Công việc bao gồm các nhiệm vụ về liên kết hóa học.
Pugacheva Elena Vladimirovna
Mô tả sự phát triển
6. Liên kết cộng hóa trị không phân cực là đặc trưng của
1) Cl 2 2) SO3 3) CO 4) SiO 2
1) NH 3 2) Cu 3) H 2 S 4) I 2
3) ion 4) kim loại
15. Ba cặp electron chung tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử
16. Liên kết hydro hình thành giữa các phân tử
1) HI 2) HCl 3) HF 4) HBr
1) nước và kim cương 2) hydro và clo 3) đồng và nitơ 4) brom và metan
19. Liên kết hydro không điển hình cho chất
1) flo 2) clo 3) brom 4) iốt
1)СF 4 2)CCl 4 3)CBr 4 4)CI 4
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
32. Nguyên tử của các nguyên tố hóa học thuộc chu kỳ thứ hai của bảng tuần hoàn D.I. Mendeleev tạo thành các hợp chất có liên kết hóa học ion có thành phần 1) LiF 2) CO 2 3) Al 2 O 3 4) BaS
1) ion 2) kim loại
43. Liên kết ion được hình thành bởi 1) H và S 2) P và C1 3) Cs và Br 4) Si và F
khi tương tác
1) ion 2) kim loại
1) ion 2) kim loại
TÊN CHẤT LOẠI LIÊN LẠC
1) kẽm A) ion
2) nitơ B) kim loại
62. Trận đấu
KẾT NỐI LOẠI GIAO TIẾP
1) ion A) H 2
2) kim loại B) Va
3) cực cộng hóa trị B) HF
66. Liên kết hóa học mạnh nhất xảy ra trong phân tử 1) F 2 2) Cl 2 3) O 2 4) N 2
67. Độ bền liên kết tăng dần trong dãy 1) Cl 2 -O 2 -N 2 2) O 2 - N 2- Cl 2 3) O 2 - Cl 2 -N 2 4) Cl 2 -N 2 -O 2
68. Hãy chỉ ra dãy đặc trưng bởi độ dài của liên kết hóa học tăng dần
1)O 2 , N 2 , F 2 , Cl 2 2)N 2 , O 2 , F 2 , Cl 2 3)F 2 , N 2 , O 2 , Cl 2 4)N 2 , O 2 , Cl 2 , F 2
Hãy xem nhiệm vụ số 3 trong các lựa chọn của Kỳ thi Thống nhất năm 2016.
Nhiệm vụ với giải pháp.
Nhiệm vụ số 1.
Các hợp chất có liên kết cộng hóa trị không cực nằm trong dãy:
1. O2, Cl2, H2
2. HCl, N2, F2
3. O3, P4, H2O
4.NH3, S8, NaF
Giải thích: chúng ta cần tìm một dãy trong đó chỉ có các chất đơn giản, vì liên kết cộng hóa trị không phân cực chỉ được hình thành giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố. Câu trả lời đúng là 1.
Nhiệm vụ số 2.
Các chất có liên kết cộng hóa trị phân cực được liệt kê theo dãy sau:
1. CaF2, Na2S, N2
2. P4, FeCl2, NH3
3. SiF4, HF, H2S
4. NaCl, Li2O, SO2
Giải thích:ở đây bạn cần tìm một loạt trong đó chỉ có các chất phức tạp và hơn nữa là tất cả các phi kim loại. Câu trả lời đúng là 3.
Nhiệm vụ số 3.
Liên kết hydro là đặc trưng của
1. Alkanov 2. Arenov 3. Rượu 4. Alkinov
Giải thích: Liên kết hydro được hình thành giữa ion hydro và ion có độ âm điện. Trong số những loại được liệt kê, chỉ có rượu mới có bộ như vậy.
Câu trả lời đúng là 3.
Nhiệm vụ số 4.
Liên kết hóa học giữa các phân tử nước
1. Hydro
2. ion
3. Cực cộng hóa trị
4. Cộng hóa trị không phân cực
Giải thích: Liên kết cộng hóa trị có cực được hình thành giữa các nguyên tử O và H trong nước, vì đây là hai phi kim, nhưng có liên kết hydro giữa các phân tử nước. Câu trả lời đúng là 1.
Nhiệm vụ số 5.
Mỗi chất chỉ có liên kết cộng hóa trị:
1. CaO và C3H6
2. NaNO3 và CO
3. N2 và K2S
4. CH4 và SiO2
Giải thích: các kết nối chỉ được bao gồm các phi kim loại, nghĩa là câu trả lời đúng là 4.
Nhiệm vụ số 6.
Chất có liên kết cộng hóa trị có cực là
1. O3 2. NaBr 3. NH3 4. MgCl2
Giải thích: Liên kết cộng hóa trị có cực được hình thành giữa các nguyên tử của các phi kim khác nhau. Câu trả lời đúng là 3.
Nhiệm vụ số 7.
Liên kết cộng hóa trị không phân cực là đặc trưng của hai chất:
1. Nước và kim cương
2. Hydro và clo
3. Đồng và nitơ
4. Brom và metan
Giải thích: Liên kết cộng hóa trị không phân cực là đặc trưng của sự liên kết giữa các nguyên tử của cùng một nguyên tố phi kim. Câu trả lời đúng là 2.
Nhiệm vụ số 8.
Liên kết hóa học nào được hình thành giữa các nguyên tử của các nguyên tố có số nguyên tử 9 và 19?
1. ion
2. Kim loại
3. Cực cộng hóa trị
4. Cộng hóa trị không phân cực
Giải thích:đây là các nguyên tố - flo và kali, nghĩa là phi kim loại và kim loại, tương ứng chỉ có thể hình thành liên kết ion giữa các nguyên tố đó. Câu trả lời đúng là 1.
Nhiệm vụ số 9.
Chất có liên kết ion tương ứng với công thức
1. NH3 2. HBr 3. CCl4 4. KCl
Giải thích: liên kết ion được hình thành giữa nguyên tử kim loại và nguyên tử phi kim, đó là câu trả lời đúng là 4.
Nhiệm vụ số 10.
Hydro clorua và
1. Amoniac
2. Brom
3. Natri clorua
4. Magiê oxit
Giải thích: Hydro clorua có liên kết cộng hóa trị cực, nghĩa là chúng ta cần tìm một chất gồm hai phi kim loại khác nhau - đây là amoniac.
Câu trả lời đúng là 1.
Nhiệm vụ cho giải pháp độc lập.
1. Liên kết hydro hình thành giữa các phân tử
1. Axit flohydric
2. Mêtan clorua
3. Dimetyl ete
4. Etylen
2. Hợp chất có liên kết cộng hóa trị tương ứng với công thức
1. Na2O 2. MgCl2 3. CaBr2 4. HF
3. Chất có liên kết cộng hóa trị không phân cực có công thức
1. H2O 2. Br2 3. CH4 4. N2O5
4. Chất có liên kết ion là
1. CaF2 2. Cl2 3. NH3 4. SO2
5. Liên kết hydro hình thành giữa các phân tử
1. Metanol
3. Axetylen
4. Metyl fomat
6. Liên kết cộng hóa trị không cực là đặc trưng của hai chất:
1. Nitơ và ozon
2. Nước và amoniac
3. Đồng và nitơ
4. Brom và metan
7. Liên kết cộng hóa trị có cực là đặc trưng của một chất
1. KI 2. CaO 3. Na2S 4. CH4
8. Liên kết cộng hóa trị không phân cực là đặc trưng của
1. I2 2. NO 3. CO 4. SiO2
9. Chất có liên kết cộng hóa trị có cực là
1. Cl2 2. NaBr 3. H2S 4. MgCl2
10. Liên kết cộng hóa trị không cực là đặc trưng của hai chất:
1. Hydro và clo
2. Nước và kim cương
3. Đồng và nitơ
4. Brom và metan
Ghi chú này sử dụng các bài tập từ tuyển tập Kỳ thi Thống nhất năm 2016 do A.A. Kaverina.
A4 Liên kết hóa học.
Liên kết hóa học: cộng hóa trị (cực và không phân cực), ion, kim loại, hydro. Các phương pháp hình thành liên kết cộng hóa trị. Đặc điểm của liên kết cộng hóa trị: độ dài và năng lượng liên kết. Sự hình thành liên kết ion.
Tùy chọn 1 – 1,5,9,13,17,21,25,29,33,37,41,45,49,53,57,61,65
Tùy chọn 2 – 2,6,10,14,18,22,26,30,34,38,42,46,50,54,58,62,66
Tùy chọn 3 – 3,7,11,15,19,23,27,31,35,39,43,47,51,55,59,63,67
Tùy chọn 4 – 4,8,12,16,20,24,28,32,36,40,44,48,52,56,60,64,68
1. Trong amoniac và bari clorua, liên kết hóa học tương ứng là
1) cực ion và cộng hóa trị
2) cộng hóa trị cực và ion
3) cộng hóa trị không phân cực và kim loại
4) cộng hóa trị không phân cực và ion
2. Những chất chỉ có liên kết ion được xếp vào dãy sau:
1) F 2, CCl 4, KCl 2) NaBr, Na 2 O, KI 3) SO 2 .P 4 .CaF 2 4) H 2 S, Br 2, K 2 S
3. Hợp chất có liên kết ion được hình thành do tương tác
1) CH 4 và O 2 2) SO 3 và H 2 O 3) C 2 H 6 và HNO 3 4) NH 3 và HCI
4. Trong chuỗi nào tất cả các chất đều có liên kết cộng hóa trị có cực?
1) HCl,NaCl,Cl 2 2) O 2,H 2 O,CO 2 3) H 2 O,NH 3,CH 4 4) NaBr,HBr,CO
5. Công thức của các chất chỉ có liên kết cộng hóa trị có cực được viết trong dãy nào?
1) Cl 2, NO 2, HCl 2) HBr,NO,Br 2 3) H 2 S,H 2 O,Se 4) HI,H 2 O,PH 3
6. Liên kết cộng hóa trị không phân cực là đặc trưng của
1) Cl 2 2) SO3 3) CO 4) SiO 2
7. Chất có liên kết cộng hóa trị có cực là
1) C1 2 2) NaBr 3) H 2 S 4) MgCl 2
8. Chất có liên kết cộng hóa trị là
1) CaCl 2 2) MgS 3) H 2 S 4) NaBr
9. Chất có liên kết cộng hóa trị không phân cực có công thức
1) NH 3 2) Cu 3) H 2 S 4) I 2
10. Chất có liên kết cộng hóa trị không phân cực là
11. Liên kết hóa học được hình thành giữa các nguyên tử có cùng độ âm điện
1) ion 2) cộng hóa trị có cực 3) cộng hóa trị không phân cực 4) hydro
12. Liên kết cộng hóa trị có cực là đặc trưng của
1) KCl 2) HBr 3) P 4 4) CaCl 2
13. Nguyên tố hóa học trong nguyên tử có các electron được phân bố giữa các lớp như sau: 2, 8, 8, 2 tạo thành liên kết hóa học với hydro
1) cộng hóa trị có cực 2) cộng hóa trị không phân cực
3) ion 4) kim loại
14. Trong phân tử chất nào liên kết giữa các nguyên tử cacbon dài nhất?
1) axetylen 2) etan 3) eten 4) benzen
15. Ba cặp electron chung tạo thành liên kết cộng hóa trị trong phân tử
1) nitơ 2) hydro sunfua 3) metan 4) clo
16. Liên kết hydro hình thành giữa các phân tử
1) dimetyl ete 2) metanol 3) etylen 4) etyl axetat
17. Độ phân cực của liên kết thể hiện rõ nhất trong phân tử
1) HI 2) HCl 3) HF 4) HBr
18. Chất có liên kết cộng hóa trị không phân cực là
1) nước và kim cương 2) hydro và clo 3) đồng và nitơ 4) brom và metan
19. Liên kết hydro không điển hình cho chất
1) H 2 O 2) CH 4 3) NH 3 4) CH3OH
20. Liên kết cộng hóa trị có cực là đặc trưng của hai chất có công thức là
1) KI và H 2 O 2) CO 2 và K 2 O 3) H 2 S và Na 2 S 4) CS 2 và PC1 5
21. Liên kết hóa học yếu nhất trong phân tử
22. Chất nào có liên kết hóa học dài nhất trong phân tử?
1) flo 2) clo 3) brom 4) iốt
23. Mỗi chất nêu trong dãy đều có liên kết cộng hóa trị:
1) C 4 H 10, NO 2, NaCl 2) CO, CuO, CH 3 Cl 3) BaS, C 6 H 6, H 2 4) C 6 H 5 NO 2, F 2, CCl 4
24. Mỗi chất được chỉ ra trong dãy có liên kết cộng hóa trị:
1) CaO, C 3 H 6, S 8 2) Fe, NaNO 3, CO 3) N 2, CuCO 3, K 2 S 4) C 6 H 5 N0 2, SO 2, CHC1 3
25. Mỗi chất được chỉ ra trong dãy có liên kết cộng hóa trị:
1) C 3 H 4, NO, Na 2 O 2) CO, CH 3 C1, PBr 3 3) P 2 Oz, NaHSO 4, Cu 4) C 6 H 5 NO 2, NaF, CCl 4
26. Mỗi chất nêu trong dãy đều có liên kết cộng hóa trị:
1) C 3 H a, NO 2, NaF 2) KCl, CH 3 Cl, C 6 H 12 0 6 3) P 2 O 5, NaHSO 4, Ba 4) C 2 H 5 NH 2, P 4, CH 3 Ồ
27. Độ phân cực của liên kết được thể hiện rõ nhất trong phân tử
1) hydro sunfua 2) clo 3) photphine 4) hydro clorua
28. Trong phân tử chất nào có liên kết hóa học mạnh nhất?
1)СF 4 2)CCl 4 3)CBr 4 4)CI 4
29. Trong các chất NH 4 Cl, CsCl, NaNO 3, PH 3, HNO 3 - số chất có liên kết ion bằng nhau
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
30. Trong số các chất (NH 4) 2 SO 4, Na 2 SO 4, CaI 2, I 2, CO 2 - số hợp chất có liên kết cộng hóa trị là
1) 1 2) 2 3) 3 4) 4
31. Trong các chất được hình thành bằng cách nối các nguyên tử giống hệt nhau, liên kết hóa học
1) ion 2) cộng hóa trị có cực 3) hydro 4) cộng hóa trị không phân cực
32. Nguyên tử của các nguyên tố hóa học thuộc chu kỳ thứ hai của bảng tuần hoàn D.I. Mendeleev tạo thành các hợp chất có liên kết hóa học ion có thành phần 1) LiF 2) CO 2 3) Al 2 O 3 4) BaS
33. Các hợp chất có liên kết cộng hóa trị phân cực và cộng hóa trị không phân cực lần lượt là 1) nước và hydro sunfua 2) kali bromua và nitơ 3) amoniac và hydro 4) oxy và metan
34. Liên kết cộng hóa trị không phân cực là đặc trưng của 1) nước 2) amoniac 3) nitơ 4) metan
35. Liên kết hóa học trong phân tử hydro florua
1) cộng hóa trị cực 3) ion
2) cộng hóa trị không phân cực 4) hydro
36. Chọn cặp chất có tất cả các liên kết cộng hóa trị:
1) NaCl, HCl 2) CO 2, BaO 3) CH 3 Cl, CH 3 Na 4) SO 2, NO 2
37. Trong kali iodua liên kết hóa học
1) cộng hóa trị không phân cực 3) kim loại
2) cộng hóa trị cực 4) ion
38. Trong liên kết hóa học disulfua cacbon CS 2
1) ion 2) kim loại
3) cộng hóa trị có cực 4) cộng hóa trị không phân cực
39. Liên kết cộng hóa trị không cực được hình thành trong hợp chất
1) CrO 3 2) P 2 O 5 3) SO 2 4) F 2
40. Chất có liên kết cộng hóa trị phân cực có công thức 1) KCl 2) HBr 3) P 4 4) CaCl 2
41. Hợp chất có liên kết hóa học ion
1) phốt pho clorua 2) kali bromua 3) nitơ oxit (II) 4) bari
42. Trong amoniac và bari clorua, liên kết hóa học lần lượt là
1) cực ion và cộng hóa trị 2) cực cộng hóa trị và ion
3) cộng hóa trị không phân cực và kim loại 4) cộng hóa trị không phân cực và ion
43. Liên kết ion được hình thành bởi 1) H và S 2) P và C1 3) Cs và Br 4) Si và F
44. Trong phân tử H2 có loại liên kết nào?
1) Ion 2) Hydro 3) Cộng hóa trị không phân cực 4) Chất cho-chấp
45. Những chất có liên kết cộng hóa trị phân cực là
1) lưu huỳnh (IV) oxit 2) oxy 3) canxi hydrua 4) kim cương
46. Có liên kết hóa học trong phân tử flo
1) cộng hóa trị có cực 2) ion 3) cộng hóa trị không phân cực 4) hydro
47. Dãy nào liệt kê các chất chỉ có liên kết cộng hóa trị phân cực:
1) CH 4 H 2 Cl 2 2) NH 3 HBr CO 2 3) PCl 3 KCl CCl 4 4) H 2 S SO 2 LiF
48. Trong chuỗi nào tất cả các chất đều có liên kết cộng hóa trị có cực?
1) HCl, NaCl, Cl 2 2) O 2 H 2 O, CO 2 3) H 2 O, NH 3, CH 4 4) KBr, HBr, CO
49. Dãy nào liệt kê các chất chỉ có liên kết ion:
1) F 2 O LiF SF 4 2) PCl 3 NaCl CO 2 3) KF Li 2 O BaCl 2 4) CaF 2 CH 4 CCl 4
50. Hợp chất có liên kết ion được hình thành khi tương tác
1) CH 4 và O 2 2) NH 3 và HCl 3) C 2 H 6 và HNO 3 4) SO 3 và H 2 O
51. Liên kết hydro được hình thành giữa các phân tử của 1) etan 2) benzen 3) hydro 4) etanol
52. Chất nào có liên kết hydro? 1) Hydro sunfua 2) Nước đá 3) Hydro bromua 4) Benzen
53. Sự kết nối được hình thành giữa các phần tử có số serial 15 và 53
1) ion 2) kim loại
3) cộng hóa trị không phân cực 4) cộng hóa trị có cực
54. Sự kết nối được hình thành giữa các phần tử có số serial 16 và 20
1) ion 2) kim loại
3) cực cộng hóa trị 4) hydro
55. Liên kết nảy sinh giữa các nguyên tử của các nguyên tố có số thứ tự 11 và 17
1) kim loại 2) ion 3) cộng hóa trị 4) chất cho-chấp
56. Liên kết hydro hình thành giữa các phân tử
1) hydro 2) formaldehyde 3) axit axetic 4) hydro sunfua
57. Công thức của các chất chỉ có liên kết cộng hóa trị có cực được viết trong dãy nào?
1) Cl 2, NH 3, HCl 2) HBr, NO, Br 2 3) H 2 S, H 2 O, S 8 4) HI, H 2 O, PH 3
58. Chất nào chứa cả liên kết hóa học ion và cộng hóa trị?
1) Natri clorua 2) Hydro clorua 3) Natri sunfat 4) Axit photphoric
59. Liên kết hóa học trong phân tử có tính chất ion rõ rệt hơn
1) lithium bromide 2) đồng clorua 3) canxi cacbua 4) kali florua
60. Trong chất nào tất cả các liên kết hóa học đều có liên kết cộng hóa trị không phân cực?
1) Kim cương 2) Carbon monoxide (IV) 3) Vàng 4) Metan
61. Thiết lập sự tương ứng giữa một chất và kiểu liên kết của các nguyên tử trong chất đó.
TÊN CHẤT LOẠI LIÊN LẠC
1) kẽm A) ion
2) nitơ B) kim loại
3) amoniac B) cực cộng hóa trị
4) canxi clorua D) cộng hóa trị không phân cực
62. Trận đấu
KẾT NỐI LOẠI GIAO TIẾP
1) ion A) H 2
2) kim loại B) Va
3) cực cộng hóa trị B) HF
4) cộng hóa trị không phân cực D) BaF 2
63. Hợp chất nào có liên kết cộng hóa trị giữa các nguyên tử được hình thành theo cơ chế cho - nhận? 1) KCl 2) CCl 4 3) NH 4 Cl 4) CaCl 2
64. Hãy chỉ ra phân tử có năng lượng liên kết cao nhất: 1) N≡N 2) H-H 3) O=O 4) H-F
65. Hãy chỉ ra phân tử có liên kết hóa học mạnh nhất: 1) HF 2) HCl 3) HBr 4) HI
(electron đầu tiên)
(theo Pauling)
| F | 9 |
| 18,9984 | |
| 2s 2 2p 5 | |
| Flo | |
Tính chất hóa học
Là phi kim loại hoạt động mạnh nhất, nó tương tác mạnh với hầu hết các chất (ngoại lệ hiếm gặp là nhựa fluoroplastic) và với hầu hết chúng - gây cháy và nổ. Sự tiếp xúc của flo với hydro dẫn đến bốc cháy và nổ ngay cả ở nhiệt độ rất thấp (xuống tới −252°C). Ngay cả nước và bạch kim:uranium dùng cho ngành công nghiệp hạt nhân cũng cháy trong môi trường flo.
clo triflorua ClF 3 - chất fluor hóa và chất oxy hóa mạnh mẽ nhiên liệu tên lửa
lưu huỳnh hexafluoride SF 6 - chất cách điện khí trong ngành điện
florua kim loại (như W và V), có một số đặc tính có lợi
freon là chất làm lạnh tốt
teflon - polyme trơ về mặt hóa học
natri hexafluoroaluminate - để sản xuất nhôm tiếp theo bằng điện phân
các hợp chất flo khác nhau
tên lửa
Các hợp chất flo được sử dụng rộng rãi trong công nghệ tên lửa làm chất oxy hóa cho nhiên liệu tên lửa.Ứng dụng trong y học
Các hợp chất flo được sử dụng rộng rãi trong y học như chất thay thế máu.
Vai trò sinh học và sinh lý
Fluorine là một yếu tố quan trọng đối với cơ thể. Trong cơ thể con người, flo chủ yếu được tìm thấy ở men răng với thành phần là fluorapatit - Ca 5 F (PO 4) 3. Khi tiêu thụ florua không đủ (dưới 0,5 mg/lít) hoặc quá mức (hơn 1 mg/lít), cơ thể có thể mắc các bệnh về răng miệng: sâu răng và nhiễm fluor (đốm men) và ung thư xương.
Để ngăn ngừa sâu răng, nên sử dụng kem đánh răng có phụ gia fluoride hoặc uống nước có fluoride (nồng độ lên tới 1 mg/l), hoặc sử dụng dung dịch natri florua hoặc thiếc florua 1-2% tại chỗ. Những hành động như vậy có thể làm giảm khả năng sâu răng từ 30-50%.
Nồng độ tối đa cho phép của flo liên kết trong không khí của các cơ sở công nghiệp là 0,0005 mg/lít.
Thông tin bổ sung
Flo, Flo, F(9)
Fluorine (Fluorine, Fluor của Pháp và Đức) thu được ở trạng thái tự do vào năm 1886, nhưng các hợp chất của nó đã được biết đến từ lâu và được sử dụng rộng rãi trong luyện kim và sản xuất thủy tinh. Lần đầu tiên đề cập đến fluorit (CaP) dưới cái tên fluorit (Fliisspat) có từ thế kỷ 16. Một trong những tác phẩm được cho là của huyền thoại Vasily Valentin có đề cập đến những viên đá được sơn nhiều màu sắc khác nhau - dòng chảy (Fliisse từ tiếng Latin fluere - chảy, đổ), được sử dụng làm chất trợ trong quá trình nấu chảy kim loại. Agricola và Libavius viết về điều này. Sau này giới thiệu các tên đặc biệt cho dòng này - fluorit (Flusspat) và fluor khoáng. Nhiều tác giả của các công trình hóa học và kỹ thuật của thế kỷ 17 và 18. mô tả các loại fluorit khác nhau. Ở Nga, những viên đá này được gọi là vây, spat, spat; Lomonosov phân loại những viên đá này là selenite và gọi chúng là tia hoặc dòng chảy (dòng tinh thể). Các bậc thầy người Nga, cũng như những nhà sưu tập khoáng sản (ví dụ, vào thế kỷ 18, Hoàng tử P.F. Golitsyn) biết rằng một số loại thạch anh khi đun nóng (ví dụ, trong nước nóng) sẽ phát sáng trong bóng tối. Tuy nhiên, Leibniz, trong cuốn lịch sử về phốt pho (1710), đã đề cập đến photpho nhiệt (Thermophosphorus) về vấn đề này.
Rõ ràng, các nhà hóa học và nhà hóa học thủ công đã làm quen với axit flohydric không muộn hơn thế kỷ 17. Năm 1670, nghệ nhân Schwanhard ở Nuremberg đã sử dụng fluorit trộn với axit sulfuric để khắc hoa văn lên cốc thủy tinh. Tuy nhiên, vào thời điểm đó bản chất của fluorit và axit flohydric hoàn toàn chưa được biết đến. Ví dụ, người ta tin rằng axit silicic có tác dụng tẩy rửa trong quy trình Schwanhard. Ý kiến sai lầm này đã bị Scheele loại bỏ, người đã chứng minh rằng khi fluorit phản ứng với axit sulfuric, axit silicic thu được là kết quả của sự ăn mòn bình phản ứng thủy tinh bởi axit flohydric thu được. Ngoài ra, Scheele đã xác định (1771) rằng fluorit là sự kết hợp của đất đá vôi với một loại axit đặc biệt, được gọi là “axit Thụy Điển”.
Lavoisier nhận ra gốc axit hydrofluoric là một vật thể đơn giản và đưa nó vào bảng các vật thể đơn giản của mình. Axit flohydric thu được ở dạng tinh khiết ít nhiều vào năm 1809. Gay-Lussac và Thénard bằng cách chưng cất fluorit với axit sulfuric trong bình chưng cất chì hoặc bạc. Trong hoạt động này, cả hai nhà nghiên cứu đều bị đầu độc. Bản chất thực sự của axit hydrofluoric được Ampere xác định vào năm 1810. Ông bác bỏ ý kiến của Lavoisier rằng axit hydrofluoric nên chứa oxy và chứng minh sự tương tự của axit này với axit clohydric. Ampere báo cáo phát hiện của mình cho Davy, người gần đây đã xác định được bản chất nguyên tố của clo. Davy hoàn toàn đồng ý với lập luận của Ampere và dành rất nhiều công sức để thu được flo tự do bằng cách điện phân axit hydrofluoric và các cách khác. Có tính đến tác dụng ăn mòn mạnh của axit hydrofluoric trên thủy tinh, cũng như trên các mô thực vật và động vật, Ampere đề xuất gọi nguyên tố có trong nó là flo (tiếng Hy Lạp - sự hủy diệt, cái chết, dịch bệnh, bệnh dịch hạch, v.v.). Tuy nhiên, Davy không chấp nhận cái tên này và đề xuất một cái tên khác - Fluorine, tương tự với tên clo lúc bấy giờ - Chlorine, cả hai tên này vẫn được sử dụng trong tiếng Anh. Tên do Ampere đặt đã được giữ nguyên bằng tiếng Nga.
Nhiều nỗ lực nhằm cô lập flo tự do trong thế kỷ 19. không dẫn đến kết quả thành công. Chỉ đến năm 1886, Moissan mới làm được điều này và thu được flo tự do dưới dạng khí màu vàng lục. Vì flo là một loại khí hung hãn bất thường nên Moissan đã phải vượt qua rất nhiều khó khăn trước khi tìm ra một loại vật liệu thích hợp làm thiết bị trong các thí nghiệm với flo. Ống chữ U để điện phân axit hydrofluoric ở 55°C (làm mát bằng metyl clorua lỏng) được làm bằng bạch kim có nút fluorit. Sau khi nghiên cứu các tính chất hóa học và vật lý của flo tự do, nó đã tìm thấy ứng dụng rộng rãi. Hiện nay flo là một trong những thành phần quan trọng nhất trong quá trình tổng hợp nhiều loại chất hữu cơ có chứa flo. Trong văn học Nga đầu thế kỷ 19. flo được gọi khác nhau: bazơ axit hydrofluoric, fluorin (Dvigubsky, 1824), độ lưu huỳnh (Iovsky), fluor (Shcheglov, 1830), fluor, flo, florua. Hess giới thiệu tên flo vào năm 1831.
Tính chất nguyên tử, phân tử, hạt nhân
Cấu trúc của nguyên tử flo.
Ở trung tâm của nguyên tử là một hạt nhân tích điện dương. Có 9 electron mang điện tích âm quay xung quanh.
Công thức điện tử: 1s2;2s2;2p5
tôi bảo vệ. = 1,00783 (amu)
m trung tính.= 1,00866 (amu)
m proton = m electron
Đồng vị florua.
Đồng vị: 18F
Đặc điểm tóm tắt: Tỷ lệ mắc trong tự nhiên: 0%
Số proton trong hạt nhân là 9. Số neutron trong hạt nhân là 9. Số nucleon là 18. Liên kết E = 931,5(9*m pr.+9*m neutron-M(F18)) = 138,24 (MEV)E cụ thể = E liên kết/N nucleon = 7,81 (MEV/nucleon)
Không thể phân rã Alpha Không thể phân rã Beta trừ Phân rã Positron: F(Z=9,M=18)->O(Z=8,M=18)+e(Z=+1,M=0)+0.28( MeV)Bắt điện tử: F(Z=9,M=18)+e(Z=-1,M=0)->O(Z=8,M=18)+1.21(MeV)
Đồng vị: 19F
Đặc điểm tóm tắt: Tỷ lệ mắc trong tự nhiên: 100%
Phân tử Flo.
Flo tự do bao gồm các phân tử hai nguyên tử. Từ quan điểm hóa học, flo có thể được coi là một phi kim loại hóa trị một, và hơn nữa, là chất hoạt động mạnh nhất trong tất cả các phi kim loại. Điều này là do một số lý do, bao gồm cả sự dễ dàng phân hủy phân tử F2 thành các nguyên tử riêng lẻ - năng lượng cần thiết cho quá trình này chỉ là 159 kJ/mol (so với 493 kJ/mol đối với O2 và 242 kJ/mol đối với C12). Nguyên tử Flo có ái lực điện tử đáng kể và kích thước tương đối nhỏ. Do đó, liên kết hóa trị của chúng với các nguyên tử của các nguyên tố khác hóa ra mạnh hơn liên kết tương tự của các kim loại khác (ví dụ, năng lượng liên kết H-F là -564 kJ/mol so với 460 kJ/mol đối với liên kết H-O và 431 kJ/mol đối với liên kết H-O. liên kết H-C1).
Liên kết F-F được đặc trưng bởi khoảng cách hạt nhân bằng 1,42 A. Đối với sự phân ly nhiệt của flo, dữ liệu sau đây thu được bằng tính toán:
Nhiệt độ, °C 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700
Mức độ phân ly, % 5 10-3 0,3 4,2 22 60 88 97 99
Nguyên tử flo ở trạng thái cơ bản có cấu trúc của lớp electron bên ngoài 2s22p5 và là hóa trị một. Sự kích thích trạng thái hóa trị ba liên quan đến việc chuyển một electron 2p sang mức 3s đòi hỏi chi phí 1225 kJ/mol và thực tế không thể thực hiện được. Ái lực điện tử của nguyên tử flo trung tính được ước tính là 339 kJ/mol. Ion F- được đặc trưng bởi bán kính hiệu dụng 1,33 A và năng lượng hydrat hóa là 485 kJ/mol. Bán kính cộng hóa trị của flo thường được lấy là 71 pm (tức là một nửa khoảng cách giữa các hạt nhân trong phân tử F2).
Tính chất hóa học của Flo.
Vì các dẫn xuất flo của các nguyên tố kim loại thường rất dễ bay hơi nên sự hình thành của chúng không bảo vệ được bề mặt của kim loại khỏi tác động tiếp theo của flo. Do đó, sự tương tác thường mạnh hơn nhiều so với nhiều kim loại. Ví dụ, silicon, phốt pho và lưu huỳnh bốc cháy trong khí flo. Carbon vô định hình (than củi) hoạt động tương tự, trong khi than chì chỉ phản ứng ở nhiệt độ đỏ. Flo không kết hợp trực tiếp với nitơ và oxy.
Flo loại bỏ hydro khỏi các hợp chất hydro của các nguyên tố khác. Hầu hết các oxit bị phân hủy bởi nó, thay thế oxy. Đặc biệt, nước tương tác theo sơ đồ F2 + H2O --> 2 HF + O
Hơn nữa, các nguyên tử oxy bị dịch chuyển không chỉ kết hợp với nhau mà còn một phần với các phân tử nước và flo. Vì vậy, ngoài khí oxy, phản ứng này luôn tạo ra hydro peroxit và flo oxit (F2O). Loại thứ hai là một loại khí màu vàng nhạt có mùi tương tự như ozone.
Fluorine oxit (còn được gọi là oxy florua - ОF2) có thể thu được bằng cách cho flo đi qua 0,5 N. dung dịch NaOH. Phản ứng diễn ra theo phương trình: 2 F2 + 2 NaOH = 2 NaF + H2O + F2О Các phản ứng sau đây cũng là đặc trưng của flo:
H2 + F2 = 2HF (có nổ)
Chủ đề của bộ mã hóa Kỳ thi Thống nhất: Liên kết hóa học cộng hóa trị, các dạng và cơ chế hình thành của nó. Đặc điểm của liên kết cộng hóa trị (độ phân cực và năng lượng liên kết). Liên kết ion. Kết nối kim loại. liên kết hydro
Liên kết hóa học nội phân tử
Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét các liên kết phát sinh giữa các hạt trong phân tử. Những kết nối như vậy được gọi là nội phân tử.
Liên kết hóa học giữa các nguyên tử của các nguyên tố hóa học có tính chất tĩnh điện và được hình thành do sự tương tác của các electron (hóa trị) bên ngoài, ở mức độ lớn hơn hoặc ít hơn được giữ bởi hạt nhân tích điện dương nguyên tử liên kết.
Khái niệm then chốt ở đây là độ âm điện. Chính điều này quyết định loại liên kết hóa học giữa các nguyên tử và tính chất của liên kết này.
là khả năng của một nguyên tử để thu hút (giữ) bên ngoài(hóa trị) điện tử. Độ âm điện được xác định bởi mức độ hút của các electron bên ngoài vào hạt nhân và phụ thuộc chủ yếu vào bán kính nguyên tử và điện tích của hạt nhân.
Độ âm điện rất khó xác định rõ ràng. L. Pauling đã biên soạn một bảng độ âm điện tương đối (dựa trên năng lượng liên kết của các phân tử hai nguyên tử). Nguyên tố có độ âm điện lớn nhất là chất flo có ý nghĩa 4 .
Điều quan trọng cần lưu ý là trong các nguồn khác nhau, bạn có thể tìm thấy các thang đo và bảng giá trị độ âm điện khác nhau. Điều này không đáng lo ngại vì sự hình thành liên kết hóa học đóng vai trò nguyên tử và nó gần như giống nhau trong bất kỳ hệ thống nào.
Nếu một trong các nguyên tử trong liên kết hóa học A:B thu hút các electron mạnh hơn thì cặp electron sẽ di chuyển về phía nó. Càng nhiều sự chênh lệch độ âm điện nguyên tử thì cặp electron càng dịch chuyển.
Nếu độ âm điện của các nguyên tử tương tác bằng nhau hoặc gần bằng nhau: EO(A)≈EO(B), thì cặp electron chung không dịch chuyển sang bất kỳ nguyên tử nào: A: B. Kết nối này được gọi là cộng hóa trị không phân cực.
Nếu độ âm điện của các nguyên tử tương tác khác nhau nhưng không lớn (chênh lệch độ âm điện xấp xỉ từ 0,4 đến 2: 0,4<ΔЭО<2 ), khi đó cặp electron sẽ bị dịch chuyển sang một trong các nguyên tử. Kết nối này được gọi là cộng hóa trị cực .
Nếu độ âm điện của các nguyên tử tương tác khác nhau đáng kể (chênh lệch độ âm điện lớn hơn 2: ΔEO>2), thì một trong số các electron gần như được chuyển hoàn toàn sang một nguyên tử khác, với sự hình thành ion. Kết nối này được gọi là ion.
Các loại liên kết hóa học cơ bản - cộng hóa trị, ion Và kim loại thông tin liên lạc. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về họ.
Liên kết hóa học cộng hóa trị
Liên kết cộng hóa trị – đó là một liên kết hóa học , được hình thành do sự hình thành cặp electron chung A:B . Hơn nữa, hai nguyên tử chồng chéo quỹ đạo nguyên tử. Liên kết cộng hóa trị được hình thành do sự tương tác giữa các nguyên tử với sự chênh lệch nhỏ về độ âm điện (thường là giữa hai phi kim loại) hoặc nguyên tử của một nguyên tố.
Tính chất cơ bản của liên kết cộng hóa trị
- tập trung,
- độ bão hòa,
- sự phân cực,
- tính phân cực.
Những tính chất liên kết này ảnh hưởng đến tính chất hóa học và vật lý của các chất.
Hướng truyền thông đặc trưng cho cấu trúc hóa học và dạng của các chất. Góc giữa hai liên kết được gọi là góc liên kết. Ví dụ, trong phân tử nước góc liên kết H-O-H là 104,45 o, do đó phân tử nước có cực và trong phân tử metan góc liên kết H-C-H là 108 o 28′.
Độ bão hòa là khả năng của các nguyên tử hình thành một số lượng hạn chế các liên kết hóa học cộng hóa trị. Số lượng liên kết mà một nguyên tử có thể hình thành được gọi là.
Phân cực liên kết xảy ra do sự phân bố mật độ electron không đồng đều giữa hai nguyên tử có độ âm điện khác nhau. Liên kết cộng hóa trị được chia thành cực và không cực.
Tính phân cực kết nối là khả năng dịch chuyển của các electron liên kết dưới tác dụng của điện trường ngoài(đặc biệt là điện trường của một hạt khác). Độ phân cực phụ thuộc vào độ linh động của điện tử. Electron càng ở xa hạt nhân thì càng linh động và do đó phân tử càng phân cực.
Liên kết hóa học không phân cực
- Có 2 loại liên kết cộng hoá trị CỰC Và KHÔNG CỰC .
Ví dụ . Hãy xem xét cấu trúc của phân tử hydro H2. Mỗi nguyên tử hydro ở mức năng lượng bên ngoài của nó mang 1 electron chưa ghép cặp. Để hiển thị một nguyên tử, chúng tôi sử dụng cấu trúc Lewis - đây là sơ đồ cấu trúc mức năng lượng bên ngoài của nguyên tử, khi các electron được biểu thị bằng các dấu chấm. Mô hình cấu trúc điểm Lewis khá hữu ích khi làm việc với các phần tử của chu kỳ thứ hai.
H. + . H = H:H
Do đó, phân tử hydro có một cặp electron dùng chung và một liên kết hóa học H–H. Cặp electron này không dịch chuyển sang bất kỳ nguyên tử hydro nào, bởi vì Nguyên tử hydro có độ âm điện giống nhau. Kết nối này được gọi là cộng hóa trị không phân cực .
Liên kết cộng hóa trị không phân cực (đối xứng) là liên kết cộng hóa trị được hình thành bởi các nguyên tử có độ âm điện bằng nhau (thường là cùng các phi kim) và do đó có sự phân bố mật độ electron đồng đều giữa các hạt nhân nguyên tử.
Momen lưỡng cực của liên kết không phân cực là 0.
Ví dụ: H 2 (H-H), O 2 (O=O), S 8.
Liên kết hóa học cộng hóa trị phân cực
Liên kết cộng hóa trị có cực là liên kết cộng hóa trị xảy ra giữa nguyên tử có độ âm điện khác nhau (thường xuyên phi kim loại khác nhau) và được đặc trưng sự dịch chuyển cặp electron dùng chung với một nguyên tử có độ âm điện lớn hơn (sự phân cực).
Mật độ electron được chuyển sang nguyên tử có độ âm điện lớn hơn - do đó, một phần điện tích âm (δ-) xuất hiện trên đó và một phần điện tích dương (δ+, delta +) xuất hiện trên nguyên tử có độ âm điện nhỏ hơn.
Sự chênh lệch độ âm điện của các nguyên tử càng lớn thì sự phân cực kết nối và hơn thế nữa khoảnh khắc lưỡng cực . Lực hấp dẫn bổ sung tác dụng giữa các phân tử lân cận và điện tích trái dấu, làm tăng sức mạnh thông tin liên lạc.
Độ phân cực của liên kết ảnh hưởng đến tính chất vật lý và hóa học của các hợp chất. Cơ chế phản ứng và thậm chí khả năng phản ứng của các liên kết lân cận phụ thuộc vào độ phân cực của liên kết. Phân cực của kết nối thường quyết định phân cực phân tử và do đó ảnh hưởng trực tiếp đến các tính chất vật lý như điểm sôi, điểm nóng chảy, độ hòa tan trong dung môi phân cực.
Ví dụ: HCl, CO2, NH3.
Cơ chế hình thành liên kết cộng hóa trị
Liên kết hóa học cộng hóa trị có thể xảy ra theo 2 cơ chế:
1. Cơ chế trao đổi sự hình thành liên kết hóa học cộng hóa trị là khi mỗi hạt cung cấp một electron chưa ghép cặp để tạo thành một cặp electron chung:
MỘT . + . B=A:B
2. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị là một cơ chế trong đó một trong các hạt cung cấp một cặp electron đơn độc và hạt còn lại cung cấp quỹ đạo trống cho cặp electron này:
MỘT: + B=A:B
Trong trường hợp này, một trong các nguyên tử cung cấp một cặp electron đơn độc ( nhà tài trợ) và nguyên tử còn lại cung cấp quỹ đạo trống cho cặp đó ( người chấp nhận). Do sự hình thành cả hai liên kết, năng lượng của các electron giảm, tức là. điều này có lợi cho các nguyên tử.
Liên kết cộng hóa trị được hình thành theo cơ chế cho - nhận không khác gì trong các tính chất từ các liên kết cộng hóa trị khác được hình thành theo cơ chế trao đổi. Sự hình thành liên kết cộng hóa trị theo cơ chế cho-chấp là điển hình đối với các nguyên tử có số lượng lớn electron ở mức năng lượng bên ngoài (chất cho điện tử) hoặc ngược lại, với số lượng rất nhỏ electron (chất nhận điện tử). Khả năng hóa trị của các nguyên tử sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong phần tương ứng.
Liên kết cộng hóa trị được hình thành theo cơ chế cho - nhận:
- trong phân tử cacbon monoxit CO(liên kết trong phân tử là liên kết ba, 2 liên kết được hình thành theo cơ chế trao đổi, một liên kết theo cơ chế cho - nhận): C≡O;
- V ion amoni NH 4+, ở dạng ion amin hữu cơ, ví dụ, trong ion metylamoni CH 3 -NH 2 + ;
- V hợp chất phức tạp, liên kết hóa học giữa nguyên tử trung tâm và các nhóm phối tử, ví dụ, trong liên kết natri tetrahydroxoaluminate Na giữa các ion nhôm và hydroxit;
- V axit nitric và muối của nó- nitrat: HNO 3, NaNO 3, trong một số hợp chất nitơ khác;
- trong phân tử ozon O3.
Đặc điểm cơ bản của liên kết cộng hóa trị
Liên kết cộng hóa trị thường hình thành giữa các nguyên tử phi kim. Đặc điểm cơ bản của liên kết cộng hoá trị là chiều dài, năng lượng, tính đa dạng và tính định hướng.
Tính đa dạng của liên kết hóa học
Tính đa dạng của liên kết hóa học - Cái này số cặp electron dùng chung giữa hai nguyên tử trong hợp chất. Độ đa bội của một liên kết có thể được xác định khá dễ dàng từ giá trị của các nguyên tử tạo thành phân tử.
Ví dụ , trong phân tử hydro H 2 bội số liên kết là 1, bởi vì Mỗi hydro chỉ có 1 electron độc thân ở mức năng lượng bên ngoài, do đó một cặp electron dùng chung được hình thành.
Trong phân tử oxy O 2, bội số liên kết là 2, vì Mỗi nguyên tử ở mức năng lượng bên ngoài có 2 electron độc thân: O=O.
Trong phân tử nitơ N2, bội số liên kết là 3, vì giữa mỗi nguyên tử có 3 electron độc thân ở mức năng lượng bên ngoài và các nguyên tử tạo thành 3 cặp electron chung N≡N.
Độ dài liên kết cộng hóa trị
Độ dài liên kết hóa học
là khoảng cách giữa tâm hạt nhân của các nguyên tử tạo thành liên kết. Nó được xác định bằng các phương pháp vật lý thực nghiệm. Độ dài liên kết có thể được ước tính xấp xỉ bằng cách sử dụng quy tắc cộng, theo đó độ dài liên kết trong phân tử AB xấp xỉ bằng một nửa tổng độ dài liên kết trong phân tử A 2 và B 2: 
Độ dài của liên kết hóa học có thể được ước tính gần đúng theo bán kính nguyên tử hình thành một liên kết, hoặc bởi sự đa dạng của giao tiếp, nếu bán kính của các nguyên tử không khác nhau nhiều.
Khi bán kính của các nguyên tử hình thành liên kết tăng lên thì độ dài liên kết sẽ tăng lên.
Ví dụ
Khi số lượng liên kết giữa các nguyên tử tăng lên (bán kính nguyên tử không khác nhau hoặc chỉ khác nhau một chút), độ dài liên kết sẽ giảm.
Ví dụ . Trong dãy: C–C, C=C, C≡C, độ dài liên kết giảm.
Năng lượng truyền thông
Thước đo độ bền của liên kết hóa học là năng lượng liên kết. Năng lượng truyền thông được xác định bởi năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết và loại bỏ các nguyên tử tạo thành liên kết ở khoảng cách vô cùng lớn với nhau.
Liên kết cộng hóa trị là rất bền. Năng lượng của nó dao động từ vài chục đến vài trăm kJ/mol. Năng lượng liên kết càng cao thì độ bền liên kết càng lớn và ngược lại.
Độ bền của liên kết hóa học phụ thuộc vào độ dài liên kết, độ phân cực của liên kết và độ bội số của liên kết. Liên kết hóa học càng dài thì càng dễ bị phá vỡ và năng lượng liên kết càng thấp thì độ bền của nó càng thấp. Liên kết hóa học càng ngắn thì càng mạnh và năng lượng liên kết càng lớn.
Ví dụ, trong dãy các hợp chất HF, HCl, HBr từ trái sang phải độ bền liên kết hóa học giảm, bởi vì Chiều dài kết nối tăng lên.
Liên kết hóa học ion
Liên kết ion là liên kết hóa học dựa trên lực hút tĩnh điện của các ion.
Ionđược hình thành trong quá trình nguyên tử nhận hoặc nhường electron. Ví dụ, các nguyên tử của tất cả các kim loại giữ các electron ở mức năng lượng bên ngoài một cách yếu ớt. Vì vậy nguyên tử kim loại có đặc điểm là đặc tính phục hồi- khả năng nhường electron.
Ví dụ. Nguyên tử natri chứa 1 electron ở mức năng lượng 3. Bằng cách dễ dàng từ bỏ nó, nguyên tử natri tạo thành ion Na + ổn định hơn nhiều, với cấu hình electron của khí hiếm neon Ne. Ion natri chứa 11 proton và chỉ có 10 electron, nên tổng điện tích của ion là -10+11 = +1:
+11Na) 2 ) 8 ) 1 - 1e = +11 Na +) 2 ) 8
Ví dụ. Một nguyên tử clo ở mức năng lượng bên ngoài có 7 electron. Để có được cấu hình của nguyên tử argon trơ ổn định Ar, clo cần nhận thêm 1 electron. Sau khi thêm một electron, ion clo ổn định bao gồm các electron được hình thành. Tổng điện tích của ion là -1:
+17Cl) 2 ) 8 ) 7 + 1e = +17 Cl — ) 2 ) 8 ) 8
Xin lưu ý:
- Tính chất của ion khác với tính chất của nguyên tử!
- Các ion ổn định có thể hình thành không chỉ nguyên tử, nhưng cũng nhóm nguyên tử. Ví dụ: ion amoni NH 4 +, ion sunfat SO 4 2-, v.v. Các liên kết hóa học được hình thành bởi các ion đó cũng được coi là ion;
- Liên kết ion thường được hình thành giữa nhau kim loại Và phi kim(nhóm phi kim loại);
Các ion thu được bị hút do lực hút điện: Na + Cl -, Na 2 + SO 4 2-.
Hãy để chúng tôi tóm tắt trực quan Sự khác biệt giữa các loại liên kết cộng hóa trị và liên kết ion:
Liên kết hóa học kim loại
Kết nối kim loại là một kết nối được hình thành tương đối electron tự do giữa ion kim loại, tạo thành mạng tinh thể.
Nguyên tử kim loại thường nằm ở mức năng lượng bên ngoài một đến ba electron. Theo quy luật, bán kính của các nguyên tử kim loại là lớn - do đó, các nguyên tử kim loại, không giống như phi kim, khá dễ dàng nhường các electron bên ngoài của chúng, tức là. là chất khử mạnh
Tương tác giữa các phân tử
Riêng biệt, cần xem xét các tương tác phát sinh giữa các phân tử riêng lẻ trong một chất - tương tác giữa các phân tử . Tương tác giữa các phân tử là một loại tương tác giữa các nguyên tử trung tính trong đó không xuất hiện liên kết cộng hóa trị mới. Lực tương tác giữa các phân tử được Van der Waals phát hiện vào năm 1869 và được đặt theo tên ông Lực lượng Vandar Waals. Lực Van der Waals được chia thành định hướng, cảm ứng Và phân tán . Năng lượng của tương tác giữa các phân tử nhỏ hơn nhiều so với năng lượng của liên kết hóa học.
Định hướng lực hấp dẫn xảy ra giữa các phân tử có cực (tương tác lưỡng cực-lưỡng cực). Những lực này xảy ra giữa các phân tử cực. Tương tác quy nạp là sự tương tác giữa phân tử phân cực và phân tử không phân cực. Một phân tử không phân cực bị phân cực do tác động của một cực, tạo ra lực hút tĩnh điện bổ sung.
Một loại tương tác giữa các phân tử đặc biệt là liên kết hydro. - đây là những liên kết hóa học liên phân tử (hoặc nội phân tử) phát sinh giữa các phân tử có liên kết cộng hóa trị có cực cao - H-F, H-O hoặc H-N. Nếu có những liên kết như vậy trong một phân tử thì giữa các phân tử sẽ có lực hấp dẫn bổ sung .
Cơ chế giáo dục liên kết hydro một phần là tĩnh điện và một phần là chất cho-chấp. Trong trường hợp này, cặp electron cho là nguyên tử của nguyên tố có độ âm điện mạnh (F, O, N) và chất nhận là các nguyên tử hydro liên kết với các nguyên tử này. Liên kết hydro được đặc trưng bởi tập trung trong không gian và bão hòa
Liên kết hydro có thể được biểu thị bằng dấu chấm: H ··· O. Độ âm điện của nguyên tử liên kết với hydro càng lớn và kích thước của nó càng nhỏ thì liên kết hydro càng mạnh. Nó chủ yếu là điển hình cho các kết nối flo với hydro , cũng như để oxy và hydro , ở mức độ thấp hơn nitơ với hydro .
Liên kết hydro xảy ra giữa các chất sau:
— hydro florua HF(khí, dung dịch hydro florua trong nước - axit flohydric), Nước H 2 O (hơi nước, nước đá, nước lỏng):
— dung dịch amoniac và amin hữu cơ- giữa các phân tử amoniac và nước;
— hợp chất hữu cơ trong đó có liên kết O-H hoặc N-H: rượu, axit cacboxylic, amin, axit amin, phenol, anilin và các dẫn xuất của nó, protein, dung dịch carbohydrate - monosacarit và disacarit.
Liên kết hydro ảnh hưởng đến tính chất vật lý và hóa học của các chất. Do đó, lực hút bổ sung giữa các phân tử khiến các chất khó sôi. Các chất có liên kết hydro có nhiệt độ sôi tăng bất thường.
Ví dụ Theo quy luật, khi trọng lượng phân tử tăng lên, nhiệt độ sôi của các chất sẽ tăng lên. Tuy nhiên, ở một số chất H 2 O-H 2 S-H 2 Se-H 2 Te chúng tôi không quan sát thấy sự thay đổi tuyến tính ở điểm sôi.
Cụ thể là tại điểm sôi của nước cao bất thường - không nhỏ hơn -61 o C, như đường thẳng cho chúng ta thấy, nhưng nhiều hơn thế, +100 o C. Sự bất thường này được giải thích là do sự hiện diện của liên kết hydro giữa các phân tử nước. Vì vậy, ở điều kiện bình thường (0-20 o C) nước chất lỏng theo trạng thái pha.
Flo tự do bao gồm các phân tử hai nguyên tử. Từ quan điểm hóa học, flo có thể được coi là một phi kim loại hóa trị một, và hơn nữa, là chất hoạt động mạnh nhất trong tất cả các phi kim loại.
Điều này là do một số lý do, bao gồm cả sự dễ dàng phân hủy phân tử F 2 thành các nguyên tử riêng lẻ - năng lượng cần thiết cho quá trình này chỉ là 159 kJ/mol (so với 493 kJ/mol đối với O 2 và 242 kJ/mol đối với C 12). Nguyên tử Flo có ái lực điện tử đáng kể và kích thước tương đối nhỏ. Do đó, liên kết hóa trị của chúng với các nguyên tử của các nguyên tố khác hóa ra mạnh hơn liên kết tương tự của các kim loại khác (ví dụ, năng lượng liên kết H-F là -564 kJ/mol so với 460 kJ/mol đối với liên kết H-O và 431 kJ/mol đối với liên kết H-O. liên kết H-C1).
Liên kết F-F được đặc trưng bởi khoảng cách hạt nhân bằng 1,42 A. Đối với sự phân ly nhiệt của flo, dữ liệu sau đây thu được bằng tính toán:
Ái lực điện tử của nguyên tử flo trung tính được ước tính là 339 kJ/mol. Ion F - được đặc trưng bởi bán kính hiệu dụng 1,33 A và năng lượng hydrat hóa là 485 kJ/mol. Bán kính cộng hóa trị của flo thường được lấy là 71 pm (tức là một nửa khoảng cách giữa các hạt nhân trong phân tử F 2).
Liên kết hóa học là một hiện tượng điện tử trong đó ít nhất một electron, nằm trong trường lực của hạt nhân của nó, tìm thấy chính nó trong trường lực của một hạt nhân khác hoặc một số hạt nhân cùng một lúc.
Hầu hết các chất đơn giản và tất cả các chất (hợp chất) phức tạp đều bao gồm các nguyên tử tương tác với nhau theo một cách nhất định. Nói cách khác, một liên kết hóa học được thiết lập giữa các nguyên tử. Khi liên kết hóa học được hình thành, năng lượng luôn được giải phóng, tức là năng lượng của hạt tạo thành phải nhỏ hơn tổng năng lượng của các hạt ban đầu.
Sự chuyển đổi của một electron từ nguyên tử này sang nguyên tử khác, dẫn đến sự hình thành các ion tích điện trái dấu với cấu hình điện tử ổn định, giữa đó lực hút tĩnh điện được thiết lập, là mô hình liên kết ion đơn giản nhất:
X → X + + e - ; Y + e - → Y - ; X+Y-
Giả thuyết về sự hình thành các ion và sự xuất hiện lực hút tĩnh điện giữa chúng lần đầu tiên được đưa ra bởi nhà khoa học người Đức W. Kossel (1916).
Một mô hình truyền thông khác là sự chia sẻ electron của hai nguyên tử, điều này cũng dẫn đến sự hình thành các cấu hình điện tử ổn định. Liên kết như vậy được gọi là cộng hóa trị; lý thuyết của nó bắt đầu được phát triển vào năm 1916 bởi nhà khoa học người Mỹ G. Lewis.
Điểm chung của cả hai lý thuyết là sự hình thành các hạt có cấu hình điện tử ổn định trùng với cấu hình điện tử của khí hiếm.
Ví dụ, trong quá trình hình thành lithium florua, cơ chế ion hình thành liên kết được thực hiện. Nguyên tử lithium (3 Li 1s 2 2s 1) mất một electron và trở thành cation (3 Li + 1s 2) có cấu hình electron của helium. Flo (9 F 1s 2 2s 2 2p 5) nhận một electron, tạo thành anion (9 F - 1s 2 2s 2 2p 6) có cấu hình electron là neon. Lực hút tĩnh điện xảy ra giữa ion lithium Li + và ion flo F -, do đó một hợp chất mới được hình thành - lithium fluoride.
Khi hydro florua được hình thành, electron duy nhất của nguyên tử hydro (1s) và electron chưa ghép cặp của nguyên tử flo (2p) nằm trong trường hoạt động của cả hai hạt nhân - nguyên tử hydro và nguyên tử flo. Bằng cách này, một cặp electron chung xuất hiện, có nghĩa là sự phân bố lại mật độ electron và sự xuất hiện của mật độ electron tối đa. Kết quả là, hai electron hiện được liên kết với hạt nhân của nguyên tử hydro (cấu hình điện tử của nguyên tử helium) và tám electron ở mức năng lượng bên ngoài hiện được liên kết với hạt nhân flo (cấu hình điện tử của nguyên tử neon):
Nó được biểu thị bằng một dòng giữa các ký hiệu của các phần tử: H-F.Liên kết được tạo bởi một cặp electron được gọi là liên kết đơn.
Sự hình thành lớp vỏ hai electron giữa ion lithium và nguyên tử hydro là một trường hợp đặc biệt.Xu hướng hình thành lớp vỏ tám electron ổn định bằng cách chuyển một electron từ nguyên tử này sang nguyên tử khác (liên kết ion) hoặc dùng chung electron (liên kết cộng hóa trị) được gọi là quy tắc bát tử.
Tuy nhiên, có những hợp chất không đáp ứng quy tắc này. Ví dụ, nguyên tử berili trong berili florua BeF 2 chỉ có lớp vỏ bốn electron; sáu vỏ electron là đặc trưng của nguyên tử boron (các dấu chấm biểu thị các electron ở mức năng lượng bên ngoài):
Đồng thời, trong các hợp chất như photpho(V) clorua và lưu huỳnh(VI) florua, iốt(VII) florua, lớp vỏ electron của nguyên tử trung tâm chứa hơn 8 electron (phốt pho - 10; lưu huỳnh - 12; iốt - 14):
Hầu hết các hợp chất của nguyên tố d cũng không tuân theo quy tắc bát tử.
Trong tất cả các ví dụ được trình bày ở trên, liên kết hóa học được hình thành giữa các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau; nó được gọi là dị hợp tử. Tuy nhiên, liên kết cộng hóa trị cũng có thể hình thành giữa các nguyên tử giống hệt nhau. Ví dụ, một phân tử hydro được hình thành bằng cách chia sẻ 15 electron từ mỗi nguyên tử hydro, dẫn đến mỗi nguyên tử có cấu hình điện tử ổn định gồm hai electron. Một octet được hình thành khi các phân tử của các chất đơn giản khác, ví dụ như flo, được hình thành:
Sự hình thành liên kết hóa học cũng có thể được thực hiện bằng cách dùng chung bốn hoặc sáu electron. Trong trường hợp đầu tiên, một liên kết đôi được hình thành, đó là hai cặp electron tổng quát; trong trường hợp thứ hai, một liên kết ba được hình thành (ba cặp electron tổng quát).
Ví dụ, trong quá trình hình thành phân tử nitơ N2, một liên kết hóa học được hình thành bằng cách chia sẻ sáu electron: ba electron p chưa ghép cặp từ mỗi nguyên tử. Để đạt được cấu hình tám electron, ba cặp electron phổ biến được hình thành:
Liên kết đôi được biểu thị bằng hai dấu gạch ngang, liên kết ba được biểu thị bằng ba dấu gạch ngang. Phân tử nitơ N2 có thể được biểu diễn như sau: N≡N.
Trong các phân tử hai nguyên tử được hình thành bởi các nguyên tử của một nguyên tố, mật độ electron tối đa nằm ở giữa dòng hạt nhân. Vì sự phân tách điện tích không xảy ra giữa các nguyên tử nên loại liên kết cộng hóa trị này được gọi là không phân cực. Liên kết dị thể luôn phân cực ở mức độ này hay mức độ khác, vì mật độ electron tối đa dịch chuyển về phía một trong các nguyên tử, do đó nó thu được điện tích âm một phần (ký hiệu là σ-). Nguyên tử có mật độ electron tối đa bị dịch chuyển sẽ mang điện tích dương một phần (ký hiệu là σ+). Các hạt trung hòa về điện trong đó tâm của một phần điện tích âm và một phần dương không trùng nhau trong không gian được gọi là lưỡng cực. Độ phân cực của liên kết được đo bằng mômen lưỡng cực (μ), mômen này tỷ lệ thuận với độ lớn của các điện tích và khoảng cách giữa chúng.
Cơm. Sơ đồ biểu diễn lưỡng cực
Danh sách tài liệu được sử dụng
- Popkov V. A., Puzakov S. A. Hóa học đại cương: sách giáo khoa. - M.: GEOTAR-Media, 2010. - 976 trang: ISBN 978-5-9704-1570-2. [Với. 32-35]
Năm 1916, các lý thuyết cực kỳ đơn giản đầu tiên về cấu trúc của phân tử đã được đề xuất, sử dụng các biểu diễn điện tử: lý thuyết của nhà hóa học vật lý người Mỹ G. Lewis (1875-1946) và nhà khoa học người Đức W. Kossel. Theo lý thuyết của Lewis, sự hình thành liên kết hóa học trong phân tử hai nguyên tử liên quan đến các electron hóa trị của hai nguyên tử cùng một lúc. Do đó, ví dụ, trong phân tử hydro, thay vì đột quỵ hóa trị, họ bắt đầu vẽ một cặp electron tạo thành liên kết hóa học:
Liên kết hóa học được hình thành bởi cặp electron được gọi là liên kết cộng hóa trị. Phân tử hydro florua được mô tả như sau:
Sự khác biệt giữa các phân tử của các chất đơn giản (H2, F2, N2, O2) và các phân tử của các chất phức tạp (HF, NO, H2O, NH3) là chất trước không có mômen lưỡng cực, trong khi chất sau thì có. Mômen lưỡng cực m được định nghĩa là tích của giá trị tuyệt đối của điện tích q và khoảng cách giữa hai điện tích trái dấu r:
Momen lưỡng cực m của một phân tử hai nguyên tử có thể được xác định bằng hai cách. Thứ nhất, vì phân tử trung hòa về điện nên đã biết tổng điện tích dương của phân tử Z" (nó bằng tổng điện tích của các hạt nhân nguyên tử: Z" = ZA + ZB).
Biết được khoảng cách giữa các hạt nhân re, người ta có thể xác định được vị trí trọng tâm của điện tích dương của phân tử. Giá trị m của một phân tử được tìm thấy từ thí nghiệm. Do đó, bạn có thể tìm r" - khoảng cách giữa trọng tâm của điện tích dương và tổng điện tích âm của phân tử:
Thứ hai, chúng ta có thể giả sử rằng khi một cặp electron hình thành liên kết hóa học bị dịch chuyển sang một trong các nguyên tử, một số điện tích âm dư -q” xuất hiện trên nguyên tử này và điện tích +q” xuất hiện trên nguyên tử thứ hai. Khoảng cách giữa các nguyên tử là: Momen lưỡng cực của phân tử HF bằng 6,4H 10-30 ClH m, khoảng cách giữa các hạt nhân H-F là 0,917H 10-10 m. Tính q" cho: q" = 0,4 điện tích cơ bản (tức là điện tích electron). Khi điện tích âm dư thừa xuất hiện trên nguyên tử flo, điều đó có nghĩa là cặp electron tạo thành liên kết hóa học trong phân tử HF sẽ bị dịch chuyển về phía nguyên tử flo. Liên kết hóa học này được gọi là liên kết cộng hóa trị có cực..
Các phân tử loại A2 không có mômen lưỡng cực. Các liên kết hóa học mà các phân tử này hình thành được gọi là liên kết cộng hóa trị không phân cực Lý thuyết Kossel.
Nếu chúng ta xác định mô men lưỡng cực của các phân tử MeX theo cặp, thì hóa ra điện tích từ nguyên tử kim loại không chuyển hoàn toàn sang nguyên tử phi kim và liên kết hóa học trong các phân tử đó được mô tả tốt hơn là liên kết cộng hóa trị, có cực cao. . Các cation kim loại dương Me+ và các anion âm của nguyên tử phi kim X- thường tồn tại ở vị trí mạng tinh thể các tinh thể của các chất này. Nhưng trong trường hợp này, mỗi ion kim loại dương trước hết tương tác tĩnh điện với các anion phi kim loại gần nó nhất, sau đó với các cation kim loại, v.v. Nghĩa là, trong tinh thể ion, các liên kết hóa học được định vị và mỗi ion cuối cùng tương tác với tất cả các ion khác có trong tinh thể, vốn là một phân tử khổng lồ.
Cùng với các đặc tính được xác định rõ ràng của nguyên tử, chẳng hạn như điện tích của hạt nhân nguyên tử, thế năng ion hóa, ái lực điện tử, các đặc tính ít được xác định hơn cũng được sử dụng trong hóa học. Một trong số đó là độ âm điện. Nó được nhà hóa học người Mỹ L. Pauling đưa vào khoa học. Đầu tiên, chúng ta hãy xem xét dữ liệu về thế ion hóa thứ nhất và ái lực điện tử của các nguyên tố trong ba chu kỳ đầu tiên.
Sự đều đặn về thế ion hóa và ái lực điện tử được giải thích hoàn toàn bằng cấu trúc của lớp vỏ electron hóa trị của các nguyên tử. Ái lực điện tử của nguyên tử nitơ cô lập thấp hơn nhiều so với nguyên tử kim loại kiềm, mặc dù nitơ là một phi kim hoạt động. Chính trong các phân tử, khi tương tác với các nguyên tử của các nguyên tố hóa học khác, nitơ chứng tỏ nó là một phi kim hoạt động. Đây là điều mà L. Pauling đã cố gắng thực hiện bằng cách giới thiệu “độ âm điện” là khả năng các nguyên tử của các nguyên tố hóa học dịch chuyển một cặp electron về phía chúng khi hình thành. liên kết cộng hóa trị có cực. Thang đo độ âm điện cho các nguyên tố hóa học được đề xuất bởi L. Pauling. Ông cho rằng độ âm điện cao nhất trong các đơn vị không thứ nguyên thông thường là flo - 4,0, oxy - 3,5, clo và nitơ - 3,0, brom - 2,8. Bản chất của sự thay đổi độ âm điện của nguyên tử hoàn toàn tương ứng với các định luật thể hiện trong Bảng tuần hoàn. Vì vậy, việc vận dụng khái niệm “độ âm điện
“chỉ đơn giản là dịch sang ngôn ngữ khác những mô hình thay đổi tính chất của kim loại và phi kim loại đã được phản ánh trong Bảng tuần hoàn.. Tại các vị trí mạng trong tinh thể có các nguyên tử hoặc ion dương của kim loại. Các electron của các nguyên tử kim loại mà từ đó các ion dương được hình thành, ở dạng khí điện tử, nằm trong khoảng trống giữa các nút của mạng tinh thể và thuộc về tất cả các nguyên tử và ion.Họ xác định độ bóng kim loại đặc trưng, độ dẫn điện cao và độ dẫn nhiệt của kim loại. Kiểu.
liên kết hóa học được thực hiện bởi các electron chung trong tinh thể kim loại, được gọi là
liên kết kim loại
Năm 1819, các nhà khoa học người Pháp P. Dulong và A. Petit đã chứng minh bằng thực nghiệm rằng nhiệt dung mol của hầu hết các kim loại ở trạng thái kết tinh là 25 J/mol. Bây giờ chúng ta có thể dễ dàng giải thích tại sao lại như vậy. Các nguyên tử kim loại trong các nút của mạng tinh thể luôn chuyển động - chúng thực hiện các chuyển động dao động. Chuyển động phức tạp này có thể được phân tách thành ba chuyển động dao động đơn giản trong ba mặt phẳng vuông góc với nhau. Mỗi chuyển động dao động có năng lượng riêng và quy luật thay đổi riêng khi nhiệt độ tăng dần - nhiệt dung riêng của nó.
Giá trị giới hạn của nhiệt dung đối với bất kỳ chuyển động dao động nào của nguyên tử đều bằng R - Hằng số khí phổ quát. Ba chuyển động dao động độc lập của các nguyên tử trong tinh thể sẽ tương ứng với nhiệt dung bằng 3R. Khi kim loại được nung nóng, bắt đầu từ nhiệt độ rất thấp, nhiệt dung của chúng tăng từ 0. Ở nhiệt độ phòng và nhiệt độ cao hơn, nhiệt dung của hầu hết các kim loại đạt giá trị tối đa - 3R.
Flo và các hợp chất của nó được sử dụng rộng rãi, bao gồm sản xuất dược phẩm, hóa chất nông nghiệp, nhiên liệu, chất bôi trơn và dệt may. được sử dụng để khắc thủy tinh và plasma flo được sử dụng để sản xuất chất bán dẫn và các vật liệu khác. Nồng độ ion F thấp trong kem đánh răng và nước uống có thể giúp ngăn ngừa sâu răng, trong khi nồng độ cao hơn được tìm thấy trong một số loại thuốc trừ sâu. Nhiều loại thuốc gây mê tổng quát là dẫn xuất hydrofluorocarbon. Đồng vị 18F là nguồn cung cấp positron cho hình ảnh y tế sử dụng phương pháp chụp cắt lớp phát xạ positron và uranium hexafluoride được sử dụng để tách các đồng vị uranium và sản xuất chúng cho các nhà máy điện hạt nhân.
Lịch sử khám phá
Khoáng chất có chứa hợp chất flo đã được biết đến từ nhiều năm trước khi phân lập được nguyên tố hóa học này. Ví dụ, khoáng vật fluorit (hoặc fluorit), bao gồm canxi florua, được mô tả vào năm 1530 bởi George Agricola. Ông nhận thấy rằng nó có thể được sử dụng như một chất trợ dung, một chất giúp hạ thấp điểm nóng chảy của kim loại hoặc quặng và giúp tinh chế kim loại mong muốn. Do đó, flo có tên Latin từ từ fluere (“chảy”).
Năm 1670, thợ thổi thủy tinh Heinrich Schwanhard phát hiện ra rằng thủy tinh được ăn mòn bằng canxi florua (fluorspar) được xử lý bằng axit. Karl Scheele và nhiều nhà nghiên cứu sau này, bao gồm Humphry Davy, Joseph-Louis Gay-Lussac, Antoine Lavoisier, Louis Thénard, đã thử nghiệm với axit flohydric (HF), chất này được điều chế dễ dàng bằng cách xử lý CaF với axit sulfuric đậm đặc.
Cuối cùng, người ta thấy rõ rằng HF có chứa một nguyên tố chưa được biết đến trước đó. Tuy nhiên, chất này do có khả năng phản ứng quá cao nên không thể phân lập được trong nhiều năm. Nó không chỉ khó tách khỏi các hợp chất mà còn phản ứng ngay lập tức với các thành phần khác của chúng. Việc cô lập nguyên tố flo từ axit hydrofluoric là cực kỳ nguy hiểm, và những nỗ lực ban đầu đã khiến một số nhà khoa học bị mù và thiệt mạng. Những người này được mệnh danh là “những vị tử đạo vì fluoride”.
Khám phá và sản xuất
Cuối cùng, vào năm 1886, nhà hóa học người Pháp Henri Moissan đã thành công trong việc cô lập flo bằng cách điện phân hỗn hợp kali florua nóng chảy và axit flohydric. Vì điều này ông đã được trao giải Nobel Hóa học năm 1906. Phương pháp điện phân của ông ngày nay vẫn tiếp tục được sử dụng để sản xuất công nghiệp nguyên tố hóa học này.
Việc sản xuất flo quy mô lớn đầu tiên bắt đầu trong Thế chiến thứ hai. Nó được yêu cầu cho một trong những giai đoạn chế tạo bom nguyên tử như một phần của Dự án Manhattan. Flo được sử dụng để sản xuất uranium hexafluoride (UF 6), chất này được dùng để tách hai đồng vị 235 U và 238 U. Ngày nay, khí UF 6 cần thiết để sản xuất uranium đã làm giàu cho năng lượng hạt nhân.
Tính chất quan trọng nhất của Flo
Trong bảng tuần hoàn, nguyên tố này đứng đầu nhóm 17 (trước đây là nhóm 7A), gọi là nguyên tố halogen. Các halogen khác bao gồm clo, brom, iốt và astatine. Ngoài ra F còn ở chu kì thứ hai giữa oxi và neon.
Flo nguyên chất là một loại khí ăn mòn (công thức hóa học F2) có mùi hăng đặc trưng, được tìm thấy ở nồng độ 20 nl mỗi lít thể tích. Là nguyên tố có độ âm điện và phản ứng mạnh nhất trong tất cả các nguyên tố, nó dễ dàng tạo thành các hợp chất với hầu hết chúng. Fluorine hoạt động quá mạnh để tồn tại ở dạng nguyên tố và có ái lực với hầu hết các vật liệu, kể cả silicon, đến mức nó không thể được điều chế hoặc bảo quản trong hộp thủy tinh. Trong không khí ẩm, nó phản ứng với nước, tạo thành axit flohydric nguy hiểm không kém.
Flo khi tương tác với hydro sẽ phát nổ ngay cả ở nhiệt độ thấp và trong bóng tối. Nó phản ứng dữ dội với nước tạo thành axit flohydric và khí oxy. Nhiều vật liệu khác nhau, bao gồm cả kim loại mịn và thủy tinh, cháy với ngọn lửa sáng trong dòng khí flo. Ngoài ra, nguyên tố hóa học này tạo thành các hợp chất với các khí hiếm krypton, xenon và radon. Tuy nhiên, nó không phản ứng trực tiếp với nitơ và oxy.
Bất chấp hoạt tính cực cao của flo, hiện nay đã có các phương pháp xử lý và vận chuyển an toàn. Nguyên tố này có thể được bảo quản trong các thùng chứa bằng thép hoặc monel (một hợp kim giàu niken), vì florua hình thành trên bề mặt của những vật liệu này, giúp ngăn chặn phản ứng tiếp theo.
Fluoride là những chất trong đó fluoride hiện diện dưới dạng ion tích điện âm (F -) kết hợp với một số nguyên tố tích điện dương. Các hợp chất flo với kim loại là một trong những muối ổn định nhất. Khi tan trong nước chúng phân ly thành ion. Các dạng flo khác là phức chất, ví dụ - và H 2 F +.
đồng vị
Có nhiều đồng vị của halogen này, dao động từ 14 F đến 31 F. Nhưng thành phần đồng vị của flo chỉ bao gồm một trong số chúng, 19 F, chứa 10 neutron, vì nó là chất duy nhất ổn định. Đồng vị phóng xạ 18 F là nguồn positron có giá trị.
Tác dụng sinh học
Fluoride trong cơ thể chủ yếu được tìm thấy trong xương và răng dưới dạng ion. Theo Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ, fluoride hóa nước uống ở nồng độ dưới một phần triệu làm giảm đáng kể tỷ lệ mắc bệnh sâu răng. Mặt khác, sự tích tụ florua quá mức có thể dẫn đến chứng nhiễm fluor, biểu hiện ở răng có đốm. Hiệu ứng này thường được quan sát thấy ở những khu vực có hàm lượng nguyên tố hóa học này trong nước uống vượt quá nồng độ 10 ppm.
Muối flo và muối florua nguyên tố rất độc hại và cần được xử lý hết sức cẩn thận. Cần tránh tiếp xúc với da hoặc mắt một cách cẩn thận. Nó tạo ra phản ứng với da, nhanh chóng thẩm thấu vào mô và phản ứng với canxi trong xương, khiến xương bị tổn thương vĩnh viễn.
Flo trong môi trường
Sản lượng khoáng sản fluorit hàng năm trên thế giới là khoảng 4 triệu tấn và tổng công suất khai thác là 120 triệu tấn. Các khu vực khai thác chính loại khoáng sản này là Mexico, Trung Quốc và Tây Âu.
Fluorine xuất hiện tự nhiên trong lớp vỏ trái đất, nơi nó có thể được tìm thấy trong đá, than đá và đất sét. Fluoride xâm nhập vào không khí thông qua quá trình xói mòn đất do gió. Flo là nguyên tố hóa học phổ biến thứ 13 trong vỏ trái đất - hàm lượng của nó là 950 ppm. Trong đất, nồng độ trung bình của nó là khoảng 330 ppm. Hydro florua có thể được thải vào không khí do quá trình đốt cháy trong công nghiệp. Fluoride trong không khí cuối cùng sẽ rơi xuống đất hoặc vào nước. Khi fluoride liên kết với các hạt rất nhỏ, nó có thể tồn tại trong không khí trong một thời gian dài.
Trong khí quyển, 0,6 ppb nguyên tố hóa học này tồn tại dưới dạng sương mù muối và các hợp chất clo hữu cơ. Trong môi trường đô thị, nồng độ đạt tới 50 phần tỷ.
Kết nối
Fluorine là một nguyên tố hóa học tạo thành nhiều loại hợp chất hữu cơ và vô cơ. Các nhà hóa học có thể thay thế nguyên tử hydro bằng nó, từ đó tạo ra nhiều chất mới. Halogen có tính phản ứng cao tạo thành hợp chất với khí hiếm. Năm 1962, Neil Bartlett đã tổng hợp được xenon hexafluoroplatinate (XePtF6). Fluoride của krypton và radon cũng đã thu được. Một hợp chất khác là argon fluorohydride, chỉ ổn định ở nhiệt độ cực thấp.
Ứng dụng công nghiệp
Ở trạng thái nguyên tử và phân tử, flo được sử dụng để khắc plasma trong sản xuất chất bán dẫn, màn hình phẳng và hệ thống vi cơ điện tử. Axit flohydric được sử dụng để khắc thủy tinh trong đèn và các sản phẩm khác.
Cùng với một số hợp chất của nó, flo là thành phần quan trọng trong sản xuất dược phẩm, hóa chất nông nghiệp, nhiên liệu, chất bôi trơn và dệt may. Nguyên tố hóa học này cần thiết để sản xuất các ankan halogen hóa (halon), do đó được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều hòa không khí và làm lạnh. Việc sử dụng chlorofluorocarbons này sau đó đã bị cấm vì chúng góp phần phá hủy tầng ozone ở tầng trên của khí quyển.
Lưu huỳnh hexafluoride là một loại khí cực kỳ trơ, không độc hại được phân loại là khí nhà kính. Không có flo thì không thể sản xuất được các loại nhựa có độ ma sát thấp như Teflon. Nhiều loại thuốc gây mê (ví dụ, sevoflurane, desflurane và isoflurane) là dẫn xuất hydrofluorocarbon. Natri hexafluoroaluminate (cryolit) được sử dụng trong điện phân nhôm.
Các hợp chất florua, bao gồm NaF, được sử dụng trong kem đánh răng để ngăn ngừa sâu răng. Những chất này được thêm vào nguồn cung cấp nước của thành phố để fluoride hóa nước, nhưng việc làm này bị coi là gây tranh cãi do ảnh hưởng của nó đối với sức khỏe con người. Ở nồng độ cao hơn, NaF được sử dụng làm thuốc trừ sâu, đặc biệt là để kiểm soát gián.
Trước đây, florua được sử dụng để khử quặng và tăng tính lưu động của chúng. Fluorine là thành phần quan trọng trong sản xuất uranium hexafluoride, được sử dụng để tách các đồng vị của nó. 18 F, một đồng vị phóng xạ có thời gian hoạt động 110 phút, phát ra positron và thường được sử dụng trong chụp cắt lớp phát xạ positron y tế.
Tính chất vật lý của flo
Các đặc điểm cơ bản của nguyên tố hóa học như sau:
- Khối lượng nguyên tử 18,9984032 g/mol.
- Cấu hình electron là 1s 2 2s 2 2p 5.
- Trạng thái oxy hóa -1.
- Mật độ 1,7 g/l.
- Điểm nóng chảy 53,53 K.
- Điểm sôi 85,03 K.
- Nhiệt dung 31,34 J/(K mol).
Các hạt hóa học được hình thành từ hai hoặc nhiều nguyên tử được gọi là phân tử(thực tế hoặc có điều kiện đơn vị công thức chất đa nguyên tử). Các nguyên tử trong phân tử có liên kết hóa học.
Liên kết hóa học đề cập đến lực hút điện giữ các hạt lại với nhau. Mỗi liên kết hóa học trong công thức cấu tạo có vẻ như đường hóa trị Ví dụ:
H–H (liên kết giữa hai nguyên tử hydro);
H 3 N – H + (liên kết giữa nguyên tử nitơ của phân tử amoniac và cation hydro);
(K +) – (I -) (liên kết giữa cation kali và ion iodide).
Một liên kết hóa học được hình thành bởi một cặp electron (), trong công thức điện tử của các hạt phức tạp (phân tử, ion phức) thường được thay thế bằng tính năng hóa trị, trái ngược với các cặp nguyên tử đơn độc của chính nó, ví dụ:
Liên kết hóa học được gọi là cộng hóa trị, nếu nó được hình thành bằng cách chia sẻ một cặp electron với cả hai nguyên tử.
Trong phân tử F 2, cả hai nguyên tử flo đều có độ âm điện như nhau nên việc chúng có một cặp electron là như nhau. Liên kết hóa học như vậy được gọi là không phân cực, vì mỗi nguyên tử flo mật độ electron giống nhau ở công thức điện tử các phân tử có thể được chia đều có điều kiện giữa chúng:
Trong phân tử hydro clorua HCl, liên kết hóa học đã được hình thành cực, vì mật độ electron trên nguyên tử clo (một nguyên tố có độ âm điện cao hơn) cao hơn đáng kể so với trên nguyên tử hydro:
Một liên kết cộng hóa trị, ví dụ H–H, có thể được hình thành bằng cách dùng chung các electron của hai nguyên tử trung hòa:
H · + · H > H – H
Cơ chế hình thành liên kết này được gọi là trao đổi hoặc tương đương.
Theo cơ chế khác, liên kết cộng hóa trị H – H tương tự xảy ra khi cặp electron của ion hydrua H được chia sẻ bởi cation hydro H+:
H ++ (:H) -> H – H
Cation H+ trong trường hợp này được gọi là người chấp nhận anion H – nhà tài trợ cặp electron. Cơ chế hình thành liên kết cộng hóa trị người cho-chấp, hoặc sự phối hợp.
Liên kết đơn (H – H, F – F, H – CI, H – N) được gọi là trái phiếu a, chúng xác định hình dạng hình học của các phân tử.
Liên kết đôi và liên kết ba () chứa một?-thành phần và một hoặc hai?-thành phần; Thành phần ?, là thành phần chính và được hình thành có điều kiện đầu tiên, luôn mạnh hơn các thành phần ?.
Các đặc tính vật lý (thực sự có thể đo lường được) của liên kết hóa học là năng lượng, độ dài và độ phân cực của nó.
Năng lượng liên kết hóa học (E sv) là nhiệt lượng tỏa ra trong quá trình hình thành một liên kết nhất định và dùng để phá vỡ liên kết đó. Đối với cùng một nguyên tử, luôn có một liên kết đơn yếu hơn hơn bội số (gấp đôi, gấp ba).
Độ dài liên kết hóa học (tôiсв) – khoảng cách hạt nhân. Đối với cùng một nguyên tử, luôn có một liên kết đơn dài hơn, hơn là bội số.
Phân cực giao tiếp được đo lường mômen lưỡng cực điện p– tích của điện tích thực (trên các nguyên tử của một liên kết nhất định) với chiều dài của lưỡng cực (tức là chiều dài của liên kết). Momen lưỡng cực càng lớn thì độ phân cực của liên kết càng cao. Điện tích thực trên các nguyên tử trong liên kết cộng hóa trị luôn có giá trị nhỏ hơn trạng thái oxy hóa của các nguyên tố nhưng trùng dấu; ví dụ, đối với liên kết H + I -Cl -I, điện tích thực là H +0 " 17 -Cl -0 " 17 (hạt lưỡng cực hoặc lưỡng cực).
Phân cực phân tửđược xác định bởi thành phần và hình dạng hình học của chúng.
Không phân cực (p = O) sẽ là:
a) phân tử đơn giản các chất vì chúng chỉ chứa liên kết cộng hóa trị không phân cực;
b) đa nguyên tử phân tử tổ hợp các chất, nếu hình dạng hình học của chúng đối xứng.
Ví dụ, các phân tử CO 2, BF 3 và CH 4 có các hướng của các vectơ liên kết (về chiều dài) bằng nhau như sau:
Khi cộng các vectơ liên kết, tổng của chúng luôn bằng 0 và các phân tử nói chung là không phân cực, mặc dù chúng chứa các liên kết cực.
Cực (p> O) sẽ là:
MỘT) hai nguyên tử phân tử tổ hợp các chất vì chúng chỉ chứa các liên kết cực;
b) đa nguyên tử phân tử tổ hợp các chất nếu cấu trúc của chúng không đối xứng, nghĩa là hình dạng hình học của chúng không hoàn chỉnh hoặc bị biến dạng, dẫn đến sự xuất hiện của lưỡng cực điện tổng, ví dụ, trong các phân tử NH 3, H 2 O, HNO 3 và HCN.
Các ion phức, ví dụ NH 4 +, SO 4 2- và NO 3 - về nguyên tắc không thể là lưỡng cực; chúng chỉ mang một điện tích (dương hoặc âm).
Liên kết ion xảy ra trong quá trình hút tĩnh điện của các cation và anion mà hầu như không có sự chia sẻ của một cặp electron, ví dụ giữa K + và I -. Nguyên tử kali thiếu mật độ electron, trong khi nguyên tử iốt dư thừa. Mối liên hệ này được coi vô cùng một trường hợp liên kết cộng hóa trị, vì cặp electron thực tế thuộc sở hữu của anion. Liên kết này điển hình nhất đối với các hợp chất của kim loại và phi kim điển hình (CsF, NaBr, CaO, K 2 S, Li 3 N) và các chất thuộc nhóm muối (NaNO 3, K 2 SO 4, CaCO 3). Tất cả các hợp chất này ở điều kiện phòng đều là chất kết tinh, được gọi chung là tinh thể ion(tinh thể được tạo thành từ cation và anion).
Một loại kết nối khác được biết đến, được gọi là liên kết kim loại, trong đó các electron hóa trị bị các nguyên tử kim loại giữ lỏng lẻo đến mức chúng thực sự không thuộc về các nguyên tử cụ thể.
Các nguyên tử kim loại, không có các electron bên ngoài rõ ràng thuộc về chúng, sẽ trở thành các ion dương. Họ hình thành mạng tinh thể kim loại. Tập hợp các electron hóa trị xã hội hóa ( khí điện tử) giữ các ion kim loại dương lại với nhau và tại các vị trí mạng cụ thể.
Ngoài các tinh thể ion và kim loại, còn có nguyên tử Và phân tử các chất kết tinh trong mạng tinh thể của chúng lần lượt có các nguyên tử hoặc phân tử. Ví dụ: kim cương và than chì là những tinh thể có mạng nguyên tử, iốt I 2 và carbon dioxide CO 2 (đá khô) là những tinh thể có mạng phân tử.
Liên kết hóa học không chỉ tồn tại bên trong các phân tử của các chất mà còn có thể hình thành giữa các phân tử, ví dụ như đối với HF lỏng, nước H 2 O và hỗn hợp H 2 O + NH 3:
liên kết hydrođược hình thành do lực hút tĩnh điện của các phân tử phân cực chứa nguyên tử của các nguyên tố có độ âm điện lớn nhất - F, O, N. Ví dụ, liên kết hydro có trong HF, H 2 O và NH 3, nhưng chúng không có trong HCl, H2S và PH3.
Liên kết hydro không ổn định và dễ bị phá vỡ, chẳng hạn như khi băng tan và nước sôi. Tuy nhiên, một phần năng lượng bổ sung được tiêu tốn để phá vỡ các liên kết này và do đó làm tăng nhiệt độ nóng chảy (Bảng 5) và nhiệt độ sôi của các chất có liên kết hydro
(ví dụ: HF và H 2 O) cao hơn đáng kể so với các chất tương tự, nhưng không có liên kết hydro (ví dụ: HCl và H 2 S tương ứng).
Nhiều hợp chất hữu cơ cũng hình thành liên kết hydro; Liên kết hydro đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học.
Ví dụ về nhiệm vụ Phần A1. Những chất chỉ có liên kết cộng hóa trị là
1) SiH 4, Cl 2 O, CaBr 2
2) NF 3, NH 4 Cl, P 2 O 5
3) CH 4, HNO 3, Na(CH 3 O)
4) CCl 2 O, I 2, N 2 O
2–4. Liên kết cộng hóa trị
2. độc thân
3. gấp đôi
4. gấp ba
có trong chất
5. Có nhiều liên kết trong phân tử
6. Các hạt được gọi là gốc tự do
7. Một trong các liên kết được hình thành theo cơ chế cho-chấp trong tập hợp các ion
1) SO 4 2-, NH 4 +
2) H 3 O + , NH 4 +
3) PO 4 3-, NO 3 -
4) PH 4+, SO 3 2-
8. Bền nhất Và ngắn liên kết - trong một phân tử
9. Chất chỉ có liên kết ion - theo bộ
2) NH 4 Cl, SiCl 4
10–13. Mạng tinh thể vật chất
13. Ba(OH) 2
1) kim loại