атомам Гелия Не...Не — 6,20 Нм)....
нанометров (рекорд принадлежит атомам гелия Не...Не — 6,20 нм).
Прочность химической связи определяется энергией связи, т. е. энергией, которая необходима для того, чтобы разорвать связь и развести атомы на бесконечное расстояние. Энергия связи изменяется в очень широких пределах. Наиболее прочная связь — в молекулах N2 (945,3 кДж/моль) и СО (1070,3 кДж/моль). Самая сливая ковалентная химическая связь также образуется между атомами азота — в оксиде N2O3 (40,6 кДж/моль), а самая слабаявандерваальсова связь — между атомами гелия (8•10-6 кДж/моль). Наиболее прочными связями являются ковалентные и ионные (энергия связи порядка сотен килоджоулей на моль), затем идут водородные (десятки килоджоулей на моль), самые же слабые — вандерваальсовы.
Полярность связи показывает, насколько электронная плотность смещена к одному из атомов. Способность атома смещать к себе электронную плотность химической связи называют электроотрицателъностью. Самые электроотрицательные элементы — активные неметаллы: F, О, N, Cl; самые электроположительные — щелочные металлы. Чем больше разность электроотрицательностей атомов, участвующих в химической связи, тем более полярна эта связь. Предельный случай полярной связи — ионная связь.
Порядок (или, иначе, кратность) связи в различных теориях химической связи определяют по-разному. В теории электронных пар Льюиса порядок связи — это число электронных пар, осуществляющих химическую связь. Порядок может быть це-
лым или дробным. В теории МО порядок связи для двухатомных молекул определяют как половину разности между числом электронов на связывающих и на разрыхляющих орбиталях. Так, порядок связи в молекуле О2 равен (6-2)/2 = 2, в молекулярном ионе O-2 порядок равен 2,5, а в ионе О+2 — 1,5. Дробный порядок характерен также для многоцентровых связей.
Чем выше порядок, тем большее число электронов обеспечивает связь, и тем труднее её разорвать. Так, энергия тройной связи НСºСН (962 кДж/моль) намного больше энергии двойной связи Н2С=СН2 (712 кДж/моль) и значительно превышает энергию одинарной связи Н3С-СН3 (369 кДж/моль).
Химическими связями обусловлены строение, реакционная способность и химические свойства всех веществ. В самом деле, любая химическая реакция сводится к разрыву старых и образованию новых химических связей. Склонность к разрыву зависит от энергии связи, реакционная способность молекулы — от распределения положительных и отрицательных зарядов в ней, которое определяется полярностью связей. Длины связей задают геометрическую форму молекул и формируют пространственные эффекты в некоторых химических реакциях. Таким образом, точное описание свойств химических связей является важнейшей задачей химии.
Все современные теории химической связи базируются на квантовой теории, основы которой были заложены ещё в 20-х гг. XX в. Уже тогда появились уравнения, описывающие движение ядер и электронов в молекуле. Главную проблему теперь составляют сами вычисления, поскольку квантово-химические уравнения очень сложны. Даже для простейшей молекулы волновая функция зависит от девяти пространственных переменных.
Тем не менее современные методы квантовой химии достигли высокого уровня развития и позволяют описывать строение и свойства весьма сложных молекул. Прогресс в области компьютерных технологий и создания вычислительных алгоритмов, а также большие успехи в разработке приближённых методов решения квантово-химических уравнений позволяют надеяться на теоретическое предсказание и открытие новых интересных молекул с необычными химическими связями.
ПАРАД КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР
Кристаллические структуры подразделяются на гомодесмические и гетеродесмические. Эти термины происходят от греческого слова «десмос», что означает «связь». Гомодесмические структуры (от греч. «гомос» — «равный», «одинаковый») — это те, в которых все атомы соединены в пространственный каркас одинаковыми связями. Примерами могут служить структуры алмаза, различных форм SiO2, меди, магния, железа, NaCl, изображённые на рисунках. Такие структуры называют ещё монолитными. В кристаллической структуре алмаза с элементарной ячейкой, имеющей форму куба, атомы углерода образуют
пространственную трёхмерную сетку, в которой каждый атом соединён с четырьмя ближайшими соседями, расположенными по вершинам тетраэдра (иными словами, координационное число — 4, координационный многогранник — тетраэдр). Точно такое же строение имеет кристаллический кремний. Здесь мы встречаемся с явлением изоструктурности (от греч. «изос» — «равный», «подобный»): разные вещества (и простые, состоящие из атомов одного химического элемента, и сложные, образованные двумя или большим числом элементов) иногда формируют кристаллы с одинаковой структурой. Различие
ИЗ ЧЕГО СДЕЛАН МИР
У ИСТОКОВ
АТОМИСТИЧЕСКОЙ
ТЕОРИИ
Современные понятия элемента, атома и простого вещества, молекулы как совокупности связанных между собой атомов сформировались сравнитель
Самая важная информация.
