قائمة تفاعلية. ابدأ بكتابة الكلمة التي تبحث عنها.

اتصال

التواصل، -و، حول التواصل، فيما يتعلق وفيما يتعلق، ث.

1. (حق). علاقة الاعتماد المتبادل والمشروطية والقواسم المشتركة بين شيء ما. ج- النظرية والتطبيق. السببية ص.

2. (حق). التواصل الوثيق بين شخص ما أو شيء ما. قرية ودية تعزيز العلاقات الدولية.

3. (في اتصال وفي اتصال). علاقات الحب، والمعاشرة. ليوبوفنايا س. أن تكون على اتصال مع شخص ما.

4. رر. ح) التعارف الوثيق مع شخص ما، وتقديم الدعم والرعاية والمنفعة. لديك اتصالات في الدوائر المؤثرة. اتصالات عظيمة.

5. (حق). التواصل مع شخص ما، وكذلك الوسائل التي تجعل من الممكن التواصل، التواصل. قرية كوسميتشسكايا الأرواح.(عبر جهات الاتصال). قرية الهواء الهاتف بين المدن.

6. (حق). فرع من فروع الاقتصاد الوطني يتعلق بوسائل الاتصال (البريد، التلغراف، الهاتف، الراديو)، ومجمل هذه الوسائل تتركز في المؤسسات ذات الصلة. خدمة الاتصالات. عمال الاتصالات.

7. (فيما يتعلق)، عادة الجمع. ح- جزء من هيكل المبنى يربط بين عناصره الرئيسية (خاصة).

بسبب كيف، حرف الجر مع التلفزيون. ن نتيجة لشيء ما، بسبب شيء ما، مشروط بشيء ما. متأخرا بسبب الانزلاق.

بسبب، الاتحاد لسبب ذلك، على أساس حقيقة ذلك. لقد استفسرت لأن هناك حاجة إلى معلومات دقيقة.

اتصالما هذا اتصال، معنى كلمة اتصال، مرادفات ل اتصالأصل (أصل الكلمة) اتصال, اتصالالإجهاد، أشكال الكلمة في القواميس الأخرى

+ اتصال- ت.ف. إفريموفا قاموس جديد للغة الروسية. تفسيرية وتكوينية للكلمات

التواصل هو

اتصال

و.

أ) العلاقات المتبادلة بين شخص أو شيء ما.

ب) المجتمع والتفاهم المتبادل والوحدة الداخلية.

أ) التواصل مع شخص ما.

ب) علاقات الحب والمعاشرة.

3) العلاقات بين شخص ما والتي تخلق الاعتماد المتبادل والمشروطية.

4) الاتساق والتماسك والانسجام (في الأفكار والعرض وما إلى ذلك).

5) القدرة على التواصل مع شخص ما أو شيء ما. على المسافة.

6) الوسائل التي يتم من خلالها الاتصال عن بعد.

7) مجموعة من المؤسسات التي توفر وسائل الاتصال عن بعد (التلغراف، البريد، الهاتف، الراديو).

أ) اتصال، تثبيت شيء ما.

ب) التماسك، التجاذب المتبادل (الجزيئات، الذرات، الإلكترونات، الخ).

+ اتصال- القاموس التوضيحي الحديث ط. "الموسوعة السوفيتية الكبرى"

التواصل هو

اتصال

1) إرسال واستقبال المعلومات باستخدام الوسائل التقنية المختلفة. وتنقسم حسب طبيعة وسائل الاتصال المستخدمة إلى بريدية (انظر البريد) وكهربائية (انظر الاتصالات السلكية واللاسلكية).2) فرع الاقتصاد الوطني الذي يضمن إرسال واستقبال البريد والهاتف والتلغراف والراديو وغيرها من الرسائل. في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية في عام 1986 كان هناك 92 ألف مؤسسة اتصالات. تم إرسال 8.5 مليار رسالة، و50.3 مليار صحيفة ومجلة، و248 مليون طرد، و449 مليون برقية؛ وبلغ عدد أجهزة الهاتف على شبكة الهاتف العامة 33.0 مليون جهاز. الستينيات في اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية، تم إدخال شبكة الاتصالات الآلية الموحدة (EASC).3) يتم توفير الاتصالات العسكرية من قبل فيلق الإشارة. --- في الفلسفة - الترابط بين وجود ظواهر منفصلة في المكان والزمان. يتم تصنيف الاتصالات حسب الأشياء المعرفية، وفقا لأشكال الحتمية (لا لبس فيها، الاحتمالية والارتباطية)، وفقا لقوتها (الصلبة والجسيمية)، وفقا لطبيعة النتيجة التي يعطيها الاتصال (اتصال الجيل، اتصال الجيل). التحويل)، وفقًا لاتجاه العمل (المباشر والعكسي)، حسب نوع العمليات التي تحدد هذا الاتصال (الاتصال الوظيفي، اتصال التطوير، اتصال التحكم)، حسب المحتوى الذي هو موضوع الاتصال (الاتصال الذي يضمن نقل المادة أو الطاقة أو المعلومات).

+ اتصال- القاموس الأكاديمي الصغير للغة الروسية

التواصل هو

اتصال

و، جملةحول التواصل، في اتصال وفي اتصال، و.

العلاقة المتبادلة بين شخص ما أو شيء ما.

العلاقة بين الصناعة والزراعة. العلاقة بين العلم والإنتاج. اتصالات تجارية. الروابط الاقتصادية بين المناطق. الروابط العائلية.

الاعتماد المتبادل والمشروطية.

السببية.

نريد فقط أن نقول إن جميع العلوم مرتبطة ارتباطًا وثيقًا ببعضها البعض وأن الاكتساب الدائم لعلم واحد لا ينبغي أن يظل غير مثمر للآخرين.تشيرنيشفسكي، ملاحظات نحوية. في. كلاسوفسكي.

العلاقة بين عمل بتروف فودكين وتقاليد الرسم الروسي القديم واضحة.

ل. موشالوف، تفرد الموهبة.

التماسك، الانسجام، الاتساق (في ربط الأفكار، في العرض، في الكلام).

كانت الأفكار مشوشة في رأسه، ولم يكن للكلمات أي صلة.بوشكين، دوبروفسكي.

ليس هناك ما يكفي من الاتساق في أفكاري، وعندما أضعها على الورق، يبدو لي دائمًا أنني فقدت الإحساس بالارتباط العضوي بينها.تشيخوف، قصة مملة.

القرب مع شخص ما، الوحدة الداخلية.

نما بينهما هذا الارتباط غير المرئي، والذي لم يتم التعبير عنه بالكلمات، بل فقط بالشعور.مامين سيبيرياك، ملايين بريفالوفسكي.

عندما يشعر الكاتب بعمق بارتباط الدم بالناس، فإن ذلك يمنحه الجمال والقوة.م. غوركي، رسالة إلى د.ن. مامين سيبيرياك، 18 أكتوبر. 1912.

التواصل (الودي أو التجاري)، والعلاقات مع شخص ما أو شيء ما.

ابق على اتصال مع شخص ما. إجراء اتصالات في العالم الأدبي.

(إيفان إيفانوفيتش وإيفان نيكيفوروفيتش) قطعا كل العلاقات، بينما كانا يُعرفان سابقًا بأنهما صديقان لا ينفصلان!غوغول، قصة كيف تشاجر إيفان إيفانوفيتش مع إيفان نيكيفوروفيتش.

تم إنشاء اتصالات دروزدوف بإحدى المنظمات الثورية وتم الاعتقال.م. غوركي، قصة عن البطل.

علاقه حب؛ المعاشرة.

(ماتفي) دخل في علاقة مع امرأة برجوازية وأنجب منها طفلاً.تشيخوف، القتل.

(صوفيا:) بأي حق تتحدثين عن خيانتي؟.. كانت لك عشرات العلاقات.م. غوركي، الأخير.

|| رر. ح.(اتصالات، -EY).

التعرف الوثيق على الأشخاص المؤثرين الذين يمكنهم تقديم الدعم والرعاية.

قرر Good B. العثور على منزل لزوج والدته. كان لديه بالفعل علاقات رائعة وبدأ على الفور في سؤال رفيقه المسكين والتوصية به.دوستويفسكي، نيتوتشكا نيزفانوفا.

بفضل اتصالات والدي المهندس الراحل، تم تسجيلي في مدرسة ميخائيلوفسكي.بيرتسوف، من السيرة الذاتية.

التواصل والتواصل مع شخص ما أو شيء ما. باستخدام وسائل مختلفة.

في المقصورة، باستخدام أنبوب التحدث، يمكن للقائد التواصل مع الجسر، وعبر الهاتف مع أي قسم من أقسام السفينة.نوفيكوف-بريبوي، كابتن الرتبة الأولى.

كان موروزكا من بين سلاح الفرسان المكلف بالتواصل مع الفصائل أثناء المعركة.فاديف، هزيمة.

الآن لم يتبق سوى طريقة واحدة للاتصال - عبر نهر الفولغا.سيمونوف، أيام وليالي.

|| أولئك.

إرسال واستقبال المعلومات باستخدام وسائل خاصة.

5. عادة مع تعريف.

الوسائل التي يتم من خلالها الاتصال ونقل المعلومات.

الاتصالات الهاتفية الراديوية. الاتصالات التلغراف. التواصل المرسل.

في الليل، تمكن رجال إشارة فوج المدفعية من إنشاء اتصال هاتفي بالدبابة. V. كوزيفنيكوف، سبعة أيام.

مجموعة من المؤسسات التي توفر وسائل تقنية للاتصال عن بعد (التلغراف، البريد، الهاتف، الراديو).

عمال الاتصالات.

|| جيش

خدمة توفر التواصل بين الوحدات العسكرية (باستخدام الهاتف والراديو والرسائل وغيرها).

أصبح أرخيب خرومكوف رئيسًا للاستخبارات والاتصالات.ماركوف، ستروجوف.

وصل ضابط اتصال من مقر الجيش ومعه طرد عاجل.بوبوفكين، عائلة روبانيوك.

اتصال، تثبيت شيء ما.

ربط الحجارة والطوب بالطين.

في كاتدرائية الثالوث، يدخل الحديد في بناء المبنى لربط الزوايا.بيليافسكي، أعمال V. P. ستاسوف في لينينغراد.

التماسك، التجاذب المتبادل (الجزيئات، الذرات، الإلكترونات، الخ).

ارتباط الإلكترونات بالنواة.

جهاز يربط أو يربط أجزاء من شيء ما. المباني أو الهياكل. المشبك.

لقد كانت ورشة زخرفية ضخمة - قبة متشابكة في الأعلى مع العوارض الخشبية والأقواس.تولستوي، إيجور أبوزوف المنطق، التماسك، الاستمرارية، قابلية الطي، التسلسل، الانسجام، التفاعل، الاتصال، التعبير، التسلسل، التماسك، الاتصال، وسائل الاتصال، الجماع، الاتصال، الاتصال، الارتباط، العلاقة، العلاقة، الاعتماد، الارتباط، روابط، رومانسية، رابط ربط، اتحاد، سببية، علاقات عامة، تومبا، علاقات حميمة، دسيسة، نسبة، مزدوج، حبل سري، جماع، ترابط، دين، تعايش، مجاور، خيط ربط، استمرارية، التصاق، ترابط، ارتباط، تكييف ، اتصال، القرابة، المعجون، السندات، كيوبيد، علاقة غرامية، المشبك، السياق، الحب، الخيط، البريد، رسالة، رباعي. نملة. التجزئة

الوظيفة الأساسيةتهدف شبكات الاتصالات (TCN) إلى ضمان تبادل المعلومات بين جميع أنظمة المشتركين في شبكة الكمبيوتر. ويتم التبادل من خلال قنوات الاتصال التي تشكل أحد المكونات الرئيسية لشبكات الاتصالات.

قناة الاتصال عبارة عن مزيج من وسيط مادي (خط اتصال) ومعدات نقل البيانات (DTE) التي تنقل إشارات المعلومات من عقدة تبديل شبكة إلى أخرى أو بين العقد التبديلونظام المشتركين.

هكذاقناة الاتصال وخط الاتصال المادي ليسا نفس الشيء. وبشكل عام يمكن تنظيم عدة قنوات منطقية على أساس خط اتصال واحد عن طريق الزمن والتردد والطور وأنواع الفصل الأخرى.

المستخدمة في شبكات الكمبيوترالهاتف، التلغراف، التلفزيون، شبكات الاتصالات الفضائية. تُستخدم القنوات السلكية (الهوائية) والكابلية والإذاعية للاتصالات الأرضية والفضائية كخطوط اتصال. يتم تحديد الفرق بينهما بواسطة وسيلة نقل البيانات. يمكن أن تكون الوسيلة المادية لنقل البيانات عبارة عن كابل، بالإضافة إلى الغلاف الجوي للأرض أو الفضاء الخارجي الذي تنتشر من خلاله الموجات الكهرومغناطيسية.

تستخدم شبكات الكمبيوتر شبكات الهاتف والتلغراف والتلفزيون والاتصالات عبر الأقمار الصناعية. تُستخدم القنوات السلكية (الهوائية) والكابلية والإذاعية للاتصالات الأرضية والفضائية كخطوط اتصال. يتم تحديد الفرق بينهما بواسطة وسيلة نقل البيانات. يمكن أن تكون الوسيلة المادية لنقل البيانات عبارة عن كابل، بالإضافة إلى الغلاف الجوي للأرض أو الفضاء الخارجي الذي تنتشر من خلاله الموجات الكهرومغناطيسية.

خطوط الاتصال السلكية (العلوية).- وهي أسلاك بدون ضفائر عازلة أو واقية توضع بين الأعمدة ومعلقة في الهواء. تقليديا يتم استخدامها لنقل إشارات الهاتف والتلغراف، ولكن في غياب الإمكانيات الأخرى يتم استخدامها لنقل بيانات الكمبيوتر. تتميز خطوط الاتصال السلكية بانخفاض عرض النطاق الترددي ومناعة منخفضة للضوضاء، لذلك يتم استبدالها بسرعة بخطوط الكابلات.

خطوط الكابلاتيشتمل على كابل يتكون من موصلات ذات طبقات عازلة متعددة - كهربائية وكهرومغناطيسية وميكانيكية وموصلات لتوصيل المعدات المختلفة به. تستخدم شبكات الكابلات بشكل أساسي ثلاثة أنواع من الكابلات: كابل يعتمد على أزواج ملتوية من الأسلاك النحاسية (هذا زوج ملتوي في نسخة محمية، عندما يكون زوج من الأسلاك النحاسية ملفوفًا في شاشة عازلة، وغير محمي، في حالة عدم وجود عازل) غلاف) وكابل متحد المحور (يتكون من قلب نحاسي داخلي وتضفير مفصول عن القلب بطبقة عازلة) وكابل ألياف ضوئية (يتكون من ألياف رفيعة تتراوح من 5 إلى 60 ميكرون تنتشر من خلالها الإشارات الضوئية).

بين خطوط الاتصالات الكابليةأدلة الضوء لديها أفضل أداء. مزاياها الرئيسية: إنتاجية عالية (تصل إلى 10 جيجابت/ثانية وأعلى)، بسبب استخدام الموجات الكهرومغناطيسية في النطاق البصري؛ عدم الحساسية للمجالات الكهرومغناطيسية الخارجية وغياب الإشعاع الكهرومغناطيسي الخاص بها، وانخفاض كثافة اليد العاملة في وضع كابل ضوئي؛ الشرارة والانفجار والسلامة من الحرائق؛ زيادة المقاومة للبيئات العدوانية. انخفاض الثقل النوعي (نسبة الكتلة الخطية إلى عرض النطاق الترددي)؛ مجالات واسعة من التطبيق (إنشاء طرق سريعة للوصول العام، وأنظمة الاتصالات بين أجهزة الكمبيوتر والأجهزة الطرفية للشبكات المحلية، في تكنولوجيا المعالجات الدقيقة، وما إلى ذلك).

عيوب خطوط اتصالات الألياف الضوئية: يؤدي توصيل أجهزة كمبيوتر إضافية بموجه الضوء إلى إضعاف الإشارة بشكل كبير؛ ولا تزال أجهزة المودم عالية السرعة المطلوبة لموجهات الضوء باهظة الثمن؛ ويجب أن تكون أدلة الضوء التي تربط أجهزة الكمبيوتر مجهزة بمحولات للإشارات الكهربائية إلى الضوء والعكس.

القنوات الإذاعية الأرضية والفضائيةيتم تشكيلها باستخدام جهاز إرسال واستقبال موجات الراديو. تختلف الأنواع المختلفة لقنوات الراديو في نطاق التردد المستخدم ونطاق نقل المعلومات. توفر قنوات الراديو العاملة في نطاقات الموجات القصيرة والمتوسطة والطويلة (HF، MF، DV) اتصالات بعيدة المدى، ولكن بمعدل نقل بيانات منخفض. هذه هي القنوات الراديوية التي تستخدم تعديل سعة الإشارات. تكون القنوات التي تعمل على الموجات القصيرة جدًا (VHF) أسرع وتتميز بتعديل تردد الإشارات. القنوات فائقة السرعة هي تلك التي تعمل في نطاقات الترددات العالية جدًا (الميكروويف)، أي. أكثر من 4 جيجا هرتز. في نطاق الموجات الدقيقة، لا تنعكس الإشارات بواسطة الغلاف الأيوني للأرض، لذا يتطلب الاتصال المستقر رؤية مباشرة بين المرسل والمستقبل. ولهذا السبب، يتم استخدام إشارات الموجات الدقيقة إما في القنوات الفضائية أو في مرحلات الراديو، حيث يتم استيفاء هذا الشرط.

خصائص خطوط الاتصال. تشمل الخصائص الرئيسية لخطوط الاتصال ما يلي: استجابة تردد السعة، وعرض النطاق الترددي، والتوهين، والإنتاجية، والحصانة من الضوضاء، والتداخل عند الطرف القريب من الخط، وموثوقية نقل البيانات، وتكلفة الوحدة.

غالبًا ما يتم تحديد خصائص خط الاتصال من خلال تحليل استجاباته لتأثيرات مرجعية معينة، وهي عبارة عن تذبذبات جيبية ذات ترددات مختلفة، نظرًا لأنها غالبًا ما يتم مواجهتها في التكنولوجيا ويمكن استخدامها لتمثيل أي وظيفة للوقت. يتم تقييم درجة تشويه الإشارات الجيبية لخط الاتصال باستخدام استجابة تردد السعة وعرض النطاق الترددي والتوهين عند تردد معين.

استجابة التردد السعة(استجابة التردد) يعطي الصورة الأكثر اكتمالا لخط الاتصال؛ فهو يوضح كيف تتضاءل سعة الشكل الجيبي عند مخرج الخط مقارنة بالسعة عند مدخله لجميع الترددات الممكنة للإشارة المرسلة (بدلاً من سعة الإشارة المرسلة) الإشارة، قوتها غالبا ما تستخدم). وبالتالي، فإن استجابة التردد تسمح لك بتحديد شكل إشارة الخرج لأي إشارة دخل. ومع ذلك، من الصعب جدًا الحصول على استجابة التردد لخط اتصال حقيقي، لذلك يتم استخدام خصائص مبسطة أخرى بدلاً من ذلك - عرض النطاق الترددي والتوهين.

عرض النطاق الترددي للاتصالاتيمثل نطاقًا مستمرًا من الترددات التي تتجاوز فيها نسبة سعة إشارة الخرج إلى إشارة الإدخال حدًا محددًا مسبقًا (عادةً 0.5). لذلك، يحدد عرض النطاق الترددي نطاق ترددات الإشارة الجيبية التي يتم من خلالها إرسال هذه الإشارة عبر خط اتصال دون تشويه كبير. عرض النطاق الترددي الذي يؤثر بشكل أكبر على أقصى سرعة ممكنة لنقل المعلومات على طول خط الاتصال هو الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى من ترددات الإشارة الجيبية في عرض نطاق معين. يعتمد عرض النطاق الترددي على نوع الخط وطوله.

وينبغي التمييز بين عرض النطاقوعرض طيف إشارات المعلومات المرسلة. عرض الطيف للإشارات المرسلة هو الفرق بين الحد الأقصى والحد الأدنى من التوافقيات الهامة للإشارة، أي. تلك التوافقيات التي تقدم المساهمة الرئيسية في الإشارة الناتجة. إذا كانت التوافقيات الهامة للإشارة تقع ضمن نطاق تمرير الخط، فسيتم إرسال هذه الإشارة واستقبالها بواسطة جهاز الاستقبال دون تشويه. خلاف ذلك، سيتم تشويه الإشارة، وسوف يرتكب جهاز الاستقبال أخطاء عند التعرف على المعلومات، وبالتالي، لن يكون من الممكن نقل المعلومات مع عرض النطاق الترددي المحدد.

التوهينهو انخفاض نسبي في سعة أو قوة الإشارة عند إرسال إشارة بتردد معين على طول الخط.

يتم قياس التوهين A بالديسيبل (ديسيبل، ديسيبل) ويتم حسابه بالصيغة:

أ = 10?lg(P خارج / P في)

حيث P out، P in - قوة الإشارة عند مخرج ومدخل الخط، على التوالي.

للحصول على تقدير تقريبيتشويه الإشارات المرسلة على طول الخط، يكفي معرفة توهين إشارات التردد الأساسية، أي. التردد الذي يتمتع مدروجه بأكبر سعة وقوة. من الممكن إجراء تقدير أكثر دقة إذا عرفنا التوهين عند عدة ترددات قريبة من التردد الرئيسي.

إن إنتاجية خط الاتصال هي خصائصه التي تحدد (مثل عرض النطاق الترددي) الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات الممكن على طول الخط. ويتم قياسها بالبت في الثانية (bps)، وكذلك بالوحدات المشتقة (Kbps، Mbps، Gbps).

عرض النطاقيعتمد خط الاتصال على خصائصه (استجابة التردد، وعرض النطاق الترددي، والتوهين) وعلى طيف الإشارات المرسلة، والتي تعتمد بدورها على الطريقة المختارة للتشفير المادي أو الخطي (أي على طريقة تمثيل المعلومات المنفصلة في الشبكة). شكل الإشارات). بالنسبة لإحدى طرق الترميز، قد يكون للخط سعة واحدة، وبالنسبة لطريقة أخرى، سعة أخرى.

عند الترميزعادةً ما يتم استخدام تغيير في بعض معلمات الإشارة الدورية (على سبيل المثال، التذبذبات الجيبية) - التردد والسعة والمرحلة، الجيوب الأنفيةأو علامة احتمال تسلسل النبض. تُسمى الإشارة الدورية التي تتغير معلماتها بالإشارة الحاملة أو تردد الموجة الحاملة إذا تم استخدام الشكل الجيبي كإشارة. إذا لم يغير الجيوب الأنفية المستلمة أي من معلماته (السعة أو التردد أو الطور)، فإنه لا يحمل أي معلومات.

يتم قياس عدد التغييرات في معلمة المعلومات لإشارة حاملة دورية في الثانية (بالنسبة للجيوب الأنفية، هذا هو عدد التغييرات في السعة أو التردد أو الطور) بالباود. دورة تشغيل المرسل هي الفترة الزمنية بين التغييرات المتجاورة في إشارة المعلومات.

على العمومسعة الخط بالبت في الثانية ليست هي نفس معدل الباود. اعتمادًا على طريقة التشفير، قد يكون أعلى أو يساوي أو أقل من رقم الباود. على سبيل المثال، باستخدام طريقة التشفير هذه، يتم تمثيل قيمة بت واحدة بواسطة نبضة ذات قطبية إيجابية، وقيمة صفر بواسطة نبضة ذات قطبية سلبية، فعند إرسال بتات متغيرة بالتناوب (لا توجد سلسلة من البتات من نفس الاسم)، تغير الإشارة المادية حالتها مرتين أثناء إرسال كل بت. لذلك، مع هذا التشفير، تكون سعة الخط نصف عدد إشارات الباود المرسلة على طول الخط.

من أجل الإنتاجيةلا يتأثر الخط بالتشفير المادي فحسب، بل يتأثر أيضًا بما يسمى بالتشفير المنطقي، والذي يتم إجراؤه قبل التشفير المادي ويتكون من استبدال التسلسل الأصلي لبتات المعلومات بتسلسل جديد من البتات التي تحمل نفس المعلومات، ولكن لها خصائص إضافية ( على سبيل المثال، قدرة الطرف المتلقي على اكتشاف الأخطاء في البيانات المستلمة أو التأكد من سرية البيانات المرسلة عن طريق تشفيرها). عادةً ما يكون التشفير المنطقي مصحوبًا باستبدال تسلسل البت الأصلي بتسلسل أطول، مما يؤثر سلبًا على وقت إرسال المعلومات المفيدة.

هناك اتصال معينبين سعة الخط وعرض النطاق الترددي الخاص به. باستخدام طريقة التشفير الفيزيائي الثابت، تزداد سعة الخط مع زيادة تردد الإشارة الحاملة الدورية، حيث أن هذه الزيادة تكون مصحوبة بزيادة في المعلومات المرسلة لكل وحدة زمنية. ولكن مع زيادة تردد هذه الإشارة، يزداد أيضًا عرض طيفها، الذي يتم إرساله بتشوهات يحددها عرض النطاق الترددي للخط. كلما زاد التناقض بين عرض النطاق الترددي للخط وعرض الطيف لإشارات المعلومات المرسلة، كلما زاد تعرض الإشارات للتشويه وزادت احتمالية حدوث أخطاء في التعرف على المعلومات من قبل المتلقي. ونتيجة لذلك، فإن سرعة نقل المعلومات أقل من المتوقع.

C=2F سجل 2 م، (4)

حيث M هو عدد الحالات المختلفة لمعلمة المعلومات للإشارة المرسلة.

إن علاقة نيكويست، والتي تستخدم أيضًا لتحديد الحد الأقصى من الإنتاجية الممكنة لخط الاتصال، لا تأخذ في الاعتبار بشكل صريح وجود ضوضاء على الخط. ومع ذلك، فإن تأثيرها ينعكس بشكل غير مباشر في اختيار عدد حالات إشارة المعلومات. على سبيل المثال، لزيادة إنتاجية الخط، كان من الممكن استخدام ليس مستويين أو أربعة مستويات، بل 16، عند تشفير البيانات. ولكن إذا تجاوز سعة الضوضاء الفرق بين المستويات الستة عشر المجاورة، فلن يتمكن جهاز الاستقبال من التعرف باستمرار على البيانات المرسلة. ولذلك، فإن عدد حالات الإشارة المحتملة يكون محدودًا بشكل فعال بنسبة قدرة الإشارة إلى الضوضاء.

تحدد صيغة Nyquist القيمة الحدية لسعة القناة للحالة التي يتم فيها بالفعل تحديد عدد حالات إشارة المعلومات مع مراعاة إمكانيات التعرف المستقر عليها بواسطة جهاز الاستقبال.

حصانة الضوضاء لخط الاتصال- هذه هي قدرتها على تقليل مستوى التداخل الناتج في البيئة الخارجية على الموصلات الداخلية. ويعتمد ذلك على نوع الوسيط المادي المستخدم، وكذلك على معدات الخط التي تحجب التداخل وتمنعه. أكثر خطوط الألياف الضوئية مقاومة للضوضاء وغير حساسة للإشعاع الكهرومغناطيسي الخارجي، وأقلها مقاومة للضوضاء هي خطوط الراديو، وتحتل خطوط الكابلات موقعًا متوسطًا. يتم تقليل التداخل الناتج عن الإشعاع الكهرومغناطيسي الخارجي عن طريق حماية الموصلات ولفها.

الحديث المتبادل عند الطرف القريب من الخط - يحدد مناعة الكابل للضوضاء تجاه مصادر التداخل الداخلية. يتم تقييمها عادة فيما يتعلق بكابل يتكون من عدة أزواج ملتوية، عندما يمكن أن يصل التداخل المتبادل من زوج إلى آخر إلى قيم كبيرة ويخلق تداخلاً داخليًا يتناسب مع الإشارة المفيدة.

موثوقية نقل البيانات(أو معدل خطأ البت) يميز احتمالية الفساد لكل بتة من البيانات المرسلة. أسباب تشويه إشارات المعلومات هي التداخل على الخط، فضلاً عن محدودية عرض النطاق الترددي. ولذلك، يتم تحقيق زيادة موثوقية نقل البيانات من خلال زيادة درجة مناعة الخط من الضوضاء، وتقليل مستوى الحديث المتبادل في الكابل، واستخدام المزيد من خطوط الاتصال ذات النطاق العريض.

بالنسبة لخطوط اتصالات الكابلات التقليدية دون وسائل إضافية للحماية من الأخطاء، تكون موثوقية نقل البيانات، كقاعدة عامة، 10 -4 -10 -6. وهذا يعني أنه في المتوسط، من بين 10 4 أو 10 6 بتات مرسلة، سيتم تشويه قيمة بتة واحدة.

معدات خط الاتصالات(معدات نقل البيانات - ATD) هي معدات طرفية تربط أجهزة الكمبيوتر مباشرة بخط الاتصال. وهو جزء من خط الاتصال ويعمل عادة على المستوى المادي، مما يضمن إرسال واستقبال إشارة بالشكل والطاقة المطلوبة. ومن أمثلة وحدات تغذية المستندات التلقائية أجهزة المودم والمحولات والمحولات التناظرية إلى الرقمية والمحولات الرقمية إلى التناظرية.

لا تتضمن وحدة تغذية المستندات التلقائية (ADF) المعدات الطرفية لبيانات المستخدم (DTE)، التي تقوم بإنشاء بيانات لنقلها عبر خط الاتصال وتتصل مباشرة بوحدة تغذية المستندات التلقائية (ADF). يتضمن DTE، على سبيل المثال، جهاز توجيه الشبكة المحلية. لاحظ أن تقسيم المعدات إلى فئتي APD وDOD هو أمر تعسفي تمامًا.

على خطوط الاتصالعلى مسافات طويلة، يتم استخدام المعدات الوسيطة، والتي تحل مشكلتين رئيسيتين: تحسين جودة إشارات المعلومات (شكلها وقوتها ومدتها) وإنشاء قناة مركبة دائمة (قناة شاملة) للاتصال بين مشتركين في الشبكة. في LCS، لا يتم استخدام المعدات الوسيطة إذا كان طول الوسيط المادي (الكابلات، وهواء الراديو) قصيرًا، بحيث يمكن إرسال الإشارات من محول شبكة إلى آخر دون استعادة وسيطة لمعلماتها.

تضمن الشبكات العالمية نقلًا عالي الجودة للإشارات عبر مئات وآلاف الكيلومترات. ولذلك، يتم تثبيت مكبرات الصوت على مسافات معينة. لإنشاء خط طرف إلى طرف بين مشتركين، يتم استخدام معددات الإرسال ومزيلات الإرسال والمفاتيح.

تكون المعدات الوسيطة لقناة الاتصال شفافة بالنسبة للمستخدم (لا يلاحظها)، على الرغم من أنها تشكل في الواقع شبكة معقدة تسمى الشبكة الأساسية، والتي تعمل كأساس لبناء شبكات الكمبيوتر والهاتف وغيرها من الشبكات.

يميز التناظريةو رقميخطوط الاتصال، والتي تستخدم أنواعًا مختلفة من المعدات الوسيطة. في الخطوط التناظرية، تم تصميم المعدات الوسيطة لتضخيم الإشارات التناظرية التي لها نطاق مستمر من القيم. في القنوات التناظرية عالية السرعة، يتم تطبيق تقنية مضاعفة التردد، عندما يتم مضاعفة عدة قنوات مشترك تناظرية منخفضة السرعة في قناة واحدة عالية السرعة. في قنوات الاتصال الرقمية، حيث تحتوي إشارات المعلومات المستطيلة على عدد محدود من الحالات، تعمل المعدات الوسيطة على تحسين شكل الإشارات واستعادة فترة تكرارها. يوفر تكوين قنوات رقمية عالية السرعة، تعمل على مبدأ تعدد الإرسال الزمني للقنوات، حيث يتم تخصيص حصة معينة لكل قناة منخفضة السرعة من وقت القناة عالية السرعة.

عند نقل بيانات الكمبيوتر المنفصلة عبر خطوط الاتصال الرقمية، يتم تعريف بروتوكول الطبقة المادية، حيث يتم توحيد معلمات إشارات المعلومات المرسلة عبر الخط، ولكن عند الإرسال عبر الخطوط التناظرية، لا يتم تعريفها، نظرًا لأن إشارات المعلومات لها نطاق تعسفي الشكل وليس له علاقة بطريقة تمثيل الآحاد والأصفار بواسطة أجهزة نقل البيانات، ولا توجد متطلبات.

وقد وجد ما يلي التطبيق في شبكات الاتصالات: يكررمكابس نقل المعلومات :

Simplex، عندما يكون جهاز الإرسال والاستقبال متصلين بقناة اتصال واحدة، يتم من خلالها إرسال المعلومات في اتجاه واحد فقط (وهذا أمر نموذجي لشبكات الاتصالات التلفزيونية)؛

أحادي الاتجاه، عندما يتم توصيل عقدتي اتصال أيضًا بقناة واحدة، يتم من خلالها إرسال المعلومات بالتناوب في اتجاه واحد ثم في الاتجاه المعاكس (وهذا أمر نموذجي بالنسبة لأنظمة مرجع المعلومات والاستجابة للطلب)؛

دوبلكس، عندما يتم توصيل عقدتي اتصال بواسطة قناتين (قناة اتصال أمامية وقناة عكسية)، يتم من خلالها نقل المعلومات في وقت واحد في اتجاهين متعاكسين. تُستخدم القنوات المزدوجة في الأنظمة التي تحتوي على ردود فعل على القرار والمعلومات.

قنوات اتصال مبدلة ومخصصة. في TSS، يتم التمييز بين قنوات الاتصال المخصصة (غير المحولة) وتلك التي تحتوي على تبديل طوال مدة نقل المعلومات عبر هذه القنوات.

عند استخدام قنوات اتصال مخصصة، تكون أجهزة الإرسال والاستقبال الخاصة بعقد الاتصال متصلة ببعضها البعض باستمرار. وهذا يضمن درجة عالية من جاهزية النظام لنقل المعلومات، وجودة أعلى للاتصالات، ودعم حجم كبير من حركة المرور. ونظرًا للتكاليف المرتفعة نسبيًا لتشغيل الشبكات ذات قنوات الاتصال المخصصة، لا تتحقق ربحيتها إلا إذا كانت القنوات محملة بالكامل بشكل كافٍ.

بالنسبة لقنوات الاتصال المحولة،تم إنشاؤها فقط لمدة نقل كمية ثابتة من المعلومات، وتتميز بمرونة عالية وتكلفة منخفضة نسبيًا (مع حجم صغير من حركة المرور). مساوئ هذه القنوات: ضياع الوقت للتبديل (لإقامة اتصال بين المشتركين)، وإمكانية الحظر بسبب إشغال أقسام معينة من خط الاتصال، وانخفاض جودة الاتصال، والتكلفة العالية مع حجم كبير من حركة المرور.

الرابطة الكيميائية

تنقسم جميع التفاعلات التي تؤدي إلى اتحاد الجزيئات الكيميائية (الذرات والجزيئات والأيونات وما إلى ذلك) إلى مواد إلى روابط كيميائية وروابط بين الجزيئات (تفاعلات بين الجزيئات).

الروابط الكيميائية- الروابط المباشرة بين الذرات . هناك روابط أيونية وتساهمية ومعدنية.

الروابط بين الجزيئات- الروابط بين الجزيئات. هذه هي روابط هيدروجينية، روابط أيونية ثنائية القطب (بسبب تكوين هذه الرابطة، على سبيل المثال، يحدث تكوين غلاف مائي من الأيونات)، ثنائي القطب ثنائي القطب (بسبب تكوين هذه الرابطة، يتم دمج جزيئات المواد القطبية ، على سبيل المثال، في الأسيتون السائل)، الخ.

الرابطة الأيونية- رابطة كيميائية تتكون نتيجة التجاذب الكهروستاتيكي للأيونات ذات الشحنات المتعاكسة. في المركبات الثنائية (مركبات من عنصرين)، تتشكل عندما تكون أحجام الذرات المرتبطة مختلفة تمامًا عن بعضها البعض: بعض الذرات كبيرة، والبعض الآخر صغير - أي أن بعض الذرات تتخلى بسهولة عن الإلكترونات، بينما تميل ذرات أخرى إلى قبولها (عادةً ما تكون ذرات العناصر التي تشكل معادن نموذجية وذرات العناصر التي تشكل اللافلزات النموذجية) ؛ كما أن السالبية الكهربية لهذه الذرات مختلفة تمامًا.
الرابطة الأيونية غير اتجاهية وغير قابلة للتشبع.

الرابطة التساهمية- رابطة كيميائية تنشأ نتيجة لتكوين زوج مشترك من الإلكترونات. تتشكل رابطة تساهمية بين ذرات صغيرة لها نفس نصف القطر أو ما شابه. الشرط الضروري هو وجود إلكترونات غير متزاوجة في كل من الذرات المرتبطة (آلية التبادل) أو زوج وحيد في إحدى الذرات ومدار حر في الأخرى (آلية المانح والمستقبل):

أ)	ح · + · ح ح: ح	ح ح	ح 2	(زوج واحد مشترك من الإلكترونات؛ H أحادي التكافؤ)؛
ب)		ن	ن 2	(ثلاثة أزواج مشتركة من الإلكترونات؛ N ثلاثي التكافؤ)؛
الخامس)		إتش إف	التردد العالي	(زوج واحد مشترك من الإلكترونات؛ H وF أحادي التكافؤ)؛
ز)			NH4+	(أربعة أزواج مشتركة من الإلكترونات؛ N رباعي التكافؤ)

بناءً على عدد أزواج الإلكترونات المشتركة، يتم تقسيم الروابط التساهمية إلى:
• بسيط (مفرد)- زوج واحد من الإلكترونات،
• مزدوج- زوجان من الإلكترونات،
• ثلاث مرات- ثلاثة أزواج من الإلكترونات.

تسمى الروابط المزدوجة والثلاثية بالروابط المتعددة.

وفقا لتوزيع كثافة الإلكترون بين الذرات المرتبطة، يتم تقسيم الرابطة التساهمية إلى الغير قطبيو القطبية. تتشكل رابطة غير قطبية بين ذرات متماثلة، ورابطة قطبية بين ذرات مختلفة.

كهرسلبية- مقياس لقدرة الذرة في المادة على جذب أزواج الإلكترونات المشتركة.
يتم تحويل أزواج الإلكترون من الروابط القطبية نحو المزيد من العناصر الكهربية. يُطلق على إزاحة أزواج الإلكترون نفسها اسم استقطاب الرابطة. يتم تحديد الشحنات الجزئية (الزائدة) المتكونة أثناء الاستقطاب بـ + و -، على سبيل المثال: .

بناءً على طبيعة تداخل السحب الإلكترونية ("المدارات")، يتم تقسيم الرابطة التساهمية إلى رابطة ورابطة.
- تتشكل الرابطة نتيجة التداخل المباشر للسحب الإلكترونية (على طول الخط المستقيم الذي يربط نوى الذرة)، - تتشكل الرابطة نتيجة التداخل الجانبي (على جانبي المستوى الذي تقع فيه النوى الذرية).

الرابطة التساهمية تكون اتجاهية وقابلة للتشبع، وكذلك قابلة للاستقطاب.
يستخدم نموذج التهجين لشرح والتنبؤ بالاتجاه المتبادل للروابط التساهمية.

تهجين المدارات الذرية والسحب الإلكترونية- المحاذاة المفترضة للمدارات الذرية في الطاقة، وشكل السحب الإلكترونية عندما تشكل الذرة روابط تساهمية.
الأنواع الثلاثة الأكثر شيوعًا للتهجين هي: sp-, sp 2 و sp 3- التهجين. على سبيل المثال:
sp- التهجين - في جزيئات C 2 H 2، BeH 2، CO 2 (البنية الخطية)؛
sp 2- التهجين - في الجزيئات C 2 H 4، C 6 H 6، BF 3 (شكل مثلث مسطح)؛
sp 3-التهجين - في جزيئات CCl 4، SiH 4، CH 4 (شكل رباعي السطوح)؛ NH 3 (الشكل الهرمي)؛ H 2 O (الشكل الزاوي).

اتصال معدني- رابطة كيميائية تتكون من مشاركة إلكترونات التكافؤ لجميع الذرات المرتبطة ببلورة معدنية. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل سحابة إلكترونية واحدة من الكريستال، والتي تتحرك بسهولة تحت تأثير الجهد الكهربائي - ومن هنا الموصلية الكهربائية العالية للمعادن.
تتشكل الرابطة المعدنية عندما تكون الذرات المرتبطة كبيرة الحجم وبالتالي تميل إلى التخلي عن الإلكترونات. المواد البسيطة ذات الروابط المعدنية هي المعادن (Na، Ba، Al، Cu، Au، إلخ)، والمواد المعقدة هي مركبات بين المعادن (AlCr 2، Ca 2 Cu، Cu 5 Zn 8، إلخ).
الرابطة المعدنية ليس لها اتجاهية أو تشبع. ويتم حفظه أيضًا في مصهورات المعادن.

رابطة الهيدروجين- رابطة بين الجزيئات تتشكل بسبب القبول الجزئي لزوج من الإلكترونات من ذرة عالية السالبية الكهربية بواسطة ذرة هيدروجين ذات شحنة جزئية موجبة كبيرة. ويتكون في الحالات التي يحتوي فيها جزيء واحد على ذرة ذات زوج وحيد من الإلكترونات ذات سالبية كهربية عالية (F، O، N)، والآخر يحتوي على ذرة هيدروجين مرتبطة برابطة قطبية عالية بإحدى هذه الذرات. أمثلة على الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات:

ح—O—H OH 2 , H—O—H NH 3 , H—O—H F—H, H—F H—F.

توجد روابط الهيدروجين داخل الجزيئات في جزيئات الببتيدات والأحماض النووية والبروتينات وما إلى ذلك.

مقياس قوة أي رابطة هو طاقة الرابطة.
طاقة الاتصالات- الطاقة اللازمة لكسر رابطة كيميائية معينة في 1 مول من المادة. وحدة القياس هي 1 كيلوجول/مول.

طاقات الروابط الأيونية والتساهمية لها نفس الترتيب، وطاقة الروابط الهيدروجينية أقل من حيث الحجم.

تعتمد طاقة الرابطة التساهمية على حجم الذرات المرتبطة (طول الرابطة) وعلى تعدد الرابطة. كلما صغرت الذرات وزاد تعدد الروابط، زادت طاقتها.

تعتمد طاقة الرابطة الأيونية على حجم الأيونات وشحناتها. كلما صغرت الأيونات وزادت شحنتها، زادت طاقة الارتباط.

هيكل المادة

حسب نوع الهيكل يتم تقسيم جميع المواد إلى جزيئيو غير جزيئية. من بين المواد العضوية، تسود المواد الجزيئية، ومن بين المواد غير العضوية، تسود المواد غير الجزيئية.

بناءً على نوع الرابطة الكيميائية، تنقسم المواد إلى مواد ذات روابط تساهمية، ومواد ذات روابط أيونية (مواد أيونية)، ومواد ذات روابط معدنية (معادن).

المواد ذات الروابط التساهمية يمكن أن تكون جزيئية أو غير جزيئية. وهذا يؤثر بشكل كبير على خصائصها الفيزيائية.

تتكون المواد الجزيئية من جزيئات متصلة ببعضها البعض بواسطة روابط بين الجزيئات ضعيفة، وتشمل: H 2، O 2، N 2، Cl 2، Br 2، S 8، P 4 وغيرها من المواد البسيطة؛ CO 2، SO 2، N 2 O 5، H 2 O، HCl، HF، NH 3، CH 4، C 2 H 5 OH، البوليمرات العضوية والعديد من المواد الأخرى. وهذه المواد لا تتمتع بقوة عالية، ولها درجات انصهار وغليان منخفضة، وغير موصلة للكهرباء، وبعضها قابل للذوبان في الماء أو المذيبات الأخرى.

تشكل المواد غير الجزيئية ذات الروابط التساهمية أو المواد الذرية (الماس، الجرافيت، Si، SiO 2، SiC وغيرها) بلورات قوية جدًا (باستثناء طبقات الجرافيت)، فهي غير قابلة للذوبان في الماء والمذيبات الأخرى، ولها درجة انصهار عالية و نقاط الغليان، ومعظمها لا يوصل التيار الكهربائي (باستثناء الجرافيت، وهو موصل للكهرباء، وأشباه الموصلات - السيليكون والجرمانيوم، وما إلى ذلك).

جميع المواد الأيونية هي بشكل طبيعي غير جزيئية. وهي مواد صلبة حرارية ومحاليل وذوبان منها موصلة للتيار الكهربائي. كثير منهم قابل للذوبان في الماء. وتجدر الإشارة إلى أنه في المواد الأيونية التي تتكون بلوراتها من أيونات معقدة، توجد أيضًا روابط تساهمية، على سبيل المثال: (Na +) 2 (SO 4 2-)، (K +) 3 (PO 4 3-) ، (NH 4 + )(NO 3-)، إلخ. ترتبط الذرات التي تشكل الأيونات المعقدة بروابط تساهمية.

المعادن (المواد ذات الروابط المعدنية)متنوعة جدا في خصائصها الفيزيائية. من بينها هناك معادن سائلة (Hg) وناعمة جدًا (Na, K) ومعادن صلبة جدًا (W, Nb).

الخصائص الفيزيائية المميزة للمعادن هي الموصلية الكهربائية العالية (على عكس أشباه الموصلات، فإنها تتناقص مع زيادة درجة الحرارة)، والقدرة الحرارية العالية والليونة (للمعادن النقية).

في الحالة الصلبة، تتكون جميع المواد تقريبًا من بلورات. بناءً على نوع البنية ونوع الرابطة الكيميائية، تنقسم البلورات ("الشبكات البلورية") إلى الذري(بلورات المواد غير الجزيئية ذات الروابط التساهمية) أيوني(بلورات المواد الأيونية)، جزيئي(بلورات المواد الجزيئية ذات الروابط التساهمية) و معدن(بلورات المواد التي لها رابطة معدنية).

المهام والاختبارات حول موضوع "الموضوع 10. "الترابط الكيميائي. بنية المادة."

• أنواع الروابط الكيميائية - هيكل المادة الصف 8-9

  الدروس: 2 الواجبات: 9 الاختبارات: 1

• الواجبات: 9 الاختبارات: 1

بعد دراسة هذا الموضوع، يجب أن تفهم المفاهيم التالية: الرابطة الكيميائية، الرابطة بين الجزيئية، الرابطة الأيونية، الرابطة التساهمية، الرابطة المعدنية، الرابطة الهيدروجينية، الرابطة البسيطة، الرابطة المزدوجة، الرابطة الثلاثية، الروابط المتعددة، الرابطة غير القطبية، الرابطة القطبية ، السالبية الكهربية، استقطاب الروابط، - و - السندات، تهجين المدارات الذرية، طاقة الربط.

يجب أن تعرف تصنيف المواد حسب نوع البنية ونوع الرابطة الكيميائية واعتماد خصائص المواد البسيطة والمعقدة على نوع الرابطة الكيميائية ونوع “الشبكة البلورية”.

يجب أن تكون قادرًا على: تحديد نوع الرابطة الكيميائية في المادة، ونوع التهجين، ورسم مخططات لتكوين الروابط، واستخدام مفهوم السالبية الكهربية، وعدد السالبية الكهربية؛ معرفة كيفية تغير السالبية الكهربية في العناصر الكيميائية لنفس الفترة والمجموعة الواحدة لتحديد قطبية الرابطة التساهمية.

بعد التأكد من تعلم كل ما تحتاجه، انتقل إلى إكمال المهام. نتمنى لك النجاح.

اقتراحات للقراءة:

• O. S. Gabrielyan، G. G. Lysova. الكيمياء الصف الحادي عشر. م.، الحبارى، 2002.
• جي إي رودزيتيس، إف جي فيلدمان. الكيمياء الصف الحادي عشر. م. التربية، 2001.

ونتيجة لدراسة هذا الموضوع سوف تتعلم: لماذا جزيء الماء قطبي بينما ثاني أكسيد الكربون ليس كذلك. ما هو الحد الأقصى لتكافؤ النيتروجين في المركبات. لماذا يحتوي الماء على درجات انصهار وغليان عالية بشكل غير طبيعي؟ ونتيجة لدراسة هذا الموضوع سوف تتعلم: تحديد طبيعة الروابط الكيميائية (التساهمية القطبية وغير القطبية، الأيونية، الهيدروجينية، المعدنية) في المركبات المختلفة. تحديد الشكل الهندسي للجزيئات بناءً على تحليل بنيتها الإلكترونية باستخدام أفكار حول تهجين المدارات الذرية. التنبؤ بخصائص المواد بناءً على معلومات حول طبيعة الروابط الكيميائية وأنواع الشبكات البلورية. أسئلة الدراسة:

5.1. الرابطة التساهمية

تتشكل الرابطة الكيميائية عندما تتجمع ذرتان أو أكثر معًا إذا انخفضت الطاقة الإجمالية للنظام نتيجة لتفاعلها. التكوينات الإلكترونية الأكثر استقرارًا للأغلفة الإلكترونية الخارجية للذرات هي ذرات الغاز النبيل، التي تتكون من إلكترونين أو ثمانية إلكترونات. تحتوي الأغلفة الإلكترونية الخارجية لذرات العناصر الأخرى من واحد إلى سبعة إلكترونات، أي. غير مكتملة. عندما يتكون الجزيء، تميل الذرات إلى الحصول على غلاف مستقر ثنائي الإلكترون أو ثمانية إلكترونات. تشارك إلكترونات التكافؤ للذرات في تكوين رابطة كيميائية.

التساهمية هي رابطة كيميائية بين ذرتين، والتي تتكون من أزواج الإلكترونات التي تنتمي في نفس الوقت إلى هاتين الذرتين.

هناك آليتان لتشكيل الروابط التساهمية: التبادل والمتلقي المانح.

5.1.1. آلية تبادل تكوين الرابطة التساهمية

آلية الصرفيتم تحقيق تكوين الرابطة التساهمية بسبب تداخل السحب الإلكترونية للإلكترونات التي تنتمي إلى ذرات مختلفة. على سبيل المثال، عندما تقترب ذرتان هيدروجين من بعضهما البعض، تتداخل مدارات الإلكترون 1s. ونتيجة لذلك، يظهر زوج مشترك من الإلكترونات، ينتمي في نفس الوقت إلى كلتا الذرتين. في هذه الحالة، تتكون الرابطة الكيميائية من إلكترونات ذات دوران عكسي متوازي، كما في الشكل 1. 5.1.

أرز. 5.1. تكوين جزيء الهيدروجين من ذرتين H

5.1.2. آلية المانح والمتقبل لتكوين الروابط التساهمية

مع آلية المانح والمتلقي لتشكيل الرابطة التساهمية، يتم تشكيل الرابطة أيضًا باستخدام أزواج الإلكترون. ومع ذلك، في هذه الحالة، توفر ذرة واحدة (المانحة) زوج الإلكترون الخاص بها، وتشارك الذرة الأخرى (المستقبلة) في تكوين الرابطة بمدارها الحر. مثال على تنفيذ رابطة المانحين والمتقبل هو تكوين أيون الأمونيوم NH 4 + أثناء تفاعل الأمونيا NH 3 مع كاتيون الهيدروجين H +.

في جزيء NH 3، تشكل ثلاثة أزواج من الإلكترونات ثلاث روابط N-H، ويكون زوج الإلكترون الرابع الذي ينتمي إلى ذرة النيتروجين وحيدًا. يمكن لزوج الإلكترون هذا أن يشكل رابطة مع أيون هيدروجين له مدار غير مشغول. والنتيجة هي أيون الأمونيوم NH4+، الشكل 1. 5.2.

أرز. 5.2. ظهور رابطة بين المانح والمتقبل أثناء تكوين أيون الأمونيوم

تجدر الإشارة إلى أن روابط N-H الأربعة التساهمية الموجودة في أيون NH 4 + متكافئة. من المستحيل في أيون الأمونيوم تحديد رابطة مكونة من آلية المانح والمتقبل.

5.1.3. الرابطة التساهمية القطبية وغير القطبية

إذا تم تشكيل رابطة تساهمية من ذرات متطابقة، فإن زوج الإلكترون يقع على نفس المسافة بين نوى هذه الذرات. تسمى هذه الرابطة التساهمية غير القطبية. من أمثلة الجزيئات ذات الرابطة التساهمية غير القطبية H2، Cl2، O2، N2، إلخ.

في حالة الرابطة التساهمية القطبية، ينتقل زوج الإلكترون المشترك إلى الذرة ذات السالبية الكهربية الأعلى. ويتحقق هذا النوع من الروابط في الجزيئات التي تتكون من ذرات مختلفة. تحدث الرابطة التساهمية القطبية في جزيئات HCl وHBr وCO وNO وما إلى ذلك. على سبيل المثال، يمكن تمثيل تكوين الرابطة التساهمية القطبية في جزيء HCl من خلال رسم تخطيطي، الشكل 1. 5.3:

أرز. 5.3. تكوين رابطة قطبية تساهمية في جزيء HC1

في الجزيء قيد النظر، يتم إزاحة زوج الإلكترون إلى ذرة الكلور، حيث أن السالبية الكهربية (2.83) أكبر من السالبية الكهربية لذرة الهيدروجين (2.1).

5.1.4. لحظة ثنائي القطب والبنية الجزيئية

مقياس قطبية الرابطة هو عزم ثنائي القطب μ:

μ = ه ل,

أين ه- شحنة الإلكترون، ل- المسافة بين مراكز الشحنات الإيجابية والسلبية.

لحظة ثنائي القطب هي كمية متجهة. يتطابق مفهوما "عزم ثنائي القطب للرابطة" و"عزم ثنائي القطب للجزيء" فقط مع الجزيئات ثنائية الذرة. عزم ثنائي القطب للجزيء يساوي مجموع المتجه لعزوم ثنائي القطب لجميع الروابط. وبالتالي، فإن عزم ثنائي القطب لجزيء متعدد الذرات يعتمد على بنيته.

في جزيء ثاني أكسيد الكربون الخطي، على سبيل المثال، تكون كل روابط C–O قطبية. ومع ذلك، فإن جزيء ثاني أكسيد الكربون يكون بشكل عام غير قطبي، نظرًا لأن العزوم ثنائية القطب للروابط تلغي بعضها البعض (الشكل 5.4). عزم ثنائي القطب لجزيء ثاني أكسيد الكربون هو m = 0.

في جزيء H2O الزاوي، تقع روابط H–O القطبية بزاوية 104.5 درجة. يتم التعبير عن المجموع المتجه لعزوم ثنائي القطب لاثنين من روابط H-O بواسطة قطري متوازي الأضلاع (الشكل 5.4). ونتيجة لذلك، فإن عزم ثنائي القطب لجزيء الماء m لا يساوي الصفر.

أرز. 5.4. لحظات ثنائي القطب لجزيئات CO 2 وH 2 O

5.1.5. تكافؤ العناصر في المركبات ذات الروابط التساهمية

يتم تحديد تكافؤ الذرات من خلال عدد الإلكترونات غير المتزاوجة المشاركة في تكوين أزواج الإلكترون المشتركة مع إلكترونات الذرات الأخرى. بوجود إلكترون واحد غير متزاوج على طبقة الإلكترون الخارجية، تكون ذرات الهالوجين في جزيئات F 2 وHCl وPBr 3 وCCl 4 أحادية التكافؤ. تحتوي عناصر مجموعة الأكسجين الفرعية على إلكترونين غير متزاوجين في الطبقة الخارجية، وبالتالي في مركبات مثل O 2 وH 2 O وH 2 S وSCl 2 تكون ثنائية التكافؤ.

نظرًا لأنه، بالإضافة إلى الروابط التساهمية العادية، يمكن تكوين رابطة في الجزيئات بواسطة آلية المانح والمستقبل، فإن تكافؤ الذرات يعتمد أيضًا على وجود أزواج إلكترون وحيدة ومدارات إلكترون حرة. المقياس الكمي للتكافؤ هو عدد الروابط الكيميائية التي من خلالها ترتبط ذرة معينة بالذرات الأخرى.

كقاعدة عامة، لا يمكن أن يتجاوز الحد الأقصى لتكافؤ العناصر عدد المجموعة التي تقع فيها. الاستثناء هو عناصر المجموعة الفرعية الثانوية للمجموعة الأولى Cu، Ag، Au، التي يكون تكافؤها في المركبات أكبر من واحد. تشمل إلكترونات التكافؤ في المقام الأول إلكترونات الطبقات الخارجية، ومع ذلك، بالنسبة لعناصر المجموعات الفرعية الجانبية، تشارك إلكترونات الطبقات قبل الأخيرة (ما قبل الخارجية) أيضًا في تكوين رابطة كيميائية.

5.1.6. تكافؤ العناصر في الحالات الطبيعية والمثارة

يعتمد تكافؤ معظم العناصر الكيميائية على ما إذا كانت هذه العناصر في حالة طبيعية أو مثارة. التكوين الإلكتروني لذرة Li: 1s 2 2s 1. تحتوي ذرة الليثيوم في المستوى الخارجي على إلكترون واحد غير مزدوج، أي. الليثيوم أحادي التكافؤ. يتطلب الأمر إنفاقًا كبيرًا جدًا من الطاقة يرتبط بانتقال الإلكترون 1s إلى المدار 2p للحصول على الليثيوم ثلاثي التكافؤ. إن استهلاك الطاقة هذا كبير جدًا بحيث لا يتم تعويضه بالطاقة المنطلقة أثناء تكوين الروابط الكيميائية. وفي هذا الصدد، لا توجد مركبات الليثيوم ثلاثي التكافؤ.

تكوين الطبقة الإلكترونية الخارجية لعناصر مجموعة البريليوم الفرعية ns 2. وهذا يعني أنه في الطبقة الإلكترونية الخارجية لهذه العناصر في مدار الخلية ns يوجد إلكترونين لهما دوران متعاكسان. لا تحتوي عناصر مجموعة البريليوم الفرعية على إلكترونات غير متزاوجة، لذا فإن تكافؤها في الحالة الطبيعية يكون صفرًا. في الحالة المثارة، يكون التكوين الإلكتروني لعناصر مجموعة البريليوم الفرعية ns 1 nп 1، أي. تشكل العناصر مركبات تكون فيها ثنائية التكافؤ.

احتمالات التكافؤ لذرة البورون

لنفكر في التكوين الإلكتروني لذرة البورون في الحالة الأرضية: 1s 2 2s 2 2p 1. تحتوي ذرة البورون في الحالة الأرضية على إلكترون واحد غير متزاوج (الشكل 5.5)، أي. إنه أحادي التكافؤ. ومع ذلك، لا يتميز البورون بتكوين مركبات يكون فيها أحادي التكافؤ. عندما يتم إثارة ذرة البورون، ينتقل إلكترون واحد 2s إلى مدار 2p (الشكل 5.5). تحتوي ذرة البورون في الحالة المثارة على ثلاثة إلكترونات غير متزاوجة، ويمكنها تكوين مركبات يكون فيها تكافؤها ثلاثة.

أرز. 5.5. حالات التكافؤ لذرة البورون في الحالات الطبيعية والمثارة

إن الطاقة المنفقة على انتقال الذرة إلى حالة مثارة ضمن مستوى طاقة واحد، كقاعدة عامة، يتم تعويضها أكثر من الطاقة المنبعثة أثناء تكوين روابط إضافية.

نظرًا لوجود مدار حر 2p في ذرة البورون، يمكن للبورون في المركبات أن يشكل رابطة تساهمية رابعة، تعمل كمستقبل لزوج الإلكترون. يوضح الشكل 5.6 كيف يتفاعل جزيء BF مع أيون F، مما يؤدي إلى تكوين أيون – حيث يشكل البورون أربع روابط تساهمية.

أرز. 5.6. آلية المانح والمتقبل لتكوين الرابطة التساهمية الرابعة في ذرة البورون

احتمالات التكافؤ لذرة النيتروجين

دعونا نفكر في التركيب الإلكتروني لذرة النيتروجين (الشكل 5.7).

أرز. 5.7. توزيع الإلكترونات في مدارات ذرة النيتروجين

يتضح من الرسم البياني الموضح أن النيتروجين يحتوي على ثلاثة إلكترونات غير متزاوجة، ويمكنه تكوين ثلاث روابط كيميائية وتكافؤه هو ثلاثة. إن انتقال ذرة النيتروجين إلى حالة مثارة أمر مستحيل، لأن مستوى الطاقة الثاني لا يحتوي على مدارات d. وفي الوقت نفسه، يمكن لذرة النيتروجين أن توفر زوجًا إلكترونيًا وحيدًا من الإلكترونات الخارجية 2s2 لذرة لها مدار حر (مستقبل). ونتيجة لذلك تظهر رابطة كيميائية رابعة لذرة النيتروجين، كما هو الحال مثلا في أيون الأمونيوم (الشكل 5.2). وبالتالي، فإن الحد الأقصى للتساهمية (عدد الروابط التساهمية المتكونة) لذرة النيتروجين هو أربعة. في مركباته، النيتروجين، على عكس العناصر الأخرى من المجموعة الخامسة، لا يمكن أن يكون خماسي التكافؤ.

احتمالات التكافؤ لذرات الفوسفور والكبريت والهالوجين

وبخلاف ذرات النيتروجين والأكسجين والفلور، فإن ذرات الفوسفور والكبريت والكلور الموجودة في الفترة الثالثة تحتوي على خلايا ثلاثية الأبعاد حرة يمكن أن تنتقل إليها الإلكترونات. عندما يتم إثارة ذرة الفسفور (الشكل 5.8)، يكون لديها 5 إلكترونات غير متزاوجة على طبقتها الإلكترونية الخارجية. ونتيجة لذلك، في المركبات، لا يمكن أن تكون ذرة الفسفور ثلاثية فحسب، بل أيضًا خماسية التكافؤ.

أرز. 5.8. توزيع إلكترونات التكافؤ في المدارات لذرة الفوسفور في حالة مثارة

في الحالة المثارة، يُظهر الكبريت، بالإضافة إلى تكافؤ اثنين، تكافؤًا أربعة وستة. في هذه الحالة، يتم إقران إلكترونات 3p و3s بشكل تسلسلي (الشكل 5.9).

أرز. 5.9. احتمالات التكافؤ لذرة الكبريت في حالة مثارة

في الحالة المثارة، بالنسبة لجميع عناصر المجموعة الفرعية الرئيسية للمجموعة V، باستثناء الفلور، من الممكن الاقتران المتسلسل لأول أزواج من الإلكترون p ثم s. ونتيجة لذلك، تصبح هذه العناصر ثلاثية وخماسية وسباعية التكافؤ (الشكل 5.10).

أرز. 5.10. احتمالات التكافؤ لذرات الكلور والبروم واليود في حالة مثارة

5.1.7. طول الرابطة التساهمية وطاقتها واتجاهها

تتشكل الروابط التساهمية عادة بين الذرات اللافلزية. الخصائص الرئيسية للرابطة التساهمية هي الطول والطاقة والاتجاه.

طول الرابطة التساهمية

طول الرابطة هو المسافة بين نوى الذرات المكونة لهذه الرابطة. يتم تحديده بالطرق الفيزيائية التجريبية. يمكن تقدير طول الرابطة باستخدام قاعدة الجمع، والتي بموجبها يكون طول الرابطة في الجزيء AB يساوي تقريبًا نصف مجموع أطوال الرابطة في الجزيئات A 2 و B 2:

.

من الأعلى إلى الأسفل على طول المجموعات الفرعية للنظام الدوري للعناصر، يزداد طول الرابطة الكيميائية، حيث يزداد نصف قطر الذرات في هذا الاتجاه (الجدول 5.1). كلما زاد عدد الروابط قل طولها.

الجدول 5.1.

طول بعض الروابط الكيميائية

الرابطة الكيميائية	طول الرابط، مساء	الرابطة الكيميائية	طول الرابط، مساء
		نسخة

طاقة الاتصالات

مقياس قوة الرابطة هو طاقة الرابطة. طاقة الاتصالاتتحددها الطاقة اللازمة لكسر الرابطة وإزالة الذرات المكونة لتلك الرابطة إلى مسافة كبيرة لا نهائية من بعضها البعض. الرابطة التساهمية قوية جدًا. تتراوح طاقتها من عدة عشرات إلى عدة مئات من كيلوجول / مول. بالنسبة لجزيء IСl 3، على سبيل المثال، يكون Ebond هو ≈40، وبالنسبة لجزيئات N 2 وCO فإن Ebond هو ≈1000 كيلوجول/مول.

من أعلى إلى أسفل على طول المجموعات الفرعية للنظام الدوري للعناصر، تنخفض طاقة الرابطة الكيميائية، حيث يزداد طول الرابطة في هذا الاتجاه (الجدول 5.1). ومع زيادة تعدد الروابط، تزداد طاقتها (الجدول 5.2).

الجدول 5.2.

طاقات بعض الروابط الكيميائية

الرابطة الكيميائية	طاقة الاتصالات,	الرابطة الكيميائية	طاقة الاتصالات,
		نسخة

تشبع واتجاه الروابط التساهمية

أهم خصائص الرابطة التساهمية هي تشبعها واتجاهها. يمكن تعريف التشبع على أنه قدرة الذرات على تكوين عدد محدود من الروابط التساهمية. وبالتالي، يمكن لذرة الكربون أن تشكل أربع روابط تساهمية فقط، ويمكن لذرة الأكسجين أن تشكل اثنتين. الحد الأقصى لعدد الروابط التساهمية العادية التي يمكن للذرة تكوينها (باستثناء الروابط التي تشكلها آلية المانح والمستقبل) يساوي عدد الإلكترونات غير المتزاوجة.

الروابط التساهمية لها اتجاه مكاني، حيث أن تداخل المدارات أثناء تكوين رابطة واحدة يحدث على طول الخط الذي يربط نوى الذرات. يحدد الترتيب المكاني للمدارات الإلكترونية للجزيء شكله الهندسي. تسمى الزوايا بين الروابط الكيميائية زوايا الرابطة.

إن تشبع واتجاه الرابطة التساهمية يميز هذه الرابطة عن الرابطة الأيونية، والتي، على عكس الرابطة التساهمية، غير مشبعة وغير اتجاهية.

التركيب المكاني لجزيئات H 2 O و NH 3

دعونا نفكر في اتجاه الرابطة التساهمية باستخدام مثال جزيئات H 2 O وNH 3.

يتكون جزيء H 2 O من ذرة أكسجين وذرتين هيدروجين. تحتوي ذرة الأكسجين على إلكترونين غير متزاوجين، يشغلان مدارين يقعان بزوايا قائمة لبعضهما البعض. تحتوي ذرات الهيدروجين على إلكترونات غير متزاوجة 1s. يجب أن تكون الزاوية بين الروابط التي تشكلها إلكترونات p قريبة من الزاوية بين مدارات إلكترونات p. ولكن تجريبيا وجد أن الزاوية بين روابط O-H في جزيء الماء هي 104.50. يمكن تفسير الزيادة في الزاوية مقارنة بزاوية 90 درجة بواسطة قوى التنافر التي تعمل بين ذرات الهيدروجين، الشكل 1. 5.11. وبالتالي، فإن جزيء H 2 O له شكل زاوي.

تشارك ثلاثة إلكترونات p غير متزاوجة من ذرة النيتروجين، والتي تقع مداراتها في ثلاثة اتجاهات متعامدة بشكل متبادل، في تكوين جزيء NH 3. ولذلك، يجب أن تكون روابط N-H الثلاثة موجودة بزوايا لبعضها البعض قريبة من 90 درجة (الشكل 5.11). القيمة التجريبية للزاوية بين الروابط في جزيء NH 3 هي 107.3 درجة. ويعود الفرق بين الزوايا بين الروابط والقيم النظرية، كما في حالة جزيء الماء، إلى التنافر المتبادل بين ذرات الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، فإن المخططات المقدمة لا تأخذ في الاعتبار إمكانية مشاركة إلكترونين في المدارات 2s في تكوين روابط كيميائية.

أرز. 5.11. تداخل المدارات الإلكترونية أثناء تكوين الروابط الكيميائية في جزيئات H2O(a) وNH3(b)

دعونا نفكر في تكوين جزيء BeC1 2. تحتوي ذرة البريليوم في الحالة المثارة على إلكترونين غير متزاوجين: 2s و2p. يمكن الافتراض أن ذرة البريليوم يجب أن تشكل رابطتين: رابطة واحدة مكونة من إلكترون s ورابطة واحدة مكونة من إلكترون p. يجب أن يكون لهذه الروابط طاقات مختلفة وأطوال مختلفة. يجب ألا يكون جزيء BeCl 2 في هذه الحالة خطيًا، بل زاويًا. ومع ذلك، تظهر التجربة أن جزيء BeCl 2 له بنية خطية وأن كلا الروابط الكيميائية فيه متكافئة. ويلاحظ موقف مماثل عند النظر في بنية جزيئات BCl 3 و CCl 4 - جميع الروابط في هذه الجزيئات متكافئة. يحتوي جزيء BC1 3 على بنية مسطحة، بينما يحتوي جزيء CC1 4 على بنية رباعية السطوح.

لشرح بنية الجزيئات مثل BeCl 2 وBCl 3 وCCl 4، بولينج وسلاتر(الولايات المتحدة الأمريكية) قدمت مفهوم تهجين المدارات الذرية. واقترحوا استبدال العديد من المدارات الذرية، التي لا تختلف كثيرًا في طاقتها، بنفس العدد من المدارات المكافئة، والتي تسمى المدارات الهجينة. تتكون هذه المدارات الهجينة من مدارات ذرية نتيجة لتركيبها الخطي.

وفقًا لـ L. Pauling، عندما تتشكل الروابط الكيميائية بواسطة ذرة تحتوي على إلكترونات من أنواع مختلفة في طبقة واحدة، وبالتالي لا تختلف كثيرًا في الطاقة (على سبيل المثال، s وp)، فمن الممكن تغيير تكوين مدارات أنواع مختلفة، حيث يحدث توافقها في الشكل والطاقة. ونتيجة لذلك، تتشكل مدارات هجينة ذات شكل غير متماثل ومستطيلة للغاية على جانب واحد من النواة. ومن المهم التأكيد على أن نموذج التهجين يستخدم عندما تشارك الإلكترونات من أنواع مختلفة، على سبيل المثال s وp، في تكوين الروابط.

5.1.8.2. أنواع مختلفة من التهجين المداري الذري

س التهجين

تهجين واحد س- و واحد ر- المدارات ( sp- التهجين)ويتحقق، على سبيل المثال، أثناء تكوين كلوريد البريليوم. كما هو موضح أعلاه، في الحالة المثارة، تحتوي ذرة Be على إلكترونين غير متزاوجين، أحدهما يشغل المدار 2s، والآخر يشغل المدار 2p. عندما تتشكل رابطة كيميائية، يتحول هذين المدارين المختلفين إلى مدارين هجينين متماثلين، موجهين بزاوية 180 درجة لبعضهما البعض (الشكل 5.12). يتوافق الترتيب الخطي لمدارين هجينين مع الحد الأدنى من تنافرهما عن بعضهما البعض. ونتيجة لذلك، فإن جزيء BeCl 2 له بنية خطية - حيث تقع الذرات الثلاث على نفس الخط.

أرز. 5.12. رسم تخطيطي للتداخل المداري للإلكترون أثناء تكوين جزيء BeCl 2

هيكل جزيء الأسيتيلين. روابط سيجما وبي

دعونا نفكر في رسم تخطيطي لتداخل المدارات الإلكترونية أثناء تكوين جزيء الأسيتيلين. في جزيء الأسيتيلين، تكون كل ذرة كربون في حالة هجينة sp. يوجد مداران هجينان بزاوية 1800 درجة لبعضهما البعض. فهي تشكل رابطة σ واحدة بين ذرات الكربون ورابطتين σ مع ذرات الهيدروجين (الشكل 5.13).

أرز. 5.13. مخطط تكوين روابط s في جزيء الأسيتيلين

الرابطة σ هي رابطة تتشكل نتيجة تداخل مدارات الإلكترون على طول الخط الذي يربط نوى الذرات.

تحتوي كل ذرة كربون في جزيء الأسيتيلين على إلكترونين p إضافيين، لا يشاركان في تكوين الروابط σ. توجد السحب الإلكترونية لهذه الإلكترونات في مستويات متعامدة بشكل متبادل، وتشكل، متداخلة مع بعضها البعض، رابطتين إضافيتين بين ذرات الكربون بسبب التداخل الجانبي للذرات غير الهجينة ر-السحب (الشكل 5.14).

الرابطة π هي رابطة كيميائية تساهمية تتشكل نتيجة لزيادة كثافة الإلكترون على جانبي الخط الذي يربط نواة الذرات.

أرز. 5.14. مخطط تكوين الروابط σ - و π - في جزيء الأسيتيلين.

وهكذا، في جزيء الأسيتيلين، يتم تشكيل رابطة ثلاثية بين ذرات الكربون، والتي تتكون من رابطة σ واحدة واثنين من الروابط π؛ σ - الروابط أقوى من روابط π .

تهجين sp2

يمكن تفسير بنية جزيء BCl 3 من حيث س 2- التهجين. تحتوي ذرة البورون في حالة مثارة على طبقة الإلكترون الخارجية على إلكترون واحد وإلكترونين p، أي. ثلاثة إلكترونات غير متزاوجة. يمكن تحويل هذه السحب الإلكترونية الثلاثة إلى ثلاثة مدارات هجينة مكافئة. يتوافق الحد الأدنى للتنافر بين ثلاثة مدارات هجينة من بعضها البعض مع موقعها في نفس المستوى بزاوية 120 درجة لبعضها البعض (الشكل 5.15). وبالتالي، فإن جزيء BCl3 له شكل مسطح.

أرز. 5.15. البنية المسطحة لجزيء BCl3

س 3 - التهجين

يمكن تحويل مدارات التكافؤ لذرة الكربون (s, п x, п y, п z) إلى أربعة مدارات هجينة مكافئة، والتي تقع في الفضاء بزاوية 109.5 درجة لبعضها البعض وموجهة نحو رؤوس رباعي السطوح ، في وسطها نواة ذرة الكربون (الشكل 5.16).

أرز. 5.16. هيكل رباعي السطوح لجزيء الميثان

5.1.8.3. التهجين الذي يتضمن أزواج الإلكترون الوحيدة

يمكن استخدام نموذج التهجين لشرح بنية الجزيئات التي تحتوي أيضًا، بالإضافة إلى الجزيئات الرابطة، على أزواج وحيدة من الإلكترونات. في جزيئات الماء والأمونيا، إجمالي عدد أزواج الإلكترونات للذرة المركزية (O وN) هو أربعة. وفي الوقت نفسه، يحتوي جزيء الماء على اثنين، بينما يحتوي جزيء الأمونيا على زوج وحيد من الإلكترونات. يمكن تفسير تكوين الروابط الكيميائية في هذه الجزيئات بافتراض أن الأزواج الوحيدة من الإلكترونات يمكنها أيضًا ملء المدارات الهجينة. تشغل أزواج الإلكترونات المنفردة مساحة أكبر بكثير في الفضاء من تلك المرتبطة. ونتيجة للتنافر الذي يحدث بين أزواج الإلكترونات المنفردة والمترابطة، تتناقص زوايا الرابطة في جزيئات الماء والأمونيا، والتي تصبح أقل من 109.5 درجة.

أرز. 5.17. sp 3 – تهجين يتضمن أزواج إلكترون وحيدة في جزيئات H 2 O (A) وNH 3 (B)

5.1.8.4. تحديد نوع التهجين وتحديد بنية الجزيئات

لتحديد نوع التهجين، وبالتالي بنية الجزيئات، يجب استخدام القواعد التالية.

1. يتم تحديد نوع تهجين الذرة المركزية التي لا تحتوي على أزواج وحيدة من الإلكترونات من خلال عدد روابط سيجما. إذا كان هناك رابطتان من هذا القبيل، يحدث تهجين sp، وثلاثة - sp 2 - تهجين، وأربعة - sp 3 - تهجين. أزواج الإلكترون المنفردة (في غياب الروابط التي تشكلها آلية المانح والمستقبل) غائبة في الجزيئات التي تتكون من ذرات البريليوم والبورون والكربون والسيليكون، أي. في عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية II - IV.

2. إذا كانت الذرة المركزية تحتوي على أزواج إلكترونات وحيدة، فإن عدد المدارات الهجينة ونوع التهجين يتحدد بمجموع عدد روابط سيجما وعدد أزواج الإلكترونات المنفردة. يحدث التهجين الذي يشمل أزواج الإلكترون الوحيدة في الجزيئات التي تتكون من ذرات النيتروجين والفوسفور والأكسجين والكبريت، أي. عناصر المجموعات الفرعية الرئيسية للمجموعتين الخامسة والسادسة.

3. يتم تحديد الشكل الهندسي للجزيئات حسب نوع تهجين الذرة المركزية (الجدول 5.3).

الجدول 5.3.

زوايا الرابطة، الشكل الهندسي للجزيئات حسب عدد المدارات الهجينة ونوع تهجين الذرة المركزية

5.2. الرابطة الأيونية

يحدث الترابط الأيوني من خلال الجذب الكهروستاتيكي بين الأيونات المشحونة بشكل معاكس. وتتكون هذه الأيونات نتيجة انتقال الإلكترونات من ذرة إلى أخرى. تتشكل الرابطة الأيونية بين الذرات التي لها اختلافات كبيرة في السالبية الكهربية (عادة أكبر من 1.7 على مقياس بولينج)، على سبيل المثال، بين ذرات الفلز القلوي وذرات الهالوجين.

دعونا نفكر في حدوث الرابطة الأيونية باستخدام مثال تكوين NaCl. ومن الصيغ الإلكترونية للذرات Na 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 و Cl 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 5 يتضح أنه لإكمال المستوى الخارجي فإنه من الأسهل لذرة الصوديوم أن تتخلى عن إلكترون واحد من إضافة سبعة، ومن الأسهل على ذرة الكلور أن تضيف واحدًا بدلاً من التخلص من سبعة. في التفاعلات الكيميائية، تتخلى ذرة الصوديوم عن إلكترون واحد، وتأخذه ذرة الكلور. ونتيجة لذلك، تتحول الأغلفة الإلكترونية لذرات الصوديوم والكلور إلى أغلفة إلكترونية مستقرة من الغازات النبيلة (التكوين الإلكتروني لكاتيون الصوديوم هو Na + 1s 2 2s 2 2p 6، والتكوين الإلكتروني لأنيون الكلور Cl – - 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6). يؤدي التفاعل الكهروستاتيكي للأيونات إلى تكوين جزيء NaCl.

الخصائص الأساسية للروابط الأيونية وخصائص المركبات الأيونية

1. الرابطة الأيونية هي رابطة كيميائية قوية. تتراوح طاقة هذه الرابطة بين 300 و 700 كيلوجول/مول.

2. على عكس الرابطة التساهمية، الرابطة الأيونية هي غير موجهلأن الأيون يمكنه جذب الأيونات ذات الإشارة المعاكسة لنفسه في أي اتجاه.

3. على عكس الرابطة التساهمية، الرابطة الأيونية هي غير مشبعةلأن تفاعل الأيونات ذات الإشارة المعاكسة لا يؤدي إلى تعويض متبادل كامل لمجالات قوتها.

4. أثناء تكوين الجزيئات ذات الرابطة الأيونية، لا يحدث نقل كامل للإلكترونات، لذلك لا توجد روابط أيونية بنسبة مائة بالمائة في الطبيعة. في جزيء NaCl، تكون الرابطة الكيميائية أيونية بنسبة 80% فقط.

5. المركبات ذات الروابط الأيونية هي مواد صلبة بلورية لها درجات انصهار وغليان عالية.

6. معظم المركبات الأيونية قابلة للذوبان في الماء. تقوم محاليل وذوبان المركبات الأيونية بتوصيل التيار الكهربائي.

5.3. اتصال معدني

تحتوي ذرات المعدن في مستوى الطاقة الخارجي على عدد صغير من إلكترونات التكافؤ. نظرًا لأن طاقة التأين لذرات المعدن منخفضة، فإن إلكترونات التكافؤ يتم الاحتفاظ بها بشكل ضعيف في هذه الذرات. ونتيجة لذلك، تظهر الأيونات الموجبة الشحنة والإلكترونات الحرة في الشبكة البلورية للمعادن. في هذه الحالة، توجد الكاتيونات المعدنية في عقد شبكتها البلورية، وتتحرك الإلكترونات بحرية في مجال المراكز الإيجابية لتشكل ما يسمى "غاز الإلكترون". يؤدي وجود إلكترون سالب الشحنة بين كاتيونين إلى تفاعل كل كاتيون مع هذا الإلكترون. وبالتالي، فإن الترابط المعدني هو الترابط بين الأيونات الموجبة في بلورات المعادن، والذي يحدث من خلال جذب الإلكترونات التي تتحرك بحرية في جميع أنحاء البلورة.

وبما أن إلكترونات التكافؤ في المعدن موزعة بالتساوي في جميع أنحاء البلورة، فإن الرابطة المعدنية، مثل الرابطة الأيونية، هي رابطة غير اتجاهية. على عكس الرابطة التساهمية، الرابطة المعدنية هي رابطة غير مشبعة. من الرابطة التساهمية اتصال معدنيكما أنها تختلف في المتانة. طاقة الرابطة المعدنية أقل بحوالي ثلاث إلى أربع مرات من طاقة الرابطة التساهمية.

بسبب الحركة العالية لغاز الإلكترون، تتميز المعادن بالتوصيل الكهربائي والحراري العالي.

5.4. رابطة الهيدروجين

في جزيئات المركبات HF، H 2 O، NH 3، توجد روابط هيدروجينية مع عنصر قوي السالبية الكهربية (H–F، H–O، H–N). بين جزيئات هذه المركبات يمكن أن تتشكل الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات. في بعض الجزيئات العضوية التي تحتوي على روابط H–O، H–N، روابط هيدروجينية داخل الجزيئات.

آلية تكوين رابطة الهيدروجين هي جزئيًا كهروستاتيكية، وجزئيًا مانح ومتقبل بطبيعتها. وفي هذه الحالة يكون زوج الإلكترون المتبرع هو ذرة عنصر سالب بقوة كهربية (F، O، N)، والمستقبل هو ذرات الهيدروجين المتصلة بهذه الذرات. مثل الروابط التساهمية، تتميز الروابط الهيدروجينية بوجود ركزفي الفضاء و التشبع.

يُشار عادةً إلى الروابط الهيدروجينية بالنقاط: H ··· و. كلما كانت الرابطة الهيدروجينية أقوى، زادت السالبية الكهربية للذرة الشريكة وصغر حجمها. وهي مميزة في المقام الأول لمركبات الفلور، وكذلك الأكسجين، وبدرجة أقل النيتروجين، وبدرجة أقل الكلور والكبريت. تتغير طاقة رابطة الهيدروجين أيضًا وفقًا لذلك (الجدول 5.4).

الجدول 5.4.

متوسط ​​قيم طاقات الروابط الهيدروجينية

الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات وداخل الجزيئات

بفضل الروابط الهيدروجينية، تتحد الجزيئات لتشكل جزيئات ثنائية وروابط أكثر تعقيدًا. على سبيل المثال، يمكن تمثيل تكوين ثنائي حمض الفورميك من خلال الرسم البياني التالي (الشكل 5.18).

أرز. 5.18. تكوين روابط هيدروجينية بين الجزيئات في حمض الفورميك

يمكن أن تظهر سلاسل طويلة من (H 2 O) n في الماء (الشكل 5.19).

أرز. 5.19. تكوين سلسلة من الروابط في الماء السائل بسبب الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات

يمكن لكل جزيء H2O أن يشكل أربع روابط هيدروجينية، لكن جزيء HF يمكن أن يشكل اثنتين فقط.

يمكن أن تحدث الروابط الهيدروجينية بين الجزيئات المختلفة (الرابطة الهيدروجينية بين الجزيئات) وداخل الجزيء (الرابطة الهيدروجينية داخل الجزيئات). يتم عرض أمثلة على تكوين الروابط الجزيئية لبعض المواد العضوية في الشكل. 5.20.

أرز. 5.20. تكوين روابط هيدروجينية داخل الجزيئات في جزيئات المركبات العضوية المختلفة

تأثير الروابط الهيدروجينية على خواص المواد

المؤشر الأكثر ملاءمة لوجود روابط هيدروجينية بين الجزيئات هو نقطة غليان المادة. يتم تفسير نقطة غليان الماء الأعلى (100 درجة مئوية مقارنة بمركبات الهيدروجين لعناصر مجموعة الأكسجين الفرعية (H 2 S، H 2 Se، H 2 Te) بوجود روابط هيدروجينية: يجب إنفاق طاقة إضافية لتدمير الجزيئات الروابط الهيدروجينية في الماء.

يمكن أن يؤثر الارتباط الهيدروجيني بشكل كبير على بنية المواد وخصائصها. يؤدي وجود روابط هيدروجينية بين الجزيئات إلى زيادة درجات انصهار وغليان المواد. يؤدي وجود رابطة هيدروجينية داخل الجزيئات إلى طي جزيء الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) في حلزون مزدوج في الماء.

تلعب الروابط الهيدروجينية أيضًا دورًا مهمًا في عمليات الذوبان، حيث تعتمد القابلية للذوبان أيضًا على قدرة المركب على تكوين روابط هيدروجينية مع المذيب. ونتيجة لذلك، فإن المواد التي تحتوي على مجموعات OH مثل السكر والجلوكوز والكحولات والأحماض الكربوكسيلية تكون، كقاعدة عامة، قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء.

5.5. أنواع الشبكات الكريستالية

عادة ما يكون للمواد الصلبة بنية بلورية. تقع الجسيمات التي تشكل البلورات (الذرات أو الأيونات أو الجزيئات) في نقاط محددة بدقة في الفضاء، وتشكل شبكة بلورية. تتكون الشبكة البلورية من خلايا أولية تحتفظ بالخصائص الهيكلية المميزة لشبكة معينة. تسمى النقاط التي تقع فيها الجزيئات العقد شعرية الكريستال. اعتمادا على نوع الجزيئات الموجودة في مواقع الشبكة وعلى طبيعة الاتصال بينها، يتم تمييز 4 أنواع من الشبكات البلورية.

5.5.1. شعرية بلورية ذرية

توجد في عقد الشبكات البلورية الذرية ذرات متصلة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية. المواد التي لها شبكة ذرية تشمل الماس والسيليكون والكربيدات ومبيدات السيليكات وما إلى ذلك. في بنية البلورة الذرية، من المستحيل عزل الجزيئات الفردية، وتعتبر البلورة بأكملها بمثابة جزيء عملاق واحد. يظهر هيكل الماس في الشكل. 5.21. يتكون الألماس من ذرات الكربون، ترتبط كل ذرة منها بأربع ذرات مجاورة. نظرًا لحقيقة أن الروابط التساهمية قوية، فإن جميع المواد ذات الشبكات الذرية تكون حرارية وصلبة ومنخفضة التطاير. فهي قابلة للذوبان قليلا في الماء.

أرز. 5.21. شعرية الكريستال الماس

5.5.2. الشبكة البلورية الجزيئية

توجد في عقد الشبكات البلورية الجزيئية جزيئات متصلة ببعضها البعض بواسطة قوى جزيئية ضعيفة. لذلك، فإن المواد ذات الشبكة الجزيئية لها صلابة منخفضة، فهي قابلة للانصهار، وتتميز بتطاير كبير، وقابلة للذوبان بشكل طفيف في الماء، ومحاليلها، كقاعدة عامة، لا تقوم بتوصيل التيار الكهربائي. هناك الكثير من المواد ذات الشبكة البلورية الجزيئية المعروفة. هذه هي الهيدروجين الصلب والكلور وأول أكسيد الكربون (IV) وغيرها من المواد التي تكون في حالة غازية في درجات الحرارة العادية. تحتوي معظم المركبات العضوية البلورية على شبكة جزيئية.

5.5.3. شعرية الكريستال الأيونية

تسمى الشبكات البلورية التي تحتوي على الأيونات في عقدها أيوني. وتتكون من مواد ذات روابط أيونية، مثل هاليدات الفلزات القلوية. في البلورات الأيونية، لا يمكن التمييز بين الجزيئات الفردية، ويمكن اعتبار البلورة بأكملها بمثابة جزيء كبير واحد. الروابط بين الأيونات قوية، وبالتالي فإن المواد ذات الشبكة الأيونية لها تقلبات منخفضة ونقاط انصهار وغليان عالية. تظهر الشبكة البلورية لكلوريد الصوديوم في الشكل. 5.22.

أرز. 5.22. شعرية كريستال من كلوريد الصوديوم

في هذا الشكل، الكرات الفاتحة هي أيونات Na +، والكرات الداكنة هي أيونات Cl. على اليسار في الشكل. يوضح الشكل 5.22 خلية الوحدة الخاصة بـ NaCl.

5.5.4. شبكة كريستال معدنية

تشكل المعادن في الحالة الصلبة شبكات بلورية معدنية. تحتوي مواقع هذه الشبكات على أيونات معدنية موجبة، وتتحرك إلكترونات التكافؤ بينها بحرية. تجذب الإلكترونات الكاتيونات كهربائيًا، مما يمنح الشبكة المعدنية الاستقرار. يحدد هذا الهيكل الشبكي الموصلية الحرارية العالية والتوصيل الكهربائي واللدونة للمعادن - أثناء التشوه الميكانيكي لا يوجد كسر للروابط وتدمير البلورة، حيث يبدو أن الأيونات التي تتكون منها تطفو في سحابة من غاز الإلكترون. في التين. ويبين الشكل 5.23 شبكة بلورات الصوديوم.

أرز. 5.23. شعرية كريستال الصوديوم

محاضرة للمعلمين

يمكن تعريف الرابطة الكيميائية (المشار إليها فيما بعد بالرابطة) على أنها تفاعل ذرتين أو أكثر، ونتيجة لذلك يتم تشكيل نظام مجهري متعدد الذرات مستقر كيميائيًا (جزيء، بلوري، معقد، وما إلى ذلك).

يحتل مبدأ الترابط مكانة مركزية في الكيمياء الحديثة، حيث أن الكيمياء في حد ذاتها تبدأ حيث تنتهي الذرة المعزولة ويبدأ الجزيء. في جوهرها، يتم تحديد جميع خصائص المواد من خلال خصائص الروابط فيها. والفرق الرئيسي بين الرابطة الكيميائية والأنواع الأخرى من التفاعلات بين الذرات هو أن تكوينها يتحدد بالتغير في حالة الإلكترونات في الجزيء مقارنة بالذرات الأصلية.

يجب أن توفر نظرية الاتصال إجابات لعدد من الأسئلة. لماذا تتشكل الجزيئات؟ لماذا تتفاعل بعض الذرات بينما لا تتفاعل أخرى؟ لماذا تتجمع الذرات بنسب معينة؟ لماذا يتم ترتيب الذرات بطريقة معينة في الفضاء؟ وأخيرًا، من الضروري حساب طاقة الرابطة وطولها وخصائصها الكمية الأخرى. ينبغي اعتبار توافق المفاهيم النظرية مع البيانات التجريبية معيارًا لحقيقة النظرية.

هناك طريقتان رئيسيتان لوصف التواصل تسمحان لك بالإجابة على الأسئلة المطروحة. هذه هي طرق روابط التكافؤ (BC) والمدارات الجزيئية (MO). الأول هو أكثر بصرية وبسيطة. والثاني أكثر صرامة وعالمية. ونظرًا لمزيد من الوضوح، سيكون التركيز هنا على طريقة BC.

تسمح لنا ميكانيكا الكم بوصف الاتصال بناءً على القوانين الأكثر عمومية. على الرغم من وجود خمسة أنواع من الروابط (التساهمية، والأيونية، والمعدنية، والهيدروجينية، وروابط التفاعل بين الجزيئات)، إلا أن الرابطة موحدة بطبيعتها، كما أن الاختلافات بين أنواعها نسبية. جوهر التواصل هو في تفاعل كولوم، في وحدة الأضداد - الجذب والتنافر. إن تقسيم الاتصال إلى أنواع والاختلاف في طرق وصفه لا يشير إلى تنوع الاتصال، بل إلى قلة المعرفة به في المرحلة الحالية من تطور العلم.

ستغطي هذه المحاضرة موضوعات مثل طاقة الروابط الكيميائية، النموذج الميكانيكي الكمي للروابط التساهمية، آليات التبادل والمتلقي والمانح لتكوين الروابط التساهمية، الإثارة الذرية، تعدد الروابط، تهجين المدارات الذرية، السالبية الكهربية للعناصر وقطبية الروابط التساهمية، المفهوم. الطريقة المدارية الجزيئية، والترابط الكيميائي في البلورات.

طاقة الروابط الكيميائية

وفقا لمبدأ الطاقة الأقل، يجب أن تنخفض الطاقة الداخلية للجزيء مقارنة بمجموع الطاقات الداخلية للذرات التي تشكله. تشمل الطاقة الداخلية للجزيء مجموع طاقات تفاعل كل إلكترون مع كل نواة، وكل إلكترون مع كل إلكترون آخر، وكل نواة مع كل نواة أخرى. يجب أن يسود الجذب على النفور.

أهم ما يميز الرابطة هو الطاقة التي تحدد قوتها. يمكن أن يكون مقياس قوة الرابطة هو مقدار الطاقة المستهلكة في كسرها (طاقة تفكك الرابطة) والقيمة التي، عند جمعها على جميع الروابط، تعطي طاقة تكوين جزيء من الذرات الأولية. إن طاقة كسر الرابطة تكون دائمًا إيجابية. طاقة تكوين الرابطة هي نفسها في الحجم، ولكن لها إشارة سلبية.

بالنسبة للجزيء ثنائي الذرة، تكون طاقة الارتباط مساوية عدديًا لطاقة تفكك الجزيء إلى ذرات وطاقة تكوين الجزيء من الذرات. على سبيل المثال، طاقة الربط في جزيء HBr تساوي كمية الطاقة المنطلقة في العملية H + Br = HBr. من الواضح أن طاقة الارتباط لـ HBr أكبر من كمية الطاقة المنطلقة أثناء تكوين HBr من الهيدروجين الجزيئي الغازي والبروم السائل:

1/2Н 2 (ز.) + 1/2Вr 2 (ل.) = НBr (ز.)،

على قيمة الطاقة لتبخر 1/2 مول Br 2 وعلى قيمة الطاقة لتحلل 1/2 مول H 2 و1/2 مول Br 2 إلى ذرات حرة.

نموذج ميكانيكا الكم للرابطة التساهمية باستخدام طريقة رابطة التكافؤ باستخدام مثال جزيء الهيدروجين

في عام 1927، تم حل معادلة شرودنغر لجزيء الهيدروجين من قبل الفيزيائيين الألمان دبليو هيتلر وإف لندن. وكانت هذه أول محاولة ناجحة لتطبيق ميكانيكا الكم لحل مشاكل الاتصال. لقد وضع عملهم الأسس لطريقة روابط التكافؤ، أو مخططات التكافؤ (VS).

يمكن عرض نتائج الحساب بيانيا في شكل اعتماد قوى التفاعل بين الذرات (الشكل 1، أ) وطاقة النظام (الشكل 1، ب) على المسافة بين نوى ذرات الهيدروجين. سنضع نواة إحدى ذرات الهيدروجين عند أصل الإحداثيات، ونقرب نواة الثانية من نواة ذرة الهيدروجين الأولى على طول محور الإحداثيات. إذا كان دوران الإلكترون غير متوازي، فإن قوى التجاذب (انظر الشكل 1، أ، المنحنى I) والقوى التنافرية (المنحنى II) ستزداد. يتم تمثيل نتيجة هذه القوى بالمنحنى III. في البداية، تسود قوى الجذب، ثم قوى التنافر. عندما تصبح المسافة بين النوى تساوي r 0 = 0.074 نانومتر، تتم موازنة قوة التجاذب مع القوة التنافرية. يتوافق توازن القوى مع الحد الأدنى من طاقة النظام (انظر الشكل 1، ب، المنحنى IV)، وبالتالي الحالة الأكثر استقرارًا. يمثل عمق "البئر المحتملة" طاقة الرابطة E 0 H – H في جزيء H 2 عند الصفر المطلق. هو 458 كيلوجول / مول. ومع ذلك، في درجات الحرارة الحقيقية، يتطلب كسر الروابط طاقة أقل قليلًا E H–H، والتي عند 298 كلفن (25 درجة مئوية) تساوي 435 كيلوجول/مول. الفرق بين هذه الطاقات في جزيء H2 هو طاقة اهتزازات ذرات الهيدروجين (E Coll = E0 H–H – E H–H = 458 – 435 = 23 كيلوجول/مول).

أرز. 1. اعتماد قوى التفاعل بين الذرات (أ) وطاقة النظام (ب)
على المسافة بين نوى الذرات في جزيء H2

عندما تقترب ذرتان هيدروجين تحتويان على إلكترونات ذات دوران متوازي من بعضها البعض، فإن طاقة النظام تزداد باستمرار (انظر الشكل 1، ب، المنحنى V) ولا تتشكل رابطة.

وهكذا، قدمت الحسابات الميكانيكية الكمومية تفسيرا كميا للاتصال. إذا كان لزوج من الإلكترونات دوران معاكس، فإن الإلكترونات تتحرك في مجال النواتين. تظهر بين النوى منطقة ذات كثافة عالية من السحابة الإلكترونية - وهي شحنة سالبة زائدة تجذب النوى المشحونة بشكل إيجابي. من الحساب الميكانيكي الكمي اتبع الأحكام التي تشكل أساس طريقة VS:

1. سبب الاتصال هو التفاعل الكهروستاتيكي بين النوى والإلكترونات.
2. تتكون الرابطة من زوج من الإلكترونات يدور بشكل عكسي.
3. تشبع السندات يرجع إلى تكوين أزواج الإلكترون.
4. تتناسب قوة الاتصال مع درجة تداخل السحب الإلكترونية.
5. يرجع اتجاه الاتصال إلى تداخل السحب الإلكترونية في المنطقة ذات الكثافة الإلكترونية القصوى.

آلية تبادل تكوين الرابطة التساهمية باستخدام طريقة BC. الاتجاهية وتشبع الروابط التساهمية

أحد أهم مفاهيم طريقة BC هو التكافؤ. يتم تحديد القيمة العددية للتكافؤ في طريقة BC من خلال عدد الروابط التساهمية التي تشكلها الذرة مع الذرات الأخرى.

تسمى الآلية التي يتم النظر فيها لجزيء H2 لتشكيل رابطة بواسطة زوج من الإلكترونات ذات الدوران المضاد المتوازي، والتي كانت تنتمي إلى ذرات مختلفة قبل تكوين الرابطة، بالتبادل. إذا تم أخذ آلية التبادل فقط في الاعتبار، فسيتم تحديد تكافؤ الذرة بعدد إلكتروناتها غير المتزاوجة.

بالنسبة للجزيئات الأكثر تعقيدًا من H2، تظل مبادئ الحساب دون تغيير. يحدث تكوين الرابطة نتيجة لتفاعل زوج من الإلكترونات مع دوران متعاكس، ولكن مع وظائف موجية لها نفس الإشارة، والتي يتم جمعها. والنتيجة هي زيادة كثافة الإلكترون في منطقة السحب الإلكترونية المتداخلة وتقلص النوى. دعونا نلقي نظرة على الأمثلة.

في جزيء الفلور، تتشكل الرابطة F2 بواسطة مدارات 2p من ذرات الفلور:

أعلى كثافة للسحابة الإلكترونية تقع بالقرب من المدار 2p في اتجاه محور التماثل. إذا كانت الإلكترونات غير المتزاوجة لذرات الفلور موجودة في مدارات 2p x، فإن الرابطة تحدث في اتجاه المحور x (الشكل 2). تحتوي المدارات 2p y و2p z على أزواج وحيدة من الإلكترونات التي لا تشارك في تكوين الروابط (مظللة في الشكل 2). في ما يلي لن نصور مثل هذه المدارات.

أرز. 2. تكوين جزيء F2

في جزيء فلوريد الهيدروجين HF، تتشكل الرابطة بواسطة المدار 1s لذرة الهيدروجين والمدار 2p x لذرة الفلور:

يتم تحديد اتجاه الرابطة في هذا الجزيء من خلال اتجاه المدار 2px لذرة الفلور (الشكل 3). يحدث التداخل في اتجاه محور التماثل x. أي خيار تداخل آخر يكون أقل تفضيلاً من حيث الطاقة.

أرز. 3. تكوين جزيء HF

تتميز أيضًا مدارات d و f الأكثر تعقيدًا باتجاهات كثافة الإلكترون القصوى على طول محاور التناظر الخاصة بها.

وبالتالي، فإن الاتجاهية هي إحدى الخصائص الرئيسية للرابطة التساهمية.

يتم توضيح اتجاه الرابطة جيدًا من خلال مثال جزيء كبريتيد الهيدروجين H 2 S:

نظرًا لأن محاور التماثل لمدارات التكافؤ 3p لذرة الكبريت متعامدة بشكل متبادل، فمن المتوقع أن يكون لجزيء H 2 S بنية زاوية بزاوية بين روابط S – H قدرها 90 درجة (الشكل 4). وبالفعل فإن الزاوية قريبة من الزاوية المحسوبة وتساوي 92 درجة.

أرز. 4. تكوين جزيء H2S

من الواضح أن عدد الروابط التساهمية لا يمكن أن يتجاوز عدد أزواج الإلكترونات التي تشكل الروابط. ومع ذلك، فإن التشبع كخاصية للرابطة التساهمية يعني أيضًا أنه إذا كانت الذرة تحتوي على عدد معين من الإلكترونات غير المتزاوجة، فيجب أن تشارك جميعها في تكوين الروابط التساهمية.

يتم تفسير هذه الخاصية بمبدأ الطاقة الأقل. ومع كل رابطة إضافية تتشكل، يتم إطلاق طاقة إضافية. ولذلك، فإن جميع احتمالات التكافؤ محققة بالكامل.

في الواقع، الجزيء المستقر هو H2S، وليس H2S، حيث توجد رابطة غير محققة (يتم تحديد الإلكترون غير المقترن بنقطة). تسمى الجسيمات التي تحتوي على إلكترونات غير متزاوجة بالجذور الحرة. فهي شديدة التفاعل وتتفاعل لتكوين مركبات تحتوي على روابط مشبعة.

إثارة الذرات

دعونا نفكر في احتمالات التكافؤ وفقا لآلية التبادل لبعض عناصر الفترتين الثانية والثالثة من الجدول الدوري.

تحتوي ذرة البريليوم عند المستوى الكمي الخارجي على إلكترونين مقترنين 2s. لا توجد إلكترونات غير متزاوجة، لذلك يجب أن يكون للبريليوم تكافؤ صفر. ومع ذلك، في المركبات هو ثنائي التكافؤ. يمكن تفسير ذلك من خلال إثارة الذرة، والتي تتمثل في انتقال أحد إلكترونين 2s إلى المستوى الفرعي 2p:

في هذه الحالة، يتم استهلاك طاقة الإثارة E*، المقابلة للفرق بين طاقات المستويين الفرعيين 2p و2s.

عند إثارة ذرة البورون، يزداد تكافؤها من 1 إلى 3:

وذرة الكربون لديها من 2 إلى 4:

للوهلة الأولى، قد يبدو أن الإثارة تتعارض مع مبدأ الطاقة الأقل. ومع ذلك، نتيجة للإثارة، تنشأ اتصالات إضافية جديدة، بسبب إطلاق الطاقة. إذا كانت هذه الطاقة الإضافية المنطلقة أكبر من تلك المستهلكة في الإثارة، فإن مبدأ الطاقة الأقل يتم استيفاءه في النهاية. على سبيل المثال، في جزيء الميثان CH4، يبلغ متوسط ​​طاقة الرابطة C-H 413 كيلوجول/مول. الطاقة المستهلكة للإثارة هي E* = 402 كيلوجول/مول. إن اكتساب الطاقة الناتج عن تكوين رابطتين إضافيتين سيكون:

د E = E ضوء إضافي – E* = 2,413 – 402 = 424 كيلوجول/مول.

إذا لم يتم احترام مبدأ الطاقة الأقل، أي E add.st.< Е*, то возбуждение не происходит. Так, энергетически невыгодным оказывается возбуждение атомов элементов 2-го периода за счет перехода электронов со второго на третий квантовый уровень.

على سبيل المثال، الأكسجين ثنائي التكافؤ فقط لهذا السبب. ومع ذلك، فإن التناظر الإلكتروني للأكسجين - الكبريت - يتمتع بقدرات تكافؤ أكبر، حيث أن المستوى الكمي الثالث له مستوى فرعي ثلاثي الأبعاد، وفرق الطاقة بين المستويات الفرعية 3s و3p و3d أصغر بما لا يقاس من بين المستويين الكميين الثاني والثالث للمستوى الكمي الثاني والثالث. ذرة الأكسجين:

لنفس السبب، تظهر عناصر الفترة الثالثة - الفوسفور والكلور - تكافؤًا متغيرًا، على عكس نظائرها الإلكترونية في الفترة الثانية - النيتروجين والفلور. يمكن أن يفسر الإثارة إلى المستوى الفرعي المقابل تكوين المركبات الكيميائية لعناصر المجموعة الثامنة أ في الفترة الثالثة والفترات اللاحقة. لم يتم العثور على أي مركبات كيميائية في الهيليوم والنيون (الفترتان الأولى والثانية)، اللتان لهما مستوى كمي خارجي مكتمل، وهما الغازان الخاملان الوحيدان حقًا.

آلية المانح والمتقبل لتشكيل الرابطة التساهمية

يمكن الحصول على زوج من الإلكترونات ذات دورانات متضادة متوازية تشكل رابطة ليس فقط من خلال آلية التبادل، التي تتضمن مشاركة الإلكترونات من كلتا الذرتين، ولكن أيضًا من خلال آلية أخرى تسمى المتلقي المانح: توفر ذرة واحدة (مانحة) زوجًا وحيدًا من الإلكترونات لتكوين الرابطة، والأخرى (المستقبلة) – الخلية الكمومية الشاغرة:

والنتيجة لكلا الآليتين هي نفسها. في كثير من الأحيان يمكن تفسير تكوين السندات من خلال كلتا الآليتين. على سبيل المثال، يمكن الحصول على جزيء HF ليس فقط في الطور الغازي من الذرات وفقًا لآلية التبادل، كما هو موضح أعلاه (انظر الشكل 3)، ولكن أيضًا في محلول مائي من أيونات H + و F – وفقًا للمانح -آلية القبول:

ليس هناك شك في أن الجزيئات التي تنتجها آليات مختلفة لا يمكن تمييزها؛ الاتصالات متكافئة تماما. ولذلك، فمن الأصح عدم التمييز بين التفاعل بين المانح والمتقبل كنوع خاص من السندات، بل اعتباره مجرد آلية خاصة لتكوين رابطة تساهمية.

عندما يريدون التأكيد على آلية تكوين الرابطة بدقة وفقا لآلية المانح والمتقبل، يتم الإشارة إليها في الصيغ الهيكلية بواسطة سهم من المتبرع إلى المتقبل (D® أ). وفي حالات أخرى، لا يكون هذا الاتصال معزولًا ويُشار إليه بشرطة، كما في آلية التبادل: D–A.

الروابط في أيون الأمونيوم المتكونة من التفاعل: NH 3 + H + = NH 4 +،

يتم التعبير عنها بالمخطط التالي:

يمكن تمثيل الصيغة البنائية للـ NH 4 + على النحو التالي:

.

الشكل الثاني من التدوين هو الأفضل، لأنه يعكس التكافؤ المثبت تجريبيًا لجميع الروابط الأربعة.

يؤدي تكوين رابطة كيميائية بواسطة آلية المانح والمستقبل إلى توسيع قدرات التكافؤ للذرات: يتم تحديد التكافؤ ليس فقط بعدد الإلكترونات غير المتزاوجة، ولكن أيضًا بعدد أزواج الإلكترونات الوحيدة والخلايا الكمومية الشاغرة المشاركة في تكوين الروابط. . إذن، في المثال المذكور، تكافؤ النيتروجين يساوي أربعة.

تم استخدام آلية المانح والمتلقي بنجاح لوصف الترابط في المركبات المعقدة باستخدام طريقة BC.

تعدد وسائل الاتصال. رملص -الاتصالات

لا يمكن إجراء الاتصال بين ذرتين بواسطة ذرة واحدة فحسب، بل أيضًا بواسطة عدة أزواج من الإلكترونات. إن عدد أزواج الإلكترونات هو الذي يحدد التعددية في طريقة BC - وهي إحدى خصائص الرابطة التساهمية. على سبيل المثال، في جزيء الإيثان C 2 H 6 تكون الرابطة بين ذرات الكربون مفردة (مفردة)، وفي جزيء الإيثيلين C 2 H 4 تكون مزدوجة، وفي جزيء الأسيتيلين C 2 H 2 تكون ثلاثية. وترد في الجدول بعض خصائص هذه الجزيئات. 1.

الجدول 1

التغييرات في معلمات الرابطة بين ذرات C اعتمادًا على تعددها

ومع زيادة تعدد الرابطة، كما هو متوقع، يتناقص طولها. يزداد تعدد الروابط بشكل منفصل، أي بعدد صحيح من المرات، وبالتالي، إذا كانت جميع الروابط متماثلة، فإن الطاقة ستزداد أيضًا بعدد صحيح من المرات. ومع ذلك، كما يتبين من الجدول. 1، طاقة الربط تزداد بسرعة أقل من التعددية. ونتيجة لذلك، فإن الروابط غير متكافئة. ويمكن تفسير ذلك من خلال الاختلافات في الطرق الهندسية التي تتداخل بها المدارات. دعونا ننظر إلى هذه الاختلافات.

تسمى الرابطة التي تتكون من تداخل سحب الإلكترونات على طول محور يمر عبر نوى الذراتالسندات.

إذا كان المدار s متورطًا في الرابطة، فهذا فقطس - الاتصال (الشكل 5، أ، ب، ج). ومن هنا حصلت على اسمها، لأن الحرف اليوناني s مرادف للحرف اللاتيني s.

عندما تشارك المدارات p (الشكل 5، b، d، e) والمدارات d (الشكل 5، c، e، f) في تكوين الرابطة، يحدث تداخل من النوع s في اتجاه أعلى كثافة من السحب الإلكترونية، وهو الأكثر ملاءمة للطاقة. لذلك، عند تكوين اتصال، يتم دائمًا تنفيذ هذه الطريقة أولاً. لذلك، إذا كان الاتصال واحدا، فهذا إلزاميس - الاتصال، إذا تعددت، فواحدة من الاتصالات بالتأكيداتصال s.

أرز. 5. أمثلة على السندات

ومع ذلك، فمن الواضح من الاعتبارات الهندسية أنه يمكن أن يكون هناك ذرة واحدة فقط بين ذرتينس -اتصال. في الروابط المتعددة، يجب تشكيل الرابطة الثانية والثالثة بطريقة هندسية مختلفة لتداخل السحب الإلكترونية.

تسمى الرابطة التي تتكون من تداخل سحب الإلكترونات على جانبي محور يمر عبر نوى الذراتف السندات. أمثلة ص - التوصيلات موضحة في الشكل. 6. مثل هذا التداخل أقل مواتاة من حيث الطاقةس -يكتب. يتم تنفيذها بواسطة الأجزاء الطرفية من السحب الإلكترونية ذات الكثافة الإلكترونية المنخفضة. وزيادة تعدد الاتصال تعني التكوينص -الروابط ذات الطاقة الأقل مقارنة بالروابطس - تواصل. وهذا هو سبب الزيادة غير الخطية في طاقة الارتباط مقارنة بزيادة التعددية.

أرز. 6. أمثلة على السندات ف

دعونا نفكر في تكوين الروابط في جزيء N 2. كما هو معروف، النيتروجين الجزيئي خامل للغاية كيميائيا. والسبب في ذلك هو تكوين رابطة ثلاثية قوية جدًا NєN:

يظهر الشكل 1 مخططًا لتداخل السحب الإلكترونية. 7. يتم تشكيل إحدى الروابط (2rh–2rh) حسب النوع s. الاثنان الآخران (2 Рz – 2 Рz، 2 ry – 2 ry) من النوع p. من أجل عدم تشويش الشكل، يتم عرض صورة تداخل السحب 2py بشكل منفصل (الشكل 7، ب). للحصول على الصورة العامة، الشكل. ينبغي الجمع بين 7، أ و 7، ب.

للوهلة الأولى قد يبدو ذلكس -الرابطة، التي تحد من اقتراب الذرات، لا تسمح للمدارات بالتداخلص -يكتب. ومع ذلك، فإن صورة المدار تتضمن فقط جزءًا معينًا (90%) من السحابة الإلكترونية. يحدث التداخل مع منطقة محيطية تقع خارج هذه الصورة. إذا تخيلنا مدارات تحتوي على جزء كبير من السحابة الإلكترونية (على سبيل المثال، 95%)، فإن تداخلها يصبح واضحًا (انظر الخطوط المتقطعة في الشكل 7، أ).

أرز. 7. تكوين جزيء N 2

يتبع

في آي إلفيموف،
أستاذ موسكو
جامعة الدولة المفتوحة