Химическа връзка

Всички взаимодействия, водещи до комбинирането на химически частици (атоми, молекули, йони и др.) В вещества, се разделят на химични връзки и междумолекулни връзки (междумолекулни взаимодействия).

Химически връзки- връзки директно между атомите. Има йонни, ковалентни и метални връзки.

Междумолекулни връзки- връзки между молекулите. Това са водородни връзки, йон-диполни връзки (поради образуването на тази връзка, например, възниква образуването на хидратна обвивка от йони), дипол-дипол (поради образуването на тази връзка се комбинират молекули на полярни вещества , например в течен ацетон) и др.

Йонна връзка- химическа връзка, образувана поради електростатичното привличане на противоположно заредени йони. В бинарни съединения (съединения на два елемента) се образува, когато размерите на свързаните атоми са много различни един от друг: някои атоми са големи, други са малки - т.е. някои атоми лесно се отказват от електрони, докато други са склонни да приемат ги (обикновено това са атоми на елементите, които образуват типични метали и атоми на елементи, образуващи типични неметали); електроотрицателността на такива атоми също е много различна.
Йонното свързване е ненасочено и не се насища.

Ковалентна връзка- химическа връзка, която възниква поради образуването на обща двойка електрони. Ковалентна връзка се образува между малки атоми с еднакви или подобни радиуси. Необходимо условие е наличието на несдвоени електрони в двата свързани атома (обменен механизъм) или несподелена двойка в единия атом и свободна орбитала в другия (донорно-акцепторен механизъм):

а)	H· + ·H H:H	Н-Н	H 2	(една споделена електронна двойка; H е едновалентен);
б)		NN	N 2	(три споделени двойки електрони; N е тривалентен);
V)		H-F	HF	(една споделена двойка електрони; H и F са едновалентни);
G)			NH4+	(четири споделени двойки електрони; N е четиривалентен)

Въз основа на броя на споделените електронни двойки ковалентните връзки се разделят на
• прост (единичен)- една двойка електрони,
• двойно- две двойки електрони,
• тройки- три двойки електрони.

Двойните и тройните връзки се наричат ​​множествени връзки.

Според разпределението на електронната плътност между свързаните атоми ковалентната връзка се разделя на неполярниИ полярен. Неполярна връзка се образува между еднакви атоми, полярна - между различни.

Електроотрицателност- мярка за способността на атом в веществото да привлича общи електронни двойки.
Електронните двойки полярни връзки са изместени към по-електроотрицателни елементи. Самото изместване на електронните двойки се нарича поляризация на връзката. Частичните (излишните) заряди, образувани по време на поляризацията, се обозначават с + и -, например: .

Въз основа на естеството на припокриването на електронни облаци ("орбитали"), ковалентната връзка се разделя на -връзка и -връзка.
-Връзка се образува поради директно припокриване на електронни облаци (по правата линия, свързваща атомните ядра), -връзка се образува поради странично припокриване (от двете страни на равнината, в която лежат атомните ядра).

Ковалентната връзка е насочена и наситена, както и поляризуема.
Моделът на хибридизация се използва за обяснение и прогнозиране на взаимната посока на ковалентните връзки.

Хибридизация на атомни орбитали и електронни облаци- предполагаемото подреждане на атомните орбитали по енергия и електронните облаци по форма, когато атом образува ковалентни връзки.
Трите най-често срещани вида хибридизация са: sp-, sp 2 и sp 3 -хибридизация. Например:
sp-хибридизация - в молекули C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (линейна структура);
sp 2-хибридизация - в молекули C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (плоска триъгълна форма);
sp 3-хибридизация - в молекули CCl 4, SiH 4, CH 4 (тетраедрична форма); NH3 (пирамидална форма); H 2 O (ъглова форма).

Метална връзка- химическа връзка, образувана чрез споделяне на валентните електрони на всички свързани атоми на метален кристал. В резултат на това се образува единичен електронен облак на кристала, който лесно се движи под въздействието на електрическо напрежение - оттук и високата електропроводимост на металите.
Метална връзка се образува, когато свързаните атоми са големи и следователно са склонни да отделят електрони. Простите вещества с метална връзка са метали (Na, Ba, Al, Cu, Au и др.), Сложните вещества са интерметални съединения (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8 и др.).
Металната връзка няма насоченост или наситеност. Запазва се и в метални стопилки.

Водородна връзка- междумолекулна връзка, образувана поради частичното приемане на двойка електрони от силно електроотрицателен атом от водороден атом с голям положителен частичен заряд. Образува се в случаите, когато една молекула съдържа атом с несподелена двойка електрони и висока електроотрицателност (F, O, N), а другата съдържа водороден атом, свързан чрез силно полярна връзка с един от тези атоми. Примери за междумолекулни водородни връзки:

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

Вътремолекулни водородни връзки съществуват в молекулите на полипептиди, нуклеинови киселини, протеини и др.

Мярка за силата на всяка връзка е енергията на връзката.
Комуникационна енергия- енергията, необходима за разкъсване на дадена химична връзка в 1 мол вещество. Мерната единица е 1 kJ/mol.

Енергиите на йонните и ковалентните връзки са от същия порядък, енергията на водородните връзки е с порядък по-ниска.

Енергията на ковалентната връзка зависи от размера на свързаните атоми (дължина на връзката) и от множествеността на връзката. Колкото по-малки са атомите и колкото по-голяма е множествеността на връзката, толкова по-голяма е нейната енергия.

Енергията на йонната връзка зависи от размера на йоните и техните заряди. Колкото по-малки са йоните и колкото по-голям е зарядът им, толкова по-голяма е енергията на свързване.

Структура на материята

Според вида на структурата всички вещества се разделят на молекулярноИ немолекулярни. Сред органичните вещества преобладават молекулярните вещества, сред неорганичните вещества преобладават немолекулните вещества.

Въз основа на вида на химичната връзка веществата се делят на вещества с ковалентни връзки, вещества с йонни връзки (йонни вещества) и вещества с метални връзки (метали).

Веществата с ковалентни връзки могат да бъдат молекулни и немолекулни. Това значително влияе върху техните физични свойства.

Молекулните вещества се състоят от молекули, свързани една с друга чрез слаби междумолекулни връзки, те включват: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 и други прости вещества; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, органични полимери и много други вещества. Тези вещества нямат висока якост, имат ниски точки на топене и кипене, не провеждат електричество, а някои от тях са разтворими във вода или други разтворители.

Немолекулни вещества с ковалентни връзки или атомни вещества (диамант, графит, Si, SiO 2, SiC и други) образуват много здрави кристали (с изключение на слоестия графит), те са неразтворими във вода и други разтворители, имат висока точка на топене и точки на кипене, повечето от тях не провеждат електрически ток (с изключение на графита, който е електропроводим, и полупроводниците - силиций, германий и др.)

Всички йонни вещества са естествено немолекулни. Това са твърди огнеупорни вещества, чиито разтвори и стопилки провеждат електрически ток. Много от тях са разтворими във вода. Трябва да се отбележи, че в йонните вещества, чиито кристали се състоят от сложни йони, има и ковалентни връзки, например: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-) , (NH 4 + )(NO 3-) и т.н. Атомите, които изграждат сложните йони, са свързани чрез ковалентни връзки.

Метали (вещества с метални връзки)много разнообразни по своите физически свойства. Сред тях има течни (Hg), много меки (Na, K) и много твърди метали (W, Nb).

Характерните физични свойства на металите са тяхната висока електропроводимост (за разлика от полупроводниците, тя намалява с повишаване на температурата), висока топлоемкост и пластичност (за чистите метали).

В твърдо състояние почти всички вещества са съставени от кристали. Въз основа на вида на структурата и вида на химичната връзка кристалите („кристални решетки”) се делят на атомен(кристали на немолекулни вещества с ковалентни връзки), йонни(кристали от йонни вещества), молекулярно(кристали на молекулни вещества с ковалентни връзки) и метал(кристали на вещества с метална връзка).

Задачи и тестове по темата "Тема 10. "Химична връзка. Структура на материята."

• Видове химична връзка - Строеж на веществото 8–9 клас

  Уроци: 2 Задачи: 9 Тестове: 1

• Задачи: 9 Тестове: 1

След като работите по тази тема, трябва да разберете следните понятия: химична връзка, междумолекулна връзка, йонна връзка, ковалентна връзка, метална връзка, водородна връзка, проста връзка, двойна връзка, тройна връзка, множествени връзки, неполярна връзка, полярна връзка , електроотрицателност, поляризация на връзката, - и -връзка, хибридизация на атомни орбитали, енергия на свързване.

Трябва да знаете класификацията на веществата по вид структура, по вид на химичната връзка, зависимостта на свойствата на простите и сложните вещества от вида на химичната връзка и вида на „кристалната решетка“.

Трябва да можете да: определяте вида на химичната връзка в дадено вещество, вида на хибридизацията, съставяте диаграми на образуване на връзка, използвате концепцията за електроотрицателност, редица електроотрицателности; знаят как се променя електроотрицателността в химични елементи от същия период и една група, за да определят полярността на ковалентна връзка.

След като се уверите, че сте научили всичко необходимо, пристъпете към изпълнение на задачите. Желаем ви успех.

Препоръчителна литература:

• О. С. Габриелян, Г. Г. Лисова. Химия 11 клас. М., Дропла, 2002.
• Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фелдман. Химия 11 клас. М., Образование, 2001.

Главна функциятелекомуникационни мрежи (TCN) е да се осигури обмен на информация между всички абонатни системи на компютърна мрежа. Обменът се осъществява чрез комуникационни канали, които представляват един от основните компоненти на телекомуникационните мрежи.

Комуникационният канал е комбинация от физическа среда (комуникационна линия) и оборудване за предаване на данни (DTE), което предава информационни сигнали от един мрежов комутационен възел към друг или между възли превключванеи абонатна система.

По този начин, комуникационен канал и физическа комуникационна линия не са едно и също нещо. По принцип няколко логически канала могат да бъдат организирани на базата на една комуникационна линия чрез времево, честотно, фазово и други видове разделяне.

Използва се в компютърни мрежителефонни, телеграфни, телевизионни, сателитни комуникационни мрежи. Като комуникационни линии се използват кабелни (въздушни), кабелни, радиоканали за наземна и сателитна комуникация. Разликата между тях се определя от средата за предаване на данни. Физическата среда за предаване на данни може да бъде кабел, както и земната атмосфера или космическото пространство, през което се разпространяват електромагнитни вълни.

Компютърните мрежи използват телефонни, телеграфни, телевизионни и сателитни комуникационни мрежи. Като комуникационни линии се използват кабелни (въздушни), кабелни, радиоканали за наземна и сателитна комуникация. Разликата между тях се определя от средата за предаване на данни. Физическата среда за предаване на данни може да бъде кабел, както и земната атмосфера или космическото пространство, през което се разпространяват електромагнитни вълни.

Жични (въздушни) комуникационни линии- това са проводници без изолационни или екраниращи оплетки, положени между стълбове и висящи във въздуха. Традиционно се използват за предаване на телефонни и телеграфни сигнали, но при липса на други възможности се използват за предаване на компютърни данни. Кабелните комуникационни линии се характеризират с ниска честотна лента и ниска устойчивост на шум, така че бързо се заменят с кабелни линии.

Кабелни линиивключват кабел, състоящ се от проводници с няколко слоя изолация - електрическа, електромагнитна, механична и конектори за свързване на различно оборудване към него. Кабелните мрежи използват главно три вида кабели: кабел, базиран на усукани двойки медни проводници (това е усукана двойка в екранирана версия, когато двойка медни проводници е обвита в изолиращ екран, и неекраниран, когато няма изолация обвивка), коаксиален кабел (състои се от вътрешна медна сърцевина и оплетка, отделена от сърцевината със слой изолация) и оптичен кабел (състои се от тънки - 5-60 микрона влакна, през които се разпространяват светлинни сигнали).

Сред кабелните комуникационни линииСветоводите имат най-добро представяне. Основните им предимства: висока пропускателна способност (до 10 Gbit/s и по-висока), поради използването на електромагнитни вълни в оптичния диапазон; нечувствителност към външни електромагнитни полета и липса на собствено електромагнитно излъчване, ниска трудоемкост на полагане на оптичен кабел; искра, експлозия и пожаробезопасност; повишена устойчивост на агресивни среди; ниско специфично тегло (съотношение на линейна маса към честотна лента); широки области на приложение (създаване на магистрали за обществен достъп, комуникационни системи между компютри и периферни устройства на локални мрежи, в микропроцесорната техника и др.).

Недостатъци на оптичните комуникационни линии: свързването на допълнителни компютри към световода значително отслабва сигнала; високоскоростните модеми, необходими за светлинните водачи, все още са скъпи, свързващите компютри трябва да бъдат оборудвани с преобразуватели на електрически сигнали в светлина и обратно.

Наземни и сателитни радио каналисе образуват с помощта на предавател и приемник на радиовълни. Различните видове радиоканали се различават по използвания честотен диапазон и обхвата на предаване на информация. Радиоканалите, работещи в късите, средните и дългите ленти (HF, MF, DV), осигуряват комуникация на дълги разстояния, но при ниска скорост на предаване на данни. Това са радиоканали, които използват амплитудна модулация на сигналите. Каналите, работещи на ултракъси вълни (VHF), са по-бързи и се характеризират с честотна модулация на сигналите. Свръхвисокоскоростните канали са тези, работещи в свръхвисокочестотни (микровълнови) диапазони, т.е. над 4 GHz. В микровълновия диапазон сигналите не се отразяват от йоносферата на Земята, така че стабилната комуникация изисква пряка видимост между предавателя и приемника. Поради тази причина микровълновите сигнали се използват или в сателитни канали, или в радиорелета, където това условие е изпълнено.

Характеристики на комуникационните линии. Основните характеристики на комуникационните линии включват следното: амплитудно-честотна характеристика, широчина на честотната лента, затихване, пропускателна способност, устойчивост на шум, пресичане в близкия край на линията, надеждност на предаване на данни, цена на единица.

Характеристиките на една комуникационна линия често се определят чрез анализиране на нейните отговори на определени референтни влияния, които са синусоидални трептения с различни честоти, тъй като те често се срещат в технологията и могат да се използват за представяне на всяка функция на времето. Степента на изкривяване на синусоидалните сигнали на комуникационната линия се оценява с помощта на амплитудно-честотната характеристика, честотната лента и затихването при определена честота.

Амплитудно-честотна характеристика(Частотна характеристика) дава най-пълната картина на комуникационната линия; показва как амплитудата на синусоидата на изхода на линията затихва в сравнение с амплитудата на нейния вход за всички възможни честоти на предавания сигнал (вместо амплитудата на сигнала, неговата мощност често се използва). Следователно честотната характеристика ви позволява да определите формата на изходния сигнал за всеки входен сигнал. Въпреки това е много трудно да се получи честотната характеристика на реална комуникационна линия, така че на практика вместо това се използват други, опростени характеристики - честотна лента и затихване.

Комуникационна честотна лентапредставлява непрекъснат диапазон от честоти, в който съотношението на амплитудата на изходния сигнал към входния сигнал надвишава предварително определена граница (обикновено 0,5). Следователно честотната лента определя диапазона от честоти на синусоидален сигнал, при който този сигнал се предава по комуникационна линия без значително изкривяване. Ширината на честотната лента, която най-много влияе върху максималната възможна скорост на предаване на информация по комуникационна линия, е разликата между максималните и минималните честоти на синусоидалния сигнал в дадена честотна лента. Ширината на честотната лента зависи от вида на линията и нейната дължина.

Трябва да се правят разграничения между честотна лентаи ширината на спектъра на предаваните информационни сигнали. Ширината на спектъра на предаваните сигнали е разликата между максималните и минималните значими хармоници на сигнала, т.е. онези хармоници, които имат основен принос към резултантния сигнал. Ако значителни хармоници на сигнала попадат в лентата на пропускане на линията, тогава такъв сигнал ще бъде предаден и получен от приемника без изкривяване. В противен случай сигналът ще бъде изкривен, приемникът ще направи грешки при разпознаването на информация и следователно информацията няма да може да бъде предадена с дадена честотна лента.

Затихванее относително намаляване на амплитудата или мощността на сигнала при предаване на сигнал с определена честота по линия.

Затихването А се измерва в децибели (dB, dB) и се изчислява по формулата:

A = 10?lg (P навън / P на вход)

където P out, P in - мощност на сигнала съответно на изхода и входа на линията.

За груба оценкаизкривяване на сигнали, предавани по линията, достатъчно е да знаете затихването на сигналите с основна честота, т.е. честота, чийто хармоник има най-голяма амплитуда и мощност. По-точна оценка е възможна, ако знаем затихването на няколко честоти, близки до основната.

Пропускателната способност на комуникационната линия е нейната характеристика, която определя (подобно на честотната лента) максималната възможна скорост на предаване на данни по линията. Измерва се в битове за секунда (bps), както и в производни единици (Kbps, Mbps, Gbps).

Честотна лентакомуникационната линия зависи от нейните характеристики (честотна характеристика, честотна лента, затихване) и от спектъра на предаваните сигнали, което от своя страна зависи от избрания метод на физическо или линейно кодиране (т.е. от метода за представяне на дискретна информация в форма на сигнали). За един метод на кодиране една линия може да има един капацитет, а за друг друг.

При кодиранеобикновено се използва промяна в някакъв параметър на периодичен сигнал (например синусоидални трептения) - честота, амплитуда и фаза, синусоидиили знака на потенциала на импулсната последователност. Периодичен сигнал, чиито параметри се променят, се нарича носещ сигнал или носеща честота, ако като такъв сигнал се използва синусоида. Ако получената синусоида не променя нито един от параметрите си (амплитуда, честота или фаза), тогава тя не носи никаква информация.

Броят на промените в информационния параметър на периодичен носещ сигнал за секунда (за синусоида това е броят на промените в амплитудата, честотата или фазата) се измерва в бодове. Работният цикъл на предавателя е периодът от време между съседни промени в информационния сигнал.

Общо взетоКапацитетът на линията в битове за секунда не е същият като скоростта на предаване. В зависимост от метода на кодиране, той може да бъде по-висок, равен или по-нисък от номера на бод. Ако, например, с този метод на кодиране, една битова стойност е представена от импулс с положителна полярност, а нулева стойност от импулс с отрицателна полярност, тогава при предаване на редуващи се битове (няма поредица от битове от едно и също име), физическият сигнал променя състоянието си два пъти по време на предаването на всеки бит. Следователно, с това кодиране, капацитетът на линията е половината от броя на предаваните по линията бодове.

За пропускателна способностлиния се влияе не само от физическото, но и от така нареченото логическо кодиране, което се извършва преди физическото кодиране и се състои в замяна на оригиналната последователност от информационни битове с нова последователност от битове, която носи същата информация, но има допълнителни свойства ( например способността на приемащата страна да открива грешки в получените данни или да гарантира поверителността на предадените данни, като ги криптира). Логическото кодиране, като правило, е придружено от замяната на оригиналната последователност от битове с по-дълга последователност, което се отразява негативно на времето за предаване на полезна информация.

Има известна връзкамежду капацитета на линията и нейната честотна лента. При фиксиран физически метод на кодиране капацитетът на линията се увеличава с увеличаване на честотата на периодичния носещ сигнал, тъй като това увеличение е придружено от увеличаване на информацията, предавана за единица време. Но с увеличаването на честотата на този сигнал се увеличава и ширината на неговия спектър, който се предава с изкривявания, определени от честотната лента на линията. Колкото по-голямо е несъответствието между честотната лента на линията и ширината на спектъра на предаваните информационни сигнали, толкова повече сигналите са подложени на изкривяване и толкова по-вероятни са грешки при разпознаването на информацията от приемника. В резултат на това скоростта на трансфер на информация се оказва по-малка от очакваната.

C=2F log 2 M, (4)

където М е броят на различните състояния на информационния параметър на предавания сигнал.

Отношението на Найкуист, което също се използва за определяне на максималната възможна пропускателна способност на комуникационна линия, не взема изрично предвид наличието на шум по линията. Неговото влияние обаче косвено се отразява в избора на броя на състоянията на информационния сигнал. Например, за да се увеличи пропускателната способност на линия, е възможно да се използват не 2 или 4 нива, а 16, когато се кодират данни. Но ако амплитудата на шума надвишава разликата между съседните 16 нива, тогава приемникът няма да може. последователно разпознават предаваните данни. Следователно броят на възможните състояния на сигнала е ефективно ограничен от съотношението на мощността на сигнала към шума.

Формулата на Найкуист определя граничната стойност на капацитета на канала за случая, когато броят на състоянията на информационния сигнал вече е избран, като се вземат предвид възможностите за тяхното стабилно разпознаване от приемника.

Шумоустойчивост на комуникационната линия- това е способността му да намалява нивото на смущения, създадени във външната среда върху вътрешните проводници. Зависи от вида на използвания физически носител, както и от линейното оборудване, което екранира и потиска смущенията. Най-шумоустойчиви и нечувствителни към външно електромагнитно излъчване са оптичните линии, най-малко шумоустойчивите са радиолиниите, а кабелните линии заемат междинна позиция. Намаляването на смущенията, причинени от външно електромагнитно излъчване, се постига чрез екраниране и усукване на проводниците.

Crosstalk в близкия край на линията - определя шумоустойчивостта на кабела към вътрешни източници на смущения. Те обикновено се оценяват по отношение на кабел, състоящ се от няколко усукани двойки, когато взаимното смущение на една двойка към друга може да достигне значителни стойности и да създаде вътрешни смущения, съизмерими с полезния сигнал.

Надеждност на предаването на данни(или степен на битова грешка) характеризира вероятността от повреда за всеки предаден бит от данни. Причините за изкривяването на информационните сигнали са смущения по линията, както и ограничена честотна лента. Следователно повишаването на надеждността на предаването на данни се постига чрез увеличаване на степента на шумоустойчивост на линията, намаляване на нивото на кръстосани смущения в кабела и използване на повече широколентови комуникационни линии.

За конвенционалните кабелни комуникационни линии без допълнителни средства за защита от грешки, надеждността на предаването на данни е, като правило, 10 -4 -10 -6. Това означава, че средно от 10 4 или 10 6 предадени бита, стойността на един бит ще бъде изкривена.

Оборудване за комуникационни линии(оборудване за предаване на данни - ATD) е крайно оборудване, което директно свързва компютрите към комуникационната линия. Той е част от комуникационната линия и обикновено работи на физическо ниво, като осигурява предаването и приемането на сигнал с необходимата форма и мощност. Примери за ADF са модеми, адаптери, аналогово-цифрови и цифрово-аналогови преобразуватели.

ADF не включва терминално оборудване за данни на потребителя (DTE), което генерира данни за предаване по комуникационната линия и е свързано директно към ADF. DTE включва, например, рутер за локална мрежа. Обърнете внимание, че разделянето на оборудването на класове APD и DOD е доста произволно.

По комуникационните линиина големи разстояния се използва междинно оборудване, което решава два основни проблема: подобряване на качеството на информационните сигнали (тяхната форма, мощност, продължителност) и създаване на постоянен съставен канал (канал от край до край) за комуникация между двама мрежови абонати. В LCS междинното оборудване не се използва, ако дължината на физическата среда (кабели, радиоефир) е малка, така че сигналите от един мрежов адаптер към друг могат да се предават без междинно възстановяване на техните параметри.

Глобалните мрежи осигуряват висококачествено предаване на сигнали на стотици и хиляди километри. Следователно усилвателите се монтират на определени разстояния. За създаване на линия от край до край между двама абонати се използват мултиплексори, демултиплексори и комутатори.

Междинното оборудване на комуникационния канал е прозрачно за потребителя (той не го забелязва), въпреки че в действителност образува сложна мрежа, наречена първична мрежа, която служи като основа за изграждане на компютърни, телефонни и други мрежи.

Разграничете аналоговИ дигиталенкомуникационни линии, които използват различни видове междинно оборудване. В аналоговите линии междинното оборудване е проектирано да усилва аналогови сигнали с непрекъснат диапазон от стойности. Във високоскоростните аналогови канали се прилага техника на честотно мултиплексиране, когато няколко нискоскоростни аналогови абонатни канала се мултиплексират в един високоскоростен канал. В цифровите комуникационни канали, където правоъгълните информационни сигнали имат краен брой състояния, междинното оборудване подобрява формата на сигналите и възстановява периода им на повторение. Той осигурява формирането на високоскоростни цифрови канали, работещи на принципа на времевото мултиплексиране на каналите, когато на всеки нискоскоростен канал се разпределя определен дял от времето на високоскоростния канал.

При предаване на дискретни компютърни данни по цифрови комуникационни линии протоколът на физическия слой е дефиниран, тъй като параметрите на информационните сигнали, предавани от линията, са стандартизирани, но при предаване по аналогови линии не е дефиниран, тъй като информационните сигнали имат произволен форма и няма нищо общо с метода на представяне на единици и нули от оборудването за предаване на данни, няма изисквания.

В комуникационните мрежи са намерили приложение: повторнопреси за трансфер на информация :

Симплекс, когато предавателят и приемникът са свързани с един комуникационен канал, през който информацията се предава само в една посока (това е характерно за телевизионните комуникационни мрежи);

Полудуплекс, когато два комуникационни възела също са свързани с един канал, през който информацията се предава последователно в една посока и след това в обратна посока (това е типично за информационно-справочни системи, системи за заявка-отговор);

Дуплекс, когато два комуникационни възела са свързани с два канала (прав комуникационен канал и обратен канал), през които информацията се предава едновременно в противоположни посоки. Дуплексните канали се използват в системи с обратна връзка за вземане на решения и информация.

Комутирани и специализирани комуникационни канали. В TSS се прави разлика между специализирани (некомутирани) комуникационни канали и такива с превключване за продължителността на предаване на информация по тези канали.

Когато се използват специални комуникационни канали, приемо-предавателното оборудване на комуникационните възли е постоянно свързано помежду си. Това осигурява висока степен на готовност на системата за предаване на информация, по-високо качество на комуникацията и поддръжка на голям обем трафик. Поради относително високите разходи за експлоатация на мрежи със специални комуникационни канали, тяхната рентабилност се постига само ако каналите са достатъчно пълно натоварени.

За превключени комуникационни канали,създадени само за времето на прехвърляне на фиксирано количество информация, те се характеризират с висока гъвкавост и относително ниска цена (с малък обем трафик). Недостатъци на такива канали: загуба на време за превключване (за установяване на комуникация между абонати), възможност за блокиране поради заетостта на определени участъци от комуникационната линия, по-ниско качество на комуникацията, висока цена със значителен обем трафик.

От изключително голямо значение в биологичните системи е специален вид междумолекулно взаимодействие - водородната връзка, която възниква между водородните атоми, химически обединени в една молекула, и електроотрицателните атоми F, O, N, Cl, S, принадлежащи на друга молекула. Концепцията за "водородна връзка" е въведена за първи път през 1920 г. от Latimer и Rodebush, за да обясни свойствата на водата и други свързани вещества. Нека да разгледаме някои примери за такава връзка.

В параграф 5.2 говорихме за молекулата на пиридин и беше отбелязано, че азотният атом в нея има два външни електрона с антипаралелни спинове, които не участват в образуването на химична връзка. Тази „свободна“ или „самотна“ двойка електрони ще привлече протона и ще образува химическа връзка с него. В този случай молекулата на пиридин ще премине в йонно състояние. Ако има две пиридинови молекули, те ще се конкурират за улавяне на протон, което ще доведе до съединение

в който три точки показват нов тип междумолекулно взаимодействие, наречено водородна връзка. В това съединение протонът е по-близо до левия азотен атом. Със същия успех протонът може да е по-близо до десния азотен атом. Следователно потенциалната енергия на протона като функция на разстоянието до десния или левия азотен атом при фиксирано разстояние между тях (приблизително ) трябва да бъде изобразена с крива с два минимума. Квантово механично изчисление на такава крива, извършено от Рейн и Харис, е показано на фиг. 4.

Квантово-механичната теория на водородната връзка A-H...B, основана на донорно-акцепторни взаимодействия, е една от първите, разработена от Н. Д. Соколов. Причината за връзката е преразпределението на електронната плътност между атомите A и B, причинено от протона. Накратко, те казват, че се споделя „несподелена двойка“. Всъщност в

Ориз. 4. Потенциална крива на протонната енергия като функция от разстоянието между азотните атоми на две пиридинови молекули.

Други електрони на молекули също участват във формирането на потенциални криви на водородна връзка, макар и в по-малка степен (виж по-долу).

Типичните енергии на водородната връзка варират от 0,13 до 0,31 eV. Тя е с порядък по-малка от енергията на химическите ковалентни връзки, но с порядък по-голяма от енергията на ван дер Ваалсовите взаимодействия.

Най-простият междумолекулен комплекс, образуван от водородна връзка, е комплексът с линейна структура. Разстоянието между атомите на флуора е 2,79 А. Разстоянието между атомите в полярна молекула е 0,92 А. При образуването на комплекс се отделя енергия от около 0,26 eV.

С помощта на водородна връзка се образува воден димер с енергия на свързване около 0,2 eV. Тази енергия е приблизително една двадесета от енергията на ковалентната връзка ОН. Разстоянието между два кислородни атома в комплекса е приблизително 2,76 A. То е по-малко от сумата от радиусите на Ван дер Ваалс на кислородните атоми, равна на 3,06 A. На фиг. Фигура 5 показва промяната в електронната плътност на водните атоми, изчислена в работата по време на образуването на комплекса. Тези изчисления потвърждават, че когато се образува комплекс, разпределението на електронната плътност около всички атоми на реагиращите молекули се променя.

За ролята на всички атоми в установяването на водородни връзки в комплекса може да се съди и по взаимното влияние на две водородни връзки между азотните бази тимин и аденин, които са част от двойната спирала на молекулата на ДНК. Разположението на минимумите на кривите на протонния потенциал в две връзки отразява тяхната взаимна корелация (фиг. 6).

Наред с обичайната или слаба водородна връзка, образувана от водород с отделяне на енергия под 1 eV и характеризираща се с потенциална енергия с два минимума, водородът образува някои комплекси с голямо освобождаване на енергия. Например при създаване на комплекс се отделя енергия от 2,17 eV. Този тип взаимодействие се нарича силно

Ориз. 5. Промяна в електронната плътност около атомите в комплекс, образуван от водородни връзки от две водни молекули.

Приема се, че зарядът на електрона е равен на единица. В свободна водна молекула зарядът от 10 електрона е разпределен така, че близо до кислородния атом има заряд от 8,64, а при водородните атоми

Ориз. 6. Водородни връзки между азотни основи: а - тимин (Т) и аденип (А), които са част от молекулите на DNN (стрелките показват местата на свързване на базите към веригите на молекулите на захарта и фосфорната киселина); - криви на потенциалните водородни връзки; О - кислород; - водород; - въглерод; - азот.

водородна връзка. Когато се образуват комплекси със силни водородни връзки, конфигурацията на молекулите се променя значително. Потенциалната енергия на протона има един относително плосък минимум, разположен приблизително в центъра на връзката. Следователно протонът лесно се измества. Лесното изместване на протона под въздействието на външно поле определя високата поляризуемост на комплекса.

Силни водородни връзки не възникват в биологичните системи. Що се отнася до слабата водородна връзка, тя е от решаващо значение за всички живи организми.

Изключително голямата роля на водородната връзка в биологичните системи се дължи преди всичко на факта, че тя определя вторичната структура на протеините, която е от фундаментално значение за всички жизнени процеси; с помощта на водородни връзки базовите двойки се задържат в молекулите на ДНК и се осигурява тяхната стабилна структура под формата на двойни спирали и накрая, водородните връзки са отговорни за много необичайните свойства на водата, които са важни за съществуването на живи системи.

Водата е един от основните компоненти на всички живи същества. Телата на животните са почти две трети вода. Човешкият ембрион съдържа около 93% вода през първия месец. Нямаше да има течаща вода. Водата служи като основна среда, в която протичат биохимични реакции в клетката. Той образува течната част на кръвта и лимфата. Водата е необходима за храносмилането, тъй като разграждането на въглехидратите, протеините и мазнините става с добавянето на водни молекули. Водата се освобождава в клетката, когато протеините се изграждат от аминокиселини. Физиологичен

Ориз. 7. Ледена структура. Всяка водна молекула е свързана чрез водородни връзки (три точки) с четири водни молекули, разположени във върховете на тетраедъра.

Ориз. 8. Водородна връзка в димер и “линейна” водородна връзка

свойствата на биополимерите и много супрамолекулни структури (по-специално клетъчните мембрани) много силно зависят от тяхното взаимодействие с водата.

Нека разгледаме някои свойства на водата. Всяка водна молекула има голям електрически момент. Поради високата електроотрицателност на кислородните атоми, една водна молекула може да образува водородни връзки с една, две, три или четири други водни молекули. Резултатът е относително стабилни димери и други полимерни комплекси. Средно всяка молекула в течна вода има четири съседа. Съставът и структурата на междумолекулните комплекси зависят от температурата на водата.

Кристалната вода (лед) има най-подредена структура при нормално налягане и температура под нула градуса по Целзий. Кристалите му имат шестоъгълна структура. Единичната клетка съдържа четири водни молекули. Клетъчната структура е показана на фиг. 7. Около централния кислороден атом има четири други кислородни атома, разположени във върховете на правилен тетраедър на разстояния 2,76 A. Всяка водна молекула е свързана със своите съседи чрез четири водородни връзки. В този случай ъгълът между ОН връзките в молекулата се доближава до "тетраедричната" стойност от 109,1 °. В свободна молекула тя е приблизително 105°.

Структурата на леда наподобява тази на диаманта. В диаманта обаче има химически сили между въглеродните атоми. Диамантеният кристал е голяма молекула. Ледените кристали се класифицират като молекулярни кристали. Молекулите в кристала запазват по същество своята индивидуалност и се държат една друга заедно чрез водородни връзки.

Ориз. 9. Експериментална стойност на изместването на честотата на инфрачервените вибрации във водата по време на образуването на водородна връзка под ъгъл.

Ледената решетка е много разхлабена и съдържа много „кухини“, тъй като броят на най-близките водни молекули за всяка молекула (координационно число) е само четири. При топенето решетката на леда се разрушава частично, в същото време се запълват някои празнини и плътността на водата става по-голяма от плътността на леда. Това е една от основните водни аномалии. При по-нататъшно нагряване до 4°C процесът на уплътняване продължава. При нагряване над 4 ° C амплитудата на анхармоничните вибрации се увеличава, броят на свързаните молекули в комплекси (рояци) намалява и плътността на водата намалява. По груби оценки рояците при стайна температура включват около 240 молекули, при 37°C - около 150, при 45 и 100°C съответно 120 и 40.

Приносът на водородното свързване към общата енергия на междумолекулните взаимодействия (11,6 kcal/mol) е около 69%. Поради водородните връзки точките на топене (0° C) и точките на кипене (100° C) на водата се различават значително от точките на топене и кипене на други молекулни течности, между молекулите на които действат само ван дер Ваалсови сили. Например за метан тези стойности са съответно -186 и -161°C.

В течната вода, заедно с остатъците от тетраедричната структура на леда, има линейни и циклични димери и други комплекси, съдържащи 3, 4, 5, 6 или повече молекули. Важно е, че ъгълът P, образуван между ОН връзката и водородната връзка, се променя в зависимост от броя на молекулите в цикъла (фиг. 8). В димер този ъгъл е 110°, в петчленен пръстен е 10°, а в шестчленен пръстен и хексагонална ледена структура е близо до куршум („линейна“ водородна връзка).

Оказва се, че най-високата енергия на една водородна връзка съответства на ъгъла. Енергията на водородната връзка е пропорционална (правило на Badger-Bauer) на изместването на честотата на разтягане на инфрачервените вибрации на ОН групата в молекулата на водата в сравнение с. честотата на вибрациите на свободна молекула. Максималното изместване се наблюдава в случай на "линейна" водородна връзка. В една водна молекула в този случай честотата намалява с , а честотата намалява с . На фиг. Фигура 9 показва графика на коефициента на изместване

честота до максимално отместване от ъгъл. Следователно тази графика също характеризира зависимостта на енергията на водородната връзка от ъгъла . Тази зависимост е проява на кооперативния характер на водородната връзка.

Направени са множество опити за теоретично изчисляване на структурата и свойствата на водата, като се вземат предвид водородните връзки и други междумолекулни взаимодействия. Според статистическата физика, термодинамичните свойства на система от взаимодействащи молекули, разположени в обем V при постоянно налягане P в статистическо равновесие с термостат, се определят чрез функцията на разпределение на състоянията

Тук V е обемът на системата; k - константа на Болцман; T - абсолютна температура; означава, че трябва да вземем следата на статистическия оператор във къдрави скоби, където H е квантовият оператор на енергията на цялата система. Този оператор е равен на сумата от операторите на кинетичната енергия на транслационните и ротационните движения на молекулите и оператора на потенциалната енергия на взаимодействието на всички молекули.

Ако са известни всички собствени функции и пълният енергиен спектър E на оператора H, тогава (6.2) приема формата

Тогава свободната енергия на Гибс G на системата при налягане P и температура T се определя от простия израз

Като знаем свободната енергия на Гибс, намираме общия енергиен ентропиен обем.

За съжаление, поради сложния характер на взаимодействията между молекулите във водата (анизотропни диполни молекули, водородни връзки, водещи до комплекси с променлив състав, в които енергията на самата водородна връзка зависи от състава и структурата на комплекса и т.н.), ние не може да запише оператора H изрично. Следователно трябва да прибегнем до много големи опростявания. По този начин Nameti и Scheraga изчисляват функцията на разпределение въз основа на факта, че само пет енергийни състояния на молекулите в комплексите могат да бъдат взети под внимание, според

с броя на водородните връзки, които образуват (0, 1, 2, 3, 4) със съседните молекули. Използвайки този модел, те дори успяха да покажат, че плътността на водата е максимална при 4° C. По-късно обаче самите автори критикуваха теорията, която разработиха, тъй като тя не описваше много експериментални факти. Други опити за теоретични изчисления на структурата на водата могат да бъдат намерени в прегледа на Бен-Наим и Стилингер.

Поради диполната природа на водните молекули и голямата роля на водородните връзки, взаимодействията на водните молекули с йони и неутрални молекули в живите организми също играят изключително важна роля. Взаимодействията, водещи до хидратация на йони и специален тип взаимодействие, наречено хидрофобно и хидрофилно, ще бъдат обсъдени в следващите раздели на тази глава."

Говорейки за ролята на водата в биологичните явления, трябва да се отбележи, че всички живи организми много успешно са се адаптирали към определено количество водородни връзки между молекулите. Това се доказва от факта, че заместването на молекулите на тежката вода има много съществен ефект върху биологичните системи. Разтворимостта на полярните молекули намалява, скоростта на предаване на нервния импулс намалява, работата на ензимите се нарушава, растежът на бактерии и гъбички се забавя и т.н. Може би всички тези явления се дължат на факта, че взаимодействието на водород между молекулите е по-силно от взаимодействието между молекулите на тежката вода, което се показва от изключително високата му точка на топене (3,8 °C) и високата топлина на топене (1,51 kcal/mol). За обикновена вода топлината на топене е 1,43 kcal/mol.

Интерактивен списък. Започнете да пишете думата, която търсите.

ВРЪЗКА

Синоними:

последователност, съгласуваност, приемственост, сгъваемост, последователност, хармония, взаимодействие, връзка, артикулация, конкатенация, свързване, комуникация, средства за комуникация, сношение, общуване, контакт, асоциация, връзка, връзка, зависимост, обвързване, връзки, романтика, свързваща връзка , съюз, причинно-следствена връзка, връзки с обществеността, томба, интимни отношения, интрига, корелация, дуплекс, пъпна връв, сношение, обвързване, религия, съжителство, паратаксис, свързваща нишка, приемственост, адхезия, взаимосвързаност, корелация, условност, връзка, родство, замазка , връзка , купидони, афера, синапс, контекст, любов, нишка, поща, съобщение, квадруплекс. Мравка. фрагментация

ВРЪЗКАсиноними, какви са те? ВРЪЗКА, ВРЪЗКАтова е значението на думата ВРЪЗКА, произход (етимология) ВРЪЗКА, ВРЪЗКАстрес, словоформи в други речници

+ ВРЪЗКАсиноним - Речник на руските синоними 4

Електроотрицателността е способността на атомите да изместват електрони в тяхната посока, когато образуват химична връзка. Това понятие е въведено от американския химик Л. Полинг (1932). Електроотрицателността характеризира способността на атом на даден елемент да привлича обща електронна двойка в молекула. Стойностите на електроотрицателността, определени по различни методи, се различават една от друга. В образователната практика те най-често използват относителни, а не абсолютни стойности на електроотрицателността. Най-често срещаната е скала, в която електроотрицателността на всички елементи се сравнява с електроотрицателността на лития, взета за едно.

Сред елементите на групи IA - VIIA:

електроотрицателността, като правило, се увеличава в периоди („отляво надясно“) с увеличаване на атомния номер и намалява в групи („отгоре надолу“).

Моделите на промените в електроотрицателността сред d-блоковите елементи са много по-сложни.

Елементи с висока електроотрицателност, чиито атоми имат висок електронен афинитет и висока енергия на йонизация, т.е. склонни към добавяне на електрон или изместване на двойка свързващи електрони в тяхната посока, се наричат ​​неметали.

Те включват: водород, въглерод, азот, фосфор, кислород, сяра, селен, флуор, хлор, бром и йод. Според редица характеристики специална група благородни газове (хелий-радон) също се класифицира като неметали.

Металите включват повечето от елементите на периодичната таблица.

Металите се характеризират с ниска електроотрицателност, т.е. ниска енергия на йонизация и афинитет към електрони. Металните атоми или даряват електрони на неметални атоми, или смесват двойки свързващи електрони от себе си. Металите имат характерен блясък, висока електропроводимост и добра топлопроводимост. Те са предимно издръжливи и ковки.

Този набор от физични свойства, които отличават металите от неметалите, се обяснява със специалния тип връзка, който съществува в металите. Всички метали имат ясно изразена кристална решетка. Заедно с атомите, неговите възли съдържат метални катиони, т.е. атоми, които са загубили своите електрони. Тези електрони образуват социализиран електронен облак, така наречения електронен газ. Тези електрони са в силовото поле на много ядра. Тази връзка се нарича метална. Свободната миграция на електрони в целия обем на кристала определя специалните физични свойства на металите.

Металите включват всички d и f елементи. Ако от периодичната таблица изберете мислено само блокове от s- и p-елементи, т.е. елементи от група А и начертаете диагонал от горния ляв ъгъл до долния десен ъгъл, тогава се оказва, че са разположени неметални елементи от дясната страна на този диагонал, а металните - отляво. В съседство с диагонала са елементи, които не могат да бъдат еднозначно класифицирани нито като метали, нито като неметали. Тези междинни елементи включват: бор, силиций, германий, арсен, антимон, селен, полоний и астат.

Идеите за ковалентните и йонните връзки изиграха важна роля в развитието на идеите за структурата на материята, но създаването на нови физични и химични методи за изследване на фината структура на материята и тяхното използване показа, че феноменът на химическата връзка е много по-сложни. Понастоящем се смята, че всяка хетероатомна връзка е едновременно ковалентна и йонна, но в различни пропорции. По този начин се въвежда концепцията за ковалентни и йонни компоненти на хетероатомна връзка. Колкото по-голяма е разликата в електроотрицателността на свързващите атоми, толкова по-голяма е полярността на връзката. Когато разликата е повече от две единици, почти винаги преобладава йонният компонент. Нека сравним два оксида: натриев оксид Na 2 O и хлорен оксид (VII) Cl 2 O 7. В натриевия оксид частичният заряд на кислородния атом е -0,81, а в хлорния оксид -0,02. Това на практика означава, че Na-O връзката е 81% йонна и 19% ковалентна. Йонният компонент на Cl-O връзката е само 2%.

Списък на използваната литература

1. Попков В. А., Пузаков С. А. Обща химия: учебник. - М.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 с.: ISBN 978-5-9704-1570-2. [С. 35-37]
2. Волков, А.И., Жарски, И.М.Голям химически справочник / A.I. Волков, И.М. Жарски. - Мн.: Модерно училище, 2005. - 608 с ISBN 985-6751-04-7.