телец, которые находятся в беспрерывном движении, притягиваются на небольшом расстоянии, но отталкиваются, если одно из них плотнее прижать к другому. В одной этой фразе... содержится невероятно
О природе вещей». Издание 1563 г.
С помощью атомистической теории древние философы пытались объяснить разнообразие форм материального мира. Например, логично было предположить, что существуют разные «сорта» атомов, отличающиеся р
Форма атомных орбиталей.
не имеющих заряда нейтронов (n; от лат. neutrum — «ни то, ни другое»). Только ядро атома водорода состоит из единственного протона. Число протонов в ядре (Z) определяет атом
От порядкового номера элемента.
При переходе от твёрдого состояния вещества к газообразному взаимодействие между частицами ослабевает.
Кристаллического (1) и аморфного (2) вещества.
«НЕОБЫЧНЫЕ» СОСТОЯНИЯ МАТЕРИИ
Плазма— электрически нейтральный, сильно ионизированный газ, состоящий из положительно заряженных ионов, электронов и нейтральных молекул.
Плазменная горелка.
материалы называются ситаллами. Они обладают ценными механическими, оптическими и электрическими свойствами, которые можно целенаправленно менять, изменяя химический состав стёкол.
ВОЛШЕБНОЕ ЧИСЛО ХИМИКОВ
ВНАЧАЛЕ БЫЛА СТЕХИОМЕТРИЯ...
Выдающийся немецкий философ Иммануил Кант как-то заметил, что в некоторых ветвях естественных наук истинной науки столько, сколько в них математики. Эти слов
Давление газа обусловлено ударами молекул о стенки сосуда.
«ПОДШТАННИКИ ИЗ ХЛОРА»
В 30-х гг. XIX в. французский химик Жан Батист Дюма (1800— 1884) исследовал реакцию замещения водорода хлором в органических соединениях. В частности, при хлорирова
Вильгельм Оствальд.
содержаться одинаковое число молекул. То есть измеряя массу веществ в граммах, химики как бы оперировали молекулами.
Так в химии появилась величина, которую называли грамм-молекулой или м
Фридрих Август Кекуле.
Основные понятия химии — «атом» и «молекула». Атомов известно лишь немногим более 100 видов, а вот молекул — свыше 18 млн. Столь богатое разнообразие обусловлено тем, что атомы разных элементов, в
Электронные облака молекул метана СН4 и аммиака NH3.
химической связи наиболее интересно поведение последних.
Для описания электронов в атоме используют понятие атомной орбитали (АО), которая характеризует вероятность нахождения электрона
Кристаллическая структура вюрцита ZnS.
между ними лишь в численных значениях параметров решётки.
Известна и другая модификация углерода с гомодесмической структурой — так называемый гексагональный алмаз, или лонсдейлит. Здес
ФИЗИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС И ХИМИЧЕСКАЯ РЕАКЦИЯ
Если бы миллионы разнообразных веществ, а следовательно, и тела, из них состоящие, не претерпевали никаких изменений, мир был бы скучным и застывшим, лишённым движения, развития. К счастью, мир
Реакцию.
Химические превращения, как правило, протекают с выделением или поглощением энергии, обычно в виде теплоты (за исключением немногочисленных термонейтральных реакций, имеющих нулевой тепловой эффек
ЕГО ВЕЛИЧЕСТВО РАСТВОР
«Corpora non agent nisi fluida» — «тела (вещества) не реагируют, если они не растворены». Так считали в древние времена алхимики, и в этом изречении есть значительная доля истины. Если, наприме
Сванте Август Аррениус.
приобретено в отношении к пониманию растворов, — писал он, — мне кажется, можно оставить в стороне гипотезу об особом виде диссоциации — на ионы, совершающейся с электролитами при образовании сла
Осадки хлорида, бромида и иодида серебра.
только найти вещество, которое снизит концентрацию в растворе хотя бы одного из её ионов.
Эти рассуждения можно проиллюстрировать эффектной цепочкой превращений, в которых участвуют ион
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов