Liên kết hydro. Đường truyền thông và đặc điểm của chúng


Danh sách tương tác. Bắt đầu gõ từ bạn đang tìm kiếm.

SỰ LIÊN QUAN

GIAO TIẾP, -và, về giao tiếp, trong kết nối và trong kết nối, w.

1. (có liên quan). Là mối quan hệ phụ thuộc lẫn nhau, có điều kiện, có tính tương đồng giữa một sự vật nào đó. C. lý thuyết và thực hành. Nhân quả p.

2. (có liên quan). Đóng giao tiếp giữa một ai đó hoặc một cái gì đó. Ngôi làng thân thiện Tăng cường quan hệ quốc tế.

3. (trong kết nối và trong kết nối). Mối quan hệ tình yêu, chung sống. Lyubovnaya s. Để liên lạc với ai đó.

4. làm ơn. h. Làm quen với ai đó, hỗ trợ, bảo trợ, mang lại lợi ích. Có kết nối trong vòng tròn có ảnh hưởng. Kết nối tuyệt vời.

5. (có liên quan). Giao tiếp với ai đó, cũng có nghĩa là có thể giao tiếp, giao tiếp. làng Kosmicheskaya Sống S.(thông qua danh bạ). Làng không khí Điện thoại liên tỉnh S.

6. (có liên quan). Ngành công nghiệp kinh tế quốc dân, liên quan đến các phương tiện liên lạc như vậy (thư, điện báo, điện thoại, radio), cũng như toàn bộ các phương tiện đó tập trung ở các cơ quan liên quan. Dịch vụ truyền thông. Nhân viên truyền thông.

7. (trong kết nối), thường là số nhiều. h.Một phần của kết cấu tòa nhà kết nối các bộ phận chính của nó (đặc biệt).

Bởi vì Làm sao, giới từ với TV. n. do cái gì, do cái gì, bị điều kiện bởi cái gì. Đến muộn vì trượt.

Bởi vì thực tế là, đoàn kết vì lý do đó, trên cơ sở thực tế đó. Tôi hỏi vì cần thông tin chính xác.

SỰ LIÊN QUANđây là cái gì SỰ LIÊN QUAN, ý nghĩa của từ SỰ LIÊN QUAN, từ đồng nghĩa với SỰ LIÊN QUAN, nguồn gốc (từ nguyên) SỰ LIÊN QUAN, SỰ LIÊN QUAN trọng âm, dạng từ trong các từ điển khác

+ SỰ LIÊN QUAN- T. F. Efremova Từ điển mới Tiếng Nga. Giải thích và hình thành từ ngữ

GIAO TIẾP là

sự liên quan

Và.

a) Mối quan hệ lẫn nhau giữa ai đó hoặc cái gì đó.

b) Cộng đồng, hiểu biết lẫn nhau, đoàn kết nội bộ.

a) Giao tiếp với ai đó.

b) Quan hệ yêu đương, chung sống.

3) Mối quan hệ giữa ai đó tạo ra sự phụ thuộc lẫn nhau, có điều kiện.

4) Sự nhất quán, mạch lạc, hài hòa (trong suy nghĩ, cách trình bày…).

5) Khả năng giao tiếp với ai đó hoặc cái gì đó. ở một khoảng cách xa.

6) Phương tiện liên lạc được thực hiện ở khoảng cách xa.

7) Một tập hợp các tổ chức cung cấp phương tiện liên lạc từ xa (điện báo, thư, điện thoại, radio).

a) Kết nối, buộc chặt một cái gì đó.

b) Lực liên kết, lực hút lẫn nhau (phân tử, nguyên tử, electron, v.v.).

+ SỰ LIÊN QUAN- Hiện đại từ điển giải thích biên tập. "To lớn Bách khoa toàn thư Liên Xô»

GIAO TIẾP là

SỰ LIÊN QUAN

1) truyền và nhận thông tin bằng nhiều phương tiện kỹ thuật khác nhau. Tuỳ theo tính chất của phương tiện thông tin liên lạc được sử dụng, nó được chia thành bưu chính (xem Thư tín) và điện tử (xem Viễn thông). 2) Là ngành của nền kinh tế quốc dân đảm bảo việc truyền và nhận bưu chính, điện thoại, điện báo, vô tuyến. và các tin nhắn khác. Ở Liên Xô năm 1986 có 92 nghìn doanh nghiệp truyền thông; 8,5 tỷ lá thư, 50,3 tỷ tờ báo, tạp chí, 248 triệu bưu kiện, 449 triệu điện tín được gửi đi; số máy điện thoại trên mạng điện thoại chung lên tới 33,0 triệu máy. thập niên 60 ở Liên Xô, Mạng Truyền thông Tự động Thống nhất (EASC) đang được giới thiệu 3) Thông tin liên lạc quân sự được cung cấp bởi Quân đoàn Tín hiệu --- về mặt triết học - sự phụ thuộc lẫn nhau về sự tồn tại của các hiện tượng tách biệt trong không gian và thời gian. Các kết nối được phân loại theo đối tượng nhận thức, theo các hình thức xác định (rõ ràng, xác suất và tương quan), theo sức mạnh của chúng (cứng nhắc và hạt), theo bản chất của kết quả mà kết nối mang lại (kết nối tạo ra, kết nối của chuyển đổi), theo hướng hành động (trực tiếp và ngược lại), theo loại quy trình xác định kết nối này(kết nối chức năng, kết nối phát triển, kết nối điều khiển), theo nội dung chủ thể của kết nối (kết nối đảm bảo sự truyền tải vật chất, năng lượng hoặc thông tin).

+ SỰ LIÊN QUAN- Bé nhỏ từ điển học thuật tiếng Nga

GIAO TIẾP là

sự liên quan

VÀ, câu về giao tiếp, trong kết nối và trong kết nối, Và.

Mối quan hệ lẫn nhau giữa một ai đó hoặc một cái gì đó.

Mối liên kết giữa ngành và nông nghiệp. Mối liên hệ giữa khoa học và sản xuất. Kết nối thương mại. Kết nối kinh tế giữa các vùng. Kết nối gia đình.

Sự phụ thuộc lẫn nhau, có điều kiện.

Nhân quả.

Chúng tôi chỉ muốn nói rằng tất cả các ngành khoa học đều có mối liên hệ chặt chẽ với nhau và việc tiếp thu lâu dài một ngành khoa học sẽ không mang lại kết quả cho các ngành khoa học khác. Chernyshevsky, Ghi chú ngữ pháp. V. Klassovsky.

Mối liên hệ giữa tác phẩm của Petrov-Vodkin và truyền thống hội họa cổ xưa của Nga là rất rõ ràng.

L. Mochalov, Sự độc đáo của tài năng.

mạch lạc, hài hòa, nhất quán (trong kết nối suy nghĩ, trong cách trình bày, trong lời nói).

Những suy nghĩ lộn xộn trong đầu anh, và lời nói không có mối liên hệ nào. Pushkin, Dubrovsky.

Suy nghĩ của tôi không có đủ sự nhất quán và khi viết chúng ra giấy, tôi luôn cảm thấy mình đã mất đi cảm giác về mối liên hệ hữu cơ giữa chúng. Chekhov, Một câu chuyện nhàm chán.

Gần gũi với ai đó, sự đoàn kết nội tâm.

Mối liên hệ vô hình đó ngày càng lớn giữa họ, không thể diễn tả bằng lời mà chỉ cảm nhận được. Mamin-Sibiryak, Privalovsky hàng triệu.

Khi một nhà văn cảm nhận sâu sắc mối liên hệ huyết thống của mình với nhân dân, điều đó mang lại cho anh ta vẻ đẹp và sức mạnh. M. Gorky, Thư gửi D.N. Mamin-Sibiryak, ngày 18 tháng 10. 1912.

Giao tiếp (thân thiện hoặc kinh doanh), quan hệ với ai đó hoặc điều gì đó.

Giữ liên lạc với smb. Tạo kết nối trong thế giới văn học.

(Ivan Ivanovich và Ivan Nikiforovich) đã cắt đứt mọi quan hệ, trong khi trước đó họ được coi là những người bạn không thể tách rời! Gogol, Câu chuyện về việc Ivan Ivanovich cãi nhau với Ivan Nikiforovich.

Mối liên hệ của Drozdov với một trong những tổ chức cách mạng đã được thiết lập và các vụ bắt giữ đã được thực hiện. M. Gorky, Câu chuyện về một anh hùng.

Mối quan hệ tình yêu; chung sống.

(Matvey) có mối quan hệ với một phụ nữ tư sản và có một đứa con với cô ấy. Chekhov, Giết người.

(Sophia:) Em có quyền gì mà nói về sự không chung thủy của anh?.. Em đã có hàng tá mối tình. M. Gorky, Người cuối cùng.

|| làm ơn. h.(kết nối, -ey).

Làm quen với những người có ảnh hưởng, những người có thể hỗ trợ và bảo trợ.

Tốt B. quyết định tìm nhà cho bố dượng. Anh ấy đã có rồi kết nối tuyệt vời và ngay lập tức bắt đầu hỏi thăm và giới thiệu người bạn tội nghiệp của mình. Dostoevsky, Netochka Nezvanova.

Nhờ mối quan hệ của người cha quá cố của tôi, một kỹ sư, tôi đã được ghi danh vào trường Mikhailovsky. Pertsov, Từ tự truyện.

Giao tiếp, giao tiếp với ai đó hoặc cái gì đó. sử dụng nhiều phương tiện khác nhau.

Trong cabin, sử dụng ống nói, người chỉ huy có thể liên lạc với buồng lái và qua điện thoại với bất kỳ bộ phận nào của tàu. Novikov-Priboy, Đại úy hạng 1.

Morozka nằm trong số kỵ binh được giao nhiệm vụ liên lạc với các trung đội trong trận chiến. Fadeev, Đánh bại.

Bây giờ chỉ còn một cách liên lạc duy nhất - qua sông Volga. Simonov, Ngày và Đêm.

|| Những thứ kia.

Truyền và nhận thông tin bằng các phương tiện đặc biệt.

5. thường có một định nghĩa.

Các phương tiện mà thông tin liên lạc và truyền tải thông tin được thực hiện.

Truyền thông vô tuyến điện thoại. Truyền thông điện báo. Thông tin liên lạc của người điều phối.

Người báo hiệu vào ban đêm trung đoàn pháo binh quản lý để thiết lập một kết nối điện thoại với xe tăng. V. Kozhevnikov, Bảy ngày.

Tập hợp các cơ quan phục vụ phương tiện kỹ thuật thông tin liên lạc ở khoảng cách xa (điện báo, thư tín, điện thoại, radio).

Nhân viên truyền thông.

|| Quân đội

Một dịch vụ cho phép liên lạc giữa đơn vị quân đội(sử dụng điện thoại, radio, tin nhắn, v.v.).

Arkhip Khromkov trở thành người đứng đầu cơ quan tình báo và truyền thông. Markov, Strogov.

Một sĩ quan liên lạc từ trụ sở quân đội đến với một gói hàng khẩn cấp. Popovkin, Gia đình Rubanyuk.

Kết nối, buộc chặt một cái gì đó.

Liên kết đá và gạch bằng đất sét.

Trong Nhà thờ Trinity, ông đưa sắt vào khối xây của tòa nhà để kết nối các góc. Pilyavsky, Tác phẩm của V.P.

Sự gắn kết, lực hút lẫn nhau (phân tử, nguyên tử, electron, v.v.).

Sự liên kết của electron với hạt nhân.

Một thiết bị liên kết hoặc buộc chặt các bộ phận của một cái gì đó. các tòa nhà hoặc công trình kiến ​​trúc; kẹp.

Đó là một xưởng trang trí khổng lồ - một mái vòm đan xen ở phía trên với xà nhà và nẹp sắt. A. N. Tolstoy, Egor Abozov. Logic, mạch lạc, liên tục, có thể gập lại, trình tự, hài hòa, tương tác, kết nối, khớp nối, nối, sự gắn kết, giao tiếp, phương tiện giao tiếp, giao tiếp, giao tiếp, liên hệ, liên kết, quan hệ, mối quan hệ, sự phụ thuộc, ràng buộc, quan hệ, lãng mạn, liên kết, liên minh, nhân quả, quan hệ công chúng, tomba, mối quan hệ thân mật, âm mưu, Tương quan, song công, dây rốn, Giao hợp, Liên kết, tôn giáo, chung sống, parataxis, Kết nối chủ đề, tính liên tục, Độ bám dính, sự liên kết với nhau, Tương quan, điều kiện, Kết nối, quan hệ họ hàng, chất bôi trơn, liên kết, thần tình yêu, Chuyện, khớp thần kinh, bối cảnh, tình yêu , chủ đề, thư, tin nhắn, bốn kênh. Kiến. sự phân mảnh

Liên kết hóa học

Mọi tương tác dẫn đến sự kết hợp của các hạt hóa học (nguyên tử, phân tử, ion,…) thành chất đều được chia thành liên kết hóa học và liên kết liên phân tử (tương tác liên phân tử).

Liên kết hóa học- liên kết trực tiếp giữa các nguyên tử. Có liên kết ion, cộng hóa trị và kim loại.

Liên kết liên phân tử- liên kết giữa các phân tử. Đó là các liên kết hydro, liên kết ion-lưỡng cực (do hình thành liên kết này mà xảy ra sự hình thành lớp vỏ hydrat hóa của các ion), lưỡng cực-lưỡng cực (do hình thành liên kết này nên các phân tử chất phân cực được kết hợp lại với nhau). , ví dụ, trong axeton lỏng), v.v.

Liên kết ion- Liên kết hóa học được hình thành do lực hút tĩnh điện của các ion mang điện tích trái dấu. Trong các hợp chất nhị phân (hợp chất của hai nguyên tố), nó được hình thành khi kích thước của các nguyên tử liên kết khác nhau rất nhiều: một số nguyên tử lớn, số khác nhỏ - nghĩa là một số nguyên tử dễ dàng nhường electron, trong khi những nguyên tử khác có xu hướng nhận chúng (thông thường đây là các nguyên tử của các nguyên tố tạo thành kim loại điển hình và nguyên tử của các nguyên tố tạo thành phi kim điển hình); độ âm điện của các nguyên tử như vậy cũng rất khác nhau.
Liên kết ion không định hướng và không bão hòa.

Liên kết cộng hóa trị- liên kết hóa học hình thành do sự hình thành của một cặp electron chung. Liên kết cộng hóa trị được hình thành giữa các nguyên tử nhỏ có bán kính giống nhau hoặc tương tự nhau. Điều kiện tiên quyết- sự có mặt của các electron chưa ghép cặp trong cả hai nguyên tử liên kết (cơ chế trao đổi) hoặc một cặp đơn độc trong một nguyên tử và một quỹ đạo tự do trong nguyên tử kia (cơ chế cho-chấp):

MỘT) H· + ·H H:H H-H H2 (một cặp electron dùng chung; H là hóa trị một);
b) NN N 2 (ba cặp electron dùng chung; N là hóa trị ba);
V) H-F HF (một cặp electron dùng chung; H và F là hóa trị một);
G) NH4+ (bốn cặp electron dùng chung; N là hóa trị bốn)
    Dựa vào số cặp electron dùng chung, liên kết cộng hóa trị được chia thành
  • đơn giản (đơn)- một cặp electron,
  • gấp đôi- hai cặp electron,
  • gấp ba lần- 3 cặp electron.

Liên kết đôi và liên kết ba được gọi là liên kết bội.

Bằng cách phân phối mật độ electron giữa các nguyên tử liên kết, liên kết cộng hóa trị được chia thành không phân cực Và vùng cực. Một liên kết không phân cực được hình thành giữa các nguyên tử giống hệt nhau, một liên kết cực - giữa các nguyên tử khác nhau.

độ âm điện- thước đo khả năng của một nguyên tử trong một chất có thể thu hút các cặp electron chung.
Các cặp electron của liên kết cực được dịch chuyển về phía các nguyên tố có độ âm điện lớn hơn. Sự dịch chuyển của các cặp electron được gọi là sự phân cực liên kết. Các điện tích một phần (dư thừa) được hình thành trong quá trình phân cực được ký hiệu là + và -, ví dụ: .

Dựa trên bản chất của sự chồng chéo của các đám mây điện tử ("quỹ đạo"), liên kết cộng hóa trị được chia thành -bond và -bond.
-Liên kết được hình thành do sự chồng chéo trực tiếp của các đám mây điện tử (dọc theo đường thẳng nối các hạt nhân nguyên tử), -Liên kết được hình thành do sự chồng chéo ngang (ở cả hai phía của mặt phẳng nơi hạt nhân nguyên tử nằm).

Liên kết cộng hóa trị có tính định hướng và bão hòa cũng như có tính phân cực.
Để giải thích và dự đoán hướng đi chung của trái phiếu hóa trị sử dụng mô hình lai hóa.

Lai tạo quỹ đạo nguyên tử và đám mây điện tử- sự liên kết được cho là của các quỹ đạo nguyên tử về năng lượng và hình dạng của các đám mây điện tử khi nguyên tử hình thành liên kết cộng hóa trị.
Ba kiểu lai phổ biến nhất là: sp-, sp 2 và sp 3 -lai hóa. Ví dụ:
sp-lai hóa - trong các phân tử C 2 H 2, BeH 2, CO 2 (cấu trúc tuyến tính);
sp 2-lai - trong các phân tử C 2 H 4, C 6 H 6, BF 3 (hình tam giác phẳng);
sp Lai 3 - trong phân tử CCl 4, SiH 4, CH 4 (dạng tứ diện); NH 3 (dạng kim tự tháp); H 2 O (hình dạng góc cạnh).

Kết nối kim loại- một liên kết hóa học được hình thành bằng cách chia sẻ các electron hóa trị của tất cả các nguyên tử liên kết của tinh thể kim loại. Kết quả là một đám mây điện tử duy nhất của tinh thể được hình thành, đám mây này dễ dàng di chuyển dưới tác động của điện áp- Do đó kim loại có tính dẫn điện cao.
Liên kết kim loại được hình thành khi các nguyên tử được liên kết lớn và do đó có xu hướng nhường electron. Các chất đơn giản có liên kết kim loại là kim loại (Na, Ba, Al, Cu, Au, v.v.), các chất phức tạp là các hợp chất liên kim loại (AlCr 2, Ca 2 Cu, Cu 5 Zn 8, v.v.).
Liên kết kim loại không có tính định hướng hoặc độ bão hòa. Nó cũng được bảo quản trong kim loại tan chảy.

liên kết hydro - liên kết liên phân tử, được hình thành do sự chấp nhận một phần của một cặp electron từ nguyên tử có độ âm điện cao bởi nguyên tử hydro có điện tích dương lớn. Nó được hình thành trong trường hợp một phân tử chứa một nguyên tử có một cặp electron đơn độc và độ âm điện cao (F, O, N) và phân tử kia chứa một nguyên tử hydro liên kết bởi một liên kết cực cao với một trong những nguyên tử đó. Ví dụ về liên kết hydro liên phân tử:

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

Liên kết hydro nội phân tử tồn tại trong các phân tử polypeptide, axit nucleic, protein, v.v.

Thước đo độ bền của bất kỳ liên kết nào là năng lượng liên kết.
Năng lượng truyền thông- năng lượng cần thiết để phá vỡ một liên kết hóa học nhất định trong 1 mol chất. Đơn vị đo là 1 kJ/mol.

Năng lượng của liên kết ion và liên kết cộng hóa trị có cùng bậc, năng lượng liên kết hydro- một thứ tự cường độ ít hơn.

Năng lượng của liên kết cộng hóa trị phụ thuộc vào kích thước của các nguyên tử liên kết (độ dài liên kết) và độ bội số của liên kết. Các nguyên tử càng nhỏ và bội số liên kết càng lớn thì năng lượng của nó càng lớn.

Năng lượng liên kết ion phụ thuộc vào kích thước của các ion và điện tích của chúng. Các ion càng nhỏ và điện tích của chúng càng lớn thì năng lượng liên kết càng lớn.

Cấu trúc của vật chất

Theo loại cấu trúc, tất cả các chất được chia thành phân tử Và phi phân tử. Giữa chất hữu cơ chất phân tử chiếm ưu thế; trong số các chất vô cơ, chất không phân tử chiếm ưu thế.

Dựa vào loại liên kết hóa học, các chất được chia thành các chất có liên kết cộng hóa trị, các chất có liên kết ion (chất ion) và các chất có liên kết kim loại (kim loại).

Các chất có liên kết cộng hóa trị có thể là phân tử hoặc không phân tử. Điều này ảnh hưởng đáng kể đến tính chất vật lý của họ.

Các chất phân tử bao gồm các phân tử liên kết với nhau bằng liên kết liên phân tử yếu, bao gồm: H 2, O 2, N 2, Cl 2, Br 2, S 8, P 4 và các chất khác chất đơn giản; CO 2, SO 2, N 2 O 5, H 2 O, HCl, HF, NH 3, CH 4, C 2 H 5 OH, polyme hữu cơ và nhiều chất khác. Những chất này không có độ bền cao, chúng có nhiệt độ thấp tan chảy và đun sôi, không thực hiện dòng điện, một số trong chúng hòa tan trong nước hoặc các dung môi khác.

Các chất phi phân tử có liên kết cộng hóa trị hoặc chất nguyên tử(kim cương, than chì, Si, SiO 2, SiC và các loại khác) tạo thành các tinh thể rất mạnh (ngoại trừ than chì nhiều lớp), chúng không hòa tan trong nước và các dung môi khác, có điểm nóng chảy và sôi cao, hầu hết chúng không dẫn dòng điện (trừ than chì có tính dẫn điện và chất bán dẫn - silicon, germani, v.v.)

Tất cả các chất ion đều có bản chất phi phân tử. Đây là những chất rắn, chịu lửa, dung dịch và chất tan chảy dẫn dòng điện. Nhiều trong số chúng hòa tan trong nước. Cần lưu ý rằng trong chất ionà, các tinh thể bao gồm các ion phức tạp, cũng có liên kết cộng hóa trị, ví dụ: (Na +) 2 (SO 4 2-), (K +) 3 (PO 4 3-), (NH 4 +)( NO 3-) v.v. Các nguyên tử tạo nên các ion phức được liên kết với nhau bằng liên kết cộng hóa trị.

Kim loại (chất có liên kết kim loại) rất đa dạng về tính chất vật lý. Trong số đó có chất lỏng (Hg), rất mềm (Na, K) và rất kim loại cứng(W, Nb).

Các tính chất vật lý đặc trưng của kim loại là độ dẫn điện cao (không giống như chất bán dẫn, nó giảm khi nhiệt độ tăng), khả năng tỏa nhiệt và độ dẻo cao (đối với kim loại nguyên chất).

Ở trạng thái rắn, hầu hết các chất đều được cấu tạo từ tinh thể. Dựa trên loại cấu trúc và loại liên kết hóa học, tinh thể (“mạng tinh thể”) được chia thành nguyên tử(tinh thể không chất phân tử bằng liên kết cộng hóa trị), ion(tinh thể của các chất ion), phân tử(tinh thể của các chất phân tử có liên kết cộng hóa trị) và kim loại(tinh thể của các chất có liên kết kim loại).

Nhiệm vụ và bài kiểm tra chủ đề “Chủ đề 10.” Liên kết hóa học. Cấu trúc của vật chất."

  • Các loại liên kết hóa học - Cấu trúc vật chất lớp 8–9

    Bài học: 2 Bài tập: 9 Bài kiểm tra: 1

  • Bài tập: 9 Bài kiểm tra: 1

Sau khi nghiên cứu chủ đề này, bạn sẽ hiểu các khái niệm sau: liên kết hóa học, liên kết liên phân tử, liên kết ion, liên kết cộng hóa trị, kết nối kim loại, liên kết hydro, kết nối đơn giản, liên kết đôi, liên kết ba, liên kết bội, liên kết không phân cực, liên kết cực, độ âm điện, độ phân cực liên kết, - và - liên kết, sự lai hóa của các quỹ đạo nguyên tử, năng lượng liên kết.

Bạn phải biết phân loại các chất theo loại cấu trúc, theo loại liên kết hóa học, sự phụ thuộc của các tính chất đơn giản và chất phức tạp về loại liên kết hóa học và loại “mạng tinh thể”.

Bạn phải có khả năng: xác định loại liên kết hóa học trong một chất, kiểu lai hóa, vẽ sơ đồ hình thành liên kết, sử dụng khái niệm độ âm điện, một số độ âm điện; biết độ âm điện thay đổi như thế nào nguyên tố hóa học một chu kỳ và một nhóm để xác định độ phân cực của liên kết cộng hóa trị.

Sau khi chắc chắn rằng mọi thứ bạn cần đã được học, hãy tiến hành hoàn thành các nhiệm vụ. Chúng tôi chúc bạn thành công.


Đề nghị đọc:
  • O. S. Gabrielyan, G. G. Lysova. Hoá học lớp 11. M., Bustard, 2002.
  • G. E. Rudzitis, F. G. Feldman. Hoá học lớp 11. M., Giáo dục, 2001.

Độ âm điện là khả năng các nguyên tử dịch chuyển các electron về phía mình khi hình thành liên kết hóa học. Khái niệm này được đưa ra bởi nhà hóa học người Mỹ L. Pauling (1932). Độ âm điện đặc trưng cho khả năng của nguyên tử của phần tử này hút cặp electron chung trong phân tử. Giá trị độ âm điện được xác định theo nhiều cách khác nhau, khác nhau. TRONG thực hành giáo dục hầu hết họ thường không sử dụng những cái tuyệt đối, nhưng giá trị tương đốiđộ âm điện. Phổ biến nhất là thang đo trong đó độ âm điện của tất cả các nguyên tố được so sánh với độ âm điện của lithium, được lấy làm một.

Trong số các nguyên tố nhóm IA - VIIA:

độ âm điện, theo quy luật, tăng theo chu kỳ (“từ trái sang phải”) khi số nguyên tử tăng dần và giảm theo nhóm (“từ trên xuống dưới”).

Mô hình thay đổi độ âm điện giữa các phần tử khối d phức tạp hơn nhiều.

Các nguyên tố có độ âm điện cao, nguyên tử của chúng có ái lực cao với electron và năng lượng cao sự ion hóa, tức là có xu hướng thêm một electron hoặc sự dịch chuyển của một cặp electron liên kết theo hướng của nó, được gọi là phi kim loại.

Chúng bao gồm: hydro, carbon, nitơ, phốt pho, oxy, lưu huỳnh, selen, flo, clo, brom và iốt. Theo một số đặc điểm, chúng cũng được phân loại là phi kim loại. nhóm đứng khí hiếm (helium-radon).

Hầu hết các nguyên tố đều là kim loại bảng tuần hoàn.

Kim loại được đặc trưng bởi độ âm điện thấp, tức là năng lượng ion hóa thấp và ái lực điện tử. Các nguyên tử kim loại hoặc tặng electron cho các nguyên tử phi kim hoặc trộn lẫn các cặp electron liên kết với nhau. Kim loại có độ bóng đặc trưng, ​​​​độ dẫn điện cao và độ dẫn nhiệt tốt. Chúng chủ yếu bền và dễ uốn.

Tập hợp các tính chất vật lý giúp phân biệt kim loại với phi kim loại này được giải thích bằng loại liên kết đặc biệt tồn tại trong kim loại. Tất cả các kim loại đều có mạng tinh thể được xác định rõ ràng. Trong các nút của nó, cùng với các nguyên tử, có các cation kim loại, tức là nguyên tử bị mất electron. Những electron này tạo thành một đám mây điện tử xã hội hóa, được gọi là khí điện tử. Những electron này nằm trong trường lực của nhiều hạt nhân. Liên kết này được gọi là kim loại. Sự di chuyển tự do của các electron trong toàn bộ thể tích của tinh thể quyết định các tính chất vật lý đặc biệt của kim loại.

Kim loại bao gồm tất cả các yếu tố d và f. Nếu trong Bảng tuần hoàn, bạn chỉ nhẩm chọn các khối gồm các phần tử s và p, tức là các phần tử thuộc nhóm A và vẽ một đường chéo từ bên trái góc trên cùngở góc dưới bên phải, hóa ra các nguyên tố phi kim loại nằm ở bên phải từ đường chéo này và kim loại - ở bên trái. Liền kề với đường chéo là các nguyên tố không thể phân loại rõ ràng là kim loại hay phi kim. Những nguyên tố trung gian này bao gồm: boron, silicon, germanium, asen, antimon, selen, polonium và astatine.

Khái niệm liên kết cộng hóa trị và liên kết ion vai trò quan trọng trong sự phát triển các ý tưởng về cấu trúc của vật chất, mà là việc tạo ra những cái mới phương pháp vật lý và hóa học nghiên cứu cấu trúc tốt các chất và công dụng của chúng đã cho thấy hiện tượng liên kết hóa học phức tạp hơn nhiều. Hiện tại người ta tin rằng bất kỳ liên kết dị hợp tử nào cũng vừa là cộng hóa trị vừa là ion, nhưng ở các tỷ lệ khác nhau. Do đó, khái niệm về thành phần cộng hóa trị và ion của liên kết dị thể được đưa ra. Làm sao sự khác biệt hơnđộ âm điện của các nguyên tử liên kết thì độ phân cực của liên kết càng lớn. Khi hiệu số lớn hơn hai đơn vị thì thành phần ion hầu như luôn chiếm ưu thế. Hãy so sánh hai oxit: natri oxit Na 2 O và clo oxit (VII) Cl 2 O 7. Trong natri oxit, điện tích một phần trên nguyên tử oxy là -0,81 và trong oxit clo -0,02. Điều này có nghĩa là liên kết Na-O có 81% ion và 19% cộng hóa trị. Thành phần ion của liên kết Cl-O chỉ là 2%.

Danh sách tài liệu được sử dụng

  1. 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. 35-37]
  2. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. To lớn sách tham khảo hóa học/ A.I. Volkov, I.M. Zharsky. - Ông.: Trường học hiện đại, 2005. - 608 với ISBN 985-6751-04-7.

Bài giảng dành cho giáo viên

Liên kết hóa học (sau đây gọi là liên kết) có thể được định nghĩa là sự tương tác của hai hoặc nhiều nguyên tử, nhờ đó hình thành một hệ thống vi mô đa nguyên tử ổn định về mặt hóa học (phân tử, tinh thể, phức hợp, v.v.).

Học thuyết về liên kết chiếm một vị trí trung tâm trong hóa học hiện đại, vì hóa học như vậy bắt đầu khi nguyên tử cô lập kết thúc và phân tử bắt đầu. Về bản chất, mọi tính chất của các chất đều được xác định bởi đặc điểm của các liên kết trong chúng. Sự khác biệt chính giữa liên kết hóa học và các loại tương tác khác giữa các nguyên tử là sự hình thành của nó được xác định bởi sự thay đổi trạng thái của các electron trong phân tử so với các nguyên tử ban đầu.

Lý thuyết truyền thông sẽ cung cấp câu trả lời cho một số câu hỏi. Tại sao các phân tử được hình thành? Tại sao một số nguyên tử tương tác với nhau trong khi những nguyên tử khác thì không? Tại sao các nguyên tử kết hợp theo tỷ lệ nhất định? Tại sao các nguyên tử được sắp xếp theo một cách nhất định trong không gian? Và cuối cùng, cần tính toán năng lượng liên kết, độ dài của nó và các đặc tính định lượng khác. Sự tương ứng của các khái niệm lý thuyết với dữ liệu thực nghiệm cần được coi là tiêu chí cho tính đúng đắn của lý thuyết.

Có hai phương pháp chính để mô tả giao tiếp cho phép bạn trả lời các câu hỏi được đặt ra. Đây là các phương pháp liên kết hóa trị (BC) và quỹ đạo phân tử (MO). Cái đầu tiên trực quan và đơn giản hơn. Thứ hai là nghiêm ngặt và phổ quát hơn. Do sự rõ ràng hơn nên trọng tâm ở đây sẽ là phương pháp BC.

Cơ học lượng tử cho phép chúng ta mô tả mối liên hệ dựa trên những định luật tổng quát nhất. Mặc dù có năm loại liên kết (liên kết cộng hóa trị, ion, kim loại, hydro và liên phân tử), liên kết này có bản chất đồng nhất và sự khác biệt giữa các loại của nó là tương đối. Bản chất của giao tiếp là ở sự tương tác Coulomb, ở sự thống nhất của các mặt đối lập - lực hút và lực đẩy. Việc phân chia giao tiếp thành các loại và sự khác biệt trong phương pháp mô tả nó không cho thấy sự đa dạng của giao tiếp mà là sự thiếu hiểu biết về nó ở giai đoạn phát triển khoa học hiện nay.

Bài giảng này sẽ đề cập đến các chủ đề như năng lượng liên kết hóa học, mô hình cơ học lượng tử của liên kết cộng hóa trị, cơ chế trao đổi và nhận-cho của sự hình thành liên kết cộng hóa trị, kích thích nguyên tử, bội số liên kết, lai hóa quỹ đạo nguyên tử, độ âm điện của các nguyên tố và độ phân cực của liên kết cộng hóa trị, khái niệm của phương pháp quỹ đạo phân tử, liên kết hóa học trong tinh thể.

Năng lượng liên kết hóa học

Theo nguyên lý năng lượng tối thiểu, năng lượng bên trong của một phân tử so với tổng năng lượng bên trong của các nguyên tử tạo thành nó sẽ giảm. Năng lượng bên trong của một phân tử bao gồm tổng năng lượng tương tác của mỗi electron với mỗi hạt nhân, mỗi electron với nhau và mỗi hạt nhân với các hạt nhân khác. Lực hấp dẫn phải thắng thế lực đẩy.

Đặc tính quan trọng nhất của liên kết là năng lượng, yếu tố quyết định độ bền của liên kết. Thước đo độ bền của liên kết có thể là lượng năng lượng tiêu tốn để phá vỡ nó (năng lượng phân ly liên kết) và giá trị mà khi cộng tất cả các liên kết sẽ mang lại năng lượng hình thành phân tử từ các nguyên tử cơ bản. Năng lượng phá vỡ một liên kết luôn dương. Năng lượng hình thành liên kết có cùng độ lớn nhưng mang dấu âm.

Đối với phân tử hai nguyên tử, năng lượng liên kết bằng số với năng lượng phân ly của phân tử thành nguyên tử và năng lượng hình thành phân tử từ nguyên tử. Ví dụ, năng lượng liên kết trong phân tử HBr bằng lượng năng lượng được giải phóng trong quá trình H + Br = HBr. Rõ ràng năng lượng liên kết của HBr lớn hơn lượng năng lượng giải phóng trong quá trình hình thành HBr từ khí. hydro phân tử và brom lỏng:

1/2Н 2 (g.) + 1/2Вr 2 (l.) = НBr (g.),

về giá trị năng lượng của quá trình bay hơi 1/2 mol Br 2 và về giá trị năng lượng của quá trình phân hủy 1/2 mol H 2 và 1/2 mol Br 2 thành các nguyên tử tự do.

Mô hình cơ học lượng tử của liên kết cộng hóa trị sử dụng phương pháp liên kết hóa trị sử dụng ví dụ về phân tử hydro

Năm 1927, phương trình Schrödinger được giải cho phân tử hydro bởi các nhà vật lý người Đức W. Heitler và F. London. Đây là nỗ lực thành công đầu tiên trong việc áp dụng cơ học lượng tử để giải các bài toán truyền thông. Công việc của họ đã đặt nền móng cho phương pháp liên kết hóa trị hoặc sơ đồ hóa trị (VS).

Kết quả tính toán có thể được biểu diễn bằng đồ thị dưới dạng sự phụ thuộc của lực tương tác giữa các nguyên tử (Hình 1, a) và năng lượng của hệ (Hình 1, b) vào khoảng cách giữa các hạt nhân nguyên tử hydro. Chúng ta sẽ đặt hạt nhân của một trong các nguyên tử hydro ở gốc tọa độ và hạt nhân của nguyên tử thứ hai sẽ được đưa đến gần hạt nhân của nguyên tử hydro thứ nhất dọc theo trục abscissa. Nếu spin của electron phản song song, lực hút (xem Hình 1, a, đường cong I) và lực đẩy (đường cong II) sẽ tăng lên. Hợp lực của các lực này được biểu diễn bằng đường cong III. Lúc đầu, lực hút chiếm ưu thế, sau đó là lực đẩy. Khi khoảng cách giữa các hạt nhân bằng r 0 = 0,074 nm, lực hút được cân bằng bởi lực đẩy. Sự cân bằng lực tương ứng với năng lượng tối thiểu của hệ (xem Hình 1, b, đường cong IV) và do đó, là trạng thái ổn định nhất. Độ sâu của “giếng thế” biểu thị năng lượng liên kết E 0 H–H trong phân tử H 2 ở độ không tuyệt đối. là 458 kJ/mol. Tuy nhiên, ở nhiệt độ thực, sự phá vỡ liên kết cần ít năng lượng hơn một chút E H–H, ở nhiệt độ 298 K (25 ° C) tương đương với 435 kJ/mol. Sự khác biệt giữa các năng lượng này trong phân tử H2 là năng lượng dao động của các nguyên tử hydro (E coll = E 0 H–H – E H–H = 458 – 435 = 23 kJ/mol).

Cơm. 1. Sự phụ thuộc của lực tương tác giữa nguyên tử (a) và năng lượng của hệ (b)
khoảng cách giữa các hạt nhân nguyên tử trong phân tử H2

Khi hai nguyên tử hydro chứa các electron có spin song song tiến lại gần nhau, năng lượng của hệ không ngừng tăng lên (xem Hình 1, b, đường cong V) và liên kết không được hình thành.

Do đó, phép tính cơ học lượng tử đã đưa ra lời giải thích định lượng cho mối liên hệ này. Nếu một cặp electron có spin ngược nhau thì các electron sẽ chuyển động trong trường của cả hai hạt nhân. Giữa các hạt nhân xuất hiện một vùng có mật độ caođám mây điện tử – dư thừa điện tích âm, hút các hạt nhân mang điện dương. Từ phép tính cơ học lượng tử, hãy tuân theo các quy định làm cơ sở cho phương pháp BC:

1. Nguyên nhân của sự kết nối là do tương tác tĩnh điện giữa hạt nhân và electron.
2. Liên kết được hình thành bởi một cặp electron có spin phản song song.
3. Độ bão hòa liên kết là do sự hình thành các cặp electron.
4. Cường độ kết nối tỷ lệ thuận với mức độ chồng chéo của các đám mây điện tử.
5. Tính định hướng của kết nối là do sự chồng chéo của các đám mây điện tử trong vùng có mật độ electron tối đa.

Cơ chế trao đổi hình thành liên kết cộng hóa trị bằng phương pháp BC. Tính định hướng và độ bão hòa của liên kết cộng hóa trị

Một trong những khái niệm quan trọng nhất của phương pháp BC là hóa trị. Giá trị bằng số của hóa trị trong phương pháp BC được xác định bởi số lượng liên kết cộng hóa trị mà một nguyên tử hình thành với các nguyên tử khác.

Cơ chế được coi là phân tử H2 hình thành liên kết bởi một cặp electron có spin phản song song, thuộc về các nguyên tử khác nhau trước khi hình thành liên kết, được gọi là trao đổi. Nếu chỉ tính đến cơ chế trao đổi thì hóa trị của một nguyên tử được xác định bởi số lượng electron chưa ghép cặp của nó.

Đối với các phân tử phức tạp hơn H2, nguyên tắc tính toán không thay đổi. Sự hình thành liên kết được gây ra bởi sự tương tác của một cặp electron có spin ngược nhau, nhưng có hàm sóng cùng dấu, được tính tổng. Kết quả của việc này là sự gia tăng mật độ electron trong vùng các đám mây electron chồng lên nhau và sự co lại của hạt nhân. Hãy xem xét các ví dụ.

Trong phân tử flo, liên kết F2 được hình thành bởi 2p quỹ đạo của nguyên tử flo:

Mật độ cao nhất của đám mây điện tử là gần quỹ đạo 2p theo hướng trục đối xứng. Nếu các electron chưa ghép cặp của các nguyên tử flo nằm trong quỹ đạo 2p x thì liên kết xảy ra theo hướng của trục x (Hình 2). Các quỹ đạo 2p y và 2p z chứa các cặp electron đơn độc không tham gia vào quá trình hình thành liên kết (được tô bóng trong Hình 2). Trong phần tiếp theo chúng tôi sẽ không mô tả các quỹ đạo như vậy.


Cơm. 2. Sự hình thành phân tử F 2

Trong phân tử hydro florua HF, liên kết được hình thành bởi quỹ đạo 1s của nguyên tử hydro và quỹ đạo 2p x của nguyên tử flo:

Hướng của liên kết trong phân tử này được xác định bởi hướng của quỹ đạo 2px của nguyên tử flo (Hình 3). Sự chồng lấp xảy ra theo hướng của trục đối xứng x. Bất kỳ lựa chọn chồng chéo nào khác đều ít thuận lợi hơn về mặt năng lượng.


Cơm. 3. Sự hình thành phân tử HF

Các quỹ đạo d và f phức tạp hơn cũng được đặc trưng bởi hướng của mật độ electron cực đại dọc theo trục đối xứng của chúng.

Vì vậy, tính định hướng là một trong những tính chất chính của liên kết cộng hóa trị.

Hướng của liên kết được minh họa rõ ràng bằng ví dụ về phân tử hydro sunfua H 2 S:

Vì các trục đối xứng của các quỹ đạo hóa trị 3p của nguyên tử lưu huỳnh vuông góc với nhau, nên dự đoán rằng phân tử H 2 S phải có cấu trúc góc với góc giữa các liên kết S–H là 90° (Hình 4). Thật vậy, góc gần bằng góc tính toán và bằng 92°.


Cơm. 4. Sự hình thành phân tử H 2 S

Rõ ràng, số lượng liên kết cộng hóa trị không thể vượt quá số lượng cặp electron tạo thành liên kết. Tuy nhiên, độ bão hòa như một tính chất của liên kết cộng hóa trị cũng có nghĩa là nếu một nguyên tử có một số electron chưa ghép cặp nhất định thì tất cả chúng phải tham gia vào quá trình hình thành liên kết cộng hóa trị.

Tính chất này được giải thích bằng nguyên lý năng lượng tối thiểu. Với mỗi liên kết bổ sung được hình thành, năng lượng bổ sung sẽ được giải phóng. Vì vậy, mọi khả năng hóa trị đều được hiện thực hóa đầy đủ.

Thật vậy, phân tử ổn định là H 2 S, không phải HS, trong đó có một liên kết chưa được thực hiện (electron chưa ghép cặp được ký hiệu bằng một dấu chấm). Các hạt chứa các electron chưa ghép cặp được gọi là gốc tự do. Chúng cực kỳ phản ứng và phản ứng tạo thành các hợp chất chứa liên kết bão hòa.

Sự kích thích của nguyên tử

Hãy xem xét các khả năng hóa trị theo cơ chế trao đổi chất một số nguyên tố thuộc chu kỳ 2 và 3 của bảng tuần hoàn.

Nguyên tử berili ở mức lượng tử bên ngoài chứa hai electron 2s ghép đôi. Không có electron độc thân nên berili phải có hóa trị bằng 0. Tuy nhiên, trong các hợp chất nó là hóa trị hai. Điều này có thể được giải thích bằng sự kích thích của nguyên tử, bao gồm sự chuyển đổi của một trong hai electron 2s sang phân lớp 2p:

Trong trường hợp này, năng lượng kích thích E* được tiêu hao, tương ứng với chênh lệch năng lượng của cấp độ phụ 2p và 2s.

Khi một nguyên tử boron bị kích thích, hóa trị của nó tăng từ 1 lên 3:

và nguyên tử carbon có từ 2 đến 4:

Thoạt nhìn, có vẻ như sự kích thích mâu thuẫn với nguyên lý năng lượng tối thiểu. Tuy nhiên, do bị kích thích, các kết nối mới, bổ sung sẽ phát sinh, do đó năng lượng được giải phóng. Nếu năng lượng bổ sung được giải phóng này lớn hơn năng lượng tiêu hao khi kích thích thì nguyên lý năng lượng tối thiểu cuối cùng sẽ được thỏa mãn. Ví dụ, trong phân tử metan CH4, năng lượng liên kết C–H trung bình là 413 kJ/mol. Năng lượng tiêu hao để kích thích là E* = 402 kJ/mol. Năng lượng thu được do hình thành hai liên kết bổ sung sẽ là:

D E = E ánh sáng bổ sung – E* = 2,413 – 402 = 424 kJ/mol.

Nếu nguyên tắc năng lượng tối thiểu không được tôn trọng, tức là E add.st.< Е*, то возбуждение не происходит. Так, энергетически невыгодным оказывается возбуждение атомов элементов 2-го периода за счет перехода электронов со второго на третий квантовый уровень.

Ví dụ, oxy chỉ có tính chất hóa trị hai vì lý do này. Tuy nhiên, chất tương tự điện tử của oxy - lưu huỳnh - có khả năng hóa trị lớn hơn, vì cấp độ lượng tử thứ ba có cấp độ phụ 3d, và sự chênh lệch năng lượng giữa các cấp độ 3s, 3p và 3d nhỏ hơn không thể so sánh được so với giữa cấp độ lượng tử thứ hai và cấp độ thứ ba của nguyên tử oxy:

Vì lý do tương tự, các nguyên tố của chu kỳ thứ 3 - phốt pho và clo - thể hiện hóa trị thay đổi, trái ngược với các nguyên tố điện tử tương tự của chúng trong chu kỳ thứ 2 - nitơ và flo. Sự kích thích đến cấp độ con thích hợp có thể giải thích sự hình thành hợp chất hóa học các nguyên tố thuộc nhóm VIIIa của chu kỳ thứ 3 và các chu kỳ tiếp theo. Không có hợp chất hóa học nào được tìm thấy trong helium và neon (giai đoạn 1 và 2), chúng có mức lượng tử bên ngoài hoàn chỉnh và chúng là những loại khí trơ thực sự duy nhất.

Cơ chế cho-chấp của sự hình thành liên kết cộng hóa trị

Một cặp electron có spin phản song song tạo thành liên kết có thể thu được không chỉ bằng cơ chế trao đổi, bao gồm sự tham gia của các electron từ cả hai nguyên tử, mà còn bằng một cơ chế khác, gọi là chất cho-chấp: một nguyên tử (cho) cung cấp một cặp đơn độc. của các electron để hình thành liên kết và cái còn lại (chất nhận) - tế bào lượng tử trống:

Kết quả cho cả hai cơ chế là như nhau. Thông thường sự hình thành liên kết có thể được giải thích bằng cả hai cơ chế. Ví dụ, một phân tử HF có thể thu được không chỉ ở pha khí từ các nguyên tử theo cơ chế trao đổi, như được trình bày ở trên (xem Hình 3), mà còn có thể thu được trong dung dịch nước từ các ion H + và F – theo nhà tài trợ. -Cơ chế chấp nhận:

Chắc chắn rằng các phân tử được tạo ra bởi các cơ chế khác nhau là không thể phân biệt được; kết nối hoàn toàn tương đương. Vì vậy, sẽ đúng hơn nếu không phân biệt sự tương tác giữa người cho và người nhận trong loại đặc biệt liên kết, nhưng coi nó chỉ là một cơ chế đặc biệt để hình thành liên kết cộng hóa trị.

Khi muốn nhấn mạnh cơ chế hình thành liên kết chính xác theo cơ chế cho-chấp, nó được biểu thị trong công thức cấu trúc bằng một mũi tên từ chất cho đến chất nhận (D® MỘT). Trong các trường hợp khác, kết nối như vậy không bị cô lập và được biểu thị bằng dấu gạch ngang, như trong cơ chế trao đổi: D–A.

Liên kết trong ion amoni được hình thành bởi phản ứng: NH 3 + H + = NH 4 +,

được thể hiện bằng sơ đồ sau:

Công thức cấu tạo của NH 4+ có thể biểu diễn dưới dạng

.

Hình thức ký hiệu thứ hai được ưa chuộng hơn vì nó phản ánh sự tương đương được thiết lập bằng thực nghiệm của cả bốn kết nối.

Sự hình thành liên kết hóa học theo cơ chế cho-chấp mở rộng khả năng hóa trị của các nguyên tử: hóa trị được xác định không chỉ bởi số lượng electron độc thân mà còn bởi số lượng cặp electron đơn độc và các tế bào lượng tử trống tham gia vào quá trình hình thành liên kết . Vì vậy, trong ví dụ đã cho, hóa trị của nitơ là bốn.

Cơ chế cho-chấp được sử dụng thành công để mô tả liên kết trong các hợp chất phức tạp bằng phương pháp BC.

Sự đa dạng của giao tiếp. cát p -Kết nối

Sự kết nối giữa hai nguyên tử có thể được thực hiện không chỉ bởi một mà còn bởi một số cặp electron. Chính số lượng cặp electron này quyết định độ bội số trong phương pháp BC - một trong những tính chất của liên kết cộng hóa trị. Ví dụ, trong phân tử ethane C 2 H 6 liên kết giữa các nguyên tử carbon là đơn (đơn), trong phân tử ethylene C 2 H 4 là liên kết đôi và trong phân tử axetylen C 2 H 2 là liên kết ba. Một số đặc điểm của các phân tử này được đưa ra trong bảng. 1.

Bảng 1

Sự thay đổi tham số liên kết giữa các nguyên tử C tùy thuộc vào số bội của nó

Khi bội số liên kết tăng lên, như người ta mong đợi, độ dài của nó giảm đi. Độ bội số của liên kết tăng một cách rời rạc, nghĩa là theo một số nguyên lần, do đó, nếu tất cả các liên kết đều giống nhau thì năng lượng cũng sẽ tăng theo một số lần tương ứng. Tuy nhiên, như có thể thấy từ bảng. 1, năng lượng liên kết tăng chậm hơn bội số. Do đó, các kết nối không đồng đều. Điều này có thể được giải thích bằng sự khác biệt trong cách thức hình học trong đó các quỹ đạo chồng lên nhau. Hãy nhìn vào những khác biệt này.

Liên kết được hình thành do các đám mây electron chồng lên nhau dọc theo trục đi qua hạt nhân nguyên tử được gọi là liên kết s.

Nếu quỹ đạo s có liên quan đến liên kết thì chỉ S - kết nối (Hình 5, a, b, c). Đây là nơi nó có tên như vậy vì chữ s trong tiếng Hy Lạp đồng nghĩa với chữ s trong tiếng Latin.

Khi quỹ đạo p (Hình 5, b, d, e) và quỹ đạo d (Hình 5, c, e, f) tham gia vào quá trình hình thành liên kết, sự chồng chéo loại s xảy ra theo hướng mật độ cao nhất các đám mây điện tử, thuận lợi nhất về mặt năng lượng. Vì vậy, khi hình thành kết nối, phương thức này luôn được thực hiện đầu tiên. Do đó, nếu kết nối là duy nhất thì đây là bắt buộc S - kết nối, nếu có nhiều kết nối thì chắc chắn một trong các kết nối đó kết nối s.


Cơm. 5. Ví dụ về liên kết s

Tuy nhiên, từ những xem xét hình học, rõ ràng là giữa hai nguyên tử chỉ có thể có một S -sự liên quan. Trong nhiều liên kết, liên kết thứ hai và thứ ba phải được hình thành bằng một phương pháp hình học khác là các đám mây điện tử chồng lên nhau.

Liên kết được hình thành do sự chồng chéo của các đám mây điện tử ở hai bên của trục đi qua hạt nhân nguyên tử được gọi là liên kết p. Ví dụ p -kết nối được thể hiện trong hình. 6. Sự chồng chéo như vậy kém thuận lợi hơn về mặt năng lượng so với S -kiểu. Nó được thực hiện bởi các phần ngoại vi của đám mây điện tử có mật độ điện tử thấp hơn. Việc tăng tính đa dạng của kết nối đồng nghĩa với việc hình thành P - liên kết có năng lượng thấp hơn so với S - giao tiếp. Đây là lý do khiến năng lượng liên kết tăng phi tuyến so với mức tăng bội số.


Cơm. 6. Ví dụ về liên kết p

Hãy xem xét sự hình thành liên kết trong phân tử N 2. Như đã biết, nitơ phân tử rất trơ về mặt hóa học. Lý do cho điều này là do sự hình thành liên kết ba NєN rất mạnh:

Sơ đồ về sự chồng lấp của các đám mây điện tử được thể hiện trên hình 2. 7. Một trong các liên kết (2рх–2рх) được hình thành theo loại s. Hai loại còn lại (2рz–2рz, 2рy–2рy) là loại p. Để không làm hình vẽ lộn xộn, hình ảnh chồng lên nhau của các đám mây 2py được hiển thị riêng (Hình 7, b). Để có được bức tranh chung, Hình. 7, a và 7, b nên được kết hợp.

Thoạt nhìn có vẻ như vậy S -liên kết, hạn chế sự tiếp cận của các nguyên tử, không cho phép các quỹ đạo chồng lên nhau P -kiểu. Tuy nhiên, hình ảnh quỹ đạo chỉ bao gồm một phần nhất định (90%) của đám mây điện tử. Sự chồng chéo xảy ra với một vùng ngoại vi nằm bên ngoài hình ảnh đó. Nếu chúng ta tưởng tượng các quỹ đạo bao gồm một phần lớn đám mây điện tử (ví dụ: 95%), thì sự chồng chéo của chúng sẽ trở nên rõ ràng (xem các đường đứt nét trong Hình 7, a).


Cơm. 7. Sự hình thành phân tử N 2

Sẽ được tiếp tục

V.I. Elfimov,
giáo sư Mátxcơva
Đại học mở bang

Độc quyền giá trị lớn Trong các hệ thống sinh học có một loại tương tác liên phân tử đặc biệt là liên kết hydro, xảy ra giữa các nguyên tử hydro liên kết hóa học trong một phân tử với các nguyên tử có độ âm điện F, O, N, Cl, S thuộc phân tử khác. Khái niệm "liên kết hydro" được Latimer và Rodebush đưa ra lần đầu tiên vào năm 1920 để giải thích các tính chất của nước và các chất liên quan khác. Hãy xem xét một số ví dụ về kết nối như vậy.

Trong đoạn 5.2 chúng ta đã nói về phân tử pyridine và lưu ý rằng nguyên tử nitơ trong nó có hai electron bên ngoài có spin phản song song không tham gia vào quá trình hình thành liên kết hóa học. Cặp electron "tự do" hoặc "đơn độc" này sẽ hút proton và hình thành cùng với nó liên kết hóa học. Trong trường hợp này, phân tử pyridin sẽ chuyển sang trạng thái ion. Nếu có hai phân tử pyridin, chúng sẽ cạnh tranh để bắt một proton, tạo thành hợp chất

trong đó ba dấu chấm biểu thị loại mới tương tác giữa các phân tử gọi là liên kết hydro. Trong hợp chất này, proton ở gần nguyên tử nitơ thuận tay trái hơn. Với thành công tương tự, proton có thể ở gần nguyên tử nitơ bên phải hơn. Do đó, thế năng của một proton là hàm của khoảng cách đến nguyên tử nitơ bên phải hoặc bên trái ở một khoảng cách cố định giữa chúng (xấp xỉ ) phải được mô tả bằng một đường cong có hai cực tiểu. Một phép tính cơ học lượng tử của đường cong như vậy do Rhine và Harris thực hiện được thể hiện trong hình. 4.

Lý thuyết cơ học lượng tử về liên kết hydro A-H...B dựa trên tương tác chất cho-chất nhận là một trong những lý thuyết đầu tiên được phát triển bởi N. D. Sokolov. Lý do của liên kết là sự phân phối lại mật độ electron giữa các nguyên tử A và B do proton gây ra. Nói một cách ngắn gọn, họ nói rằng một “cặp electron đơn độc” được chia sẻ. Trên thực tế, trong

Cơm. 4. Đường cong thế năng của năng lượng proton là hàm số của khoảng cách giữa các nguyên tử nitơ của hai phân tử pyridin.

Các electron khác của phân tử cũng tham gia vào việc hình thành các đường cong liên kết hydro tiềm năng, mặc dù ở mức độ thấp hơn (xem bên dưới).

Năng lượng liên kết hydro điển hình nằm trong khoảng từ 0,13 đến 0,31 eV. Nó có độ lớn nhỏ hơn năng lượng của liên kết cộng hóa trị nhưng lớn hơn năng lượng của tương tác van der Waals.

Phức hợp liên phân tử đơn giản nhất được hình thành bằng liên kết hydro là phức chất này có. cấu trúc tuyến tính. Khoảng cách giữa các nguyên tử flo là 2,79 A. Khoảng cách giữa các nguyên tử trong phân tử có cực là 0,92 A. Khi phức được hình thành, năng lượng khoảng 0,26 eV được giải phóng.

Với sự trợ giúp của liên kết hydro, một dimer nước được hình thành với năng lượng liên kết khoảng 0,2 eV. Năng lượng này xấp xỉ một phần hai mươi năng lượng của liên kết cộng hóa trị OH. Khoảng cách giữa hai nguyên tử oxy trong phức chất là khoảng 2,76 A. Nó nhỏ hơn tổng bán kính van der Waals của các nguyên tử oxy, bằng 3,06 A. Trong hình. Hình 5 cho thấy sự thay đổi mật độ electron của các nguyên tử nước được tính toán trong quá trình hình thành phức chất. Những tính toán này xác nhận rằng khi một phức được hình thành, sự phân bố mật độ electron xung quanh tất cả các nguyên tử của các phân tử phản ứng sẽ thay đổi.

Vai trò của tất cả các nguyên tử trong việc thiết lập liên kết hydro trong phức hợp cũng có thể được đánh giá bằng ảnh hưởng lẫn nhau của hai liên kết hydro giữa các bazơ nitơ, thymine và adenine, là một phần của chuỗi xoắn kép của phân tử DNA. Vị trí cực tiểu của đường cong thế proton trong hai liên kết phản ánh mối tương quan lẫn nhau của chúng (Hình 6).

Cùng với liên kết hydro thông thường hoặc yếu được hình thành bởi hydro có sự giải phóng năng lượng dưới 1 eV và được đặc trưng bởi một thế năng có hai cực tiểu, hydro tạo thành một số phức có sự giải phóng năng lượng lớn. Ví dụ, khi tạo phức, năng lượng 2,17 eV được giải phóng. Kiểu tương tác này được gọi là mạnh mẽ

Cơm. 5. Sự thay đổi mật độ electron xung quanh các nguyên tử trong phức chất được hình thành bởi liên kết hydro của hai phân tử nước.

Điện tích được chấp nhận bằng một. Trong phân tử nước tự do, điện tích của 10 electron được phân bố sao cho gần nguyên tử oxy có điện tích 8,64 và ở nguyên tử hydro

Cơm. 6. Liên kết hydro giữa các bazơ nitơ: a - thymine (T) và adenip (A), là một phần của phân tử DNN (mũi tên chỉ vị trí gắn của các bazơ với chuỗi phân tử đường và axit photphoric); - đường cong liên kết hydro tiềm năng; O - oxy; - hydro; - cacbon; - nitơ.

liên kết hydro. Khi các phức có liên kết hydro mạnh được hình thành, cấu hình của các phân tử thay đổi đáng kể. Thế năng của proton có một cực tiểu tương đối phẳng nằm ở gần tâm của liên kết. Do đó, proton dễ dàng bị dịch chuyển. Dễ dàng dịch chuyển proton dưới ảnh hưởng trường bên ngoài xác định độ phân cực cao của phức chất.

Liên kết hydro mạnh không xảy ra trong các hệ thống sinh học. Đối với liên kết hydro yếu, nó có chủ yếu trong mọi sinh vật sống.

Độc quyền vai trò lớn liên kết hydro trong các hệ thống sinh học chủ yếu là do nó quyết định cấu trúc thứ cấp protein có tầm quan trọng cơ bản đối với mọi quá trình sống; với sự trợ giúp của liên kết hydro, các cặp bazơ được giữ trong các phân tử DNA và chúng cấu trúc ổn địnhở dạng xoắn đôi và cuối cùng, liên kết hydro tạo ra những đặc tính rất khác thường của nước, những đặc tính này rất quan trọng đối với sự tồn tại của các hệ thống sống.

Nước là một trong những thành phần chính của mọi sinh vật sống. Cơ thể động vật gần 2/3 là nước. Phôi người chứa khoảng 93% nước trong tháng đầu tiên. Sẽ không có nước chảy. Nước đóng vai trò là môi trường chính trong đó các phản ứng sinh hóa xảy ra trong tế bào. Nó tạo thành phần chất lỏng của máu và bạch huyết. Nước cần thiết cho quá trình tiêu hóa, vì sự phân hủy carbohydrate, protein và chất béo xảy ra khi bổ sung các phân tử nước. Nước được giải phóng trong tế bào khi protein được tạo thành từ các axit amin. sinh lý

Cơm. 7. Cấu trúc băng. Mỗi phân tử nước được kết nối bằng liên kết hydro (ba điểm) với bốn phân tử nước nằm ở các đỉnh của khối tứ diện.

Cơm. 8. Liên kết hydro trong liên kết hydro mờ và “tuyến tính”

tính chất của polyme sinh học và nhiều cấu trúc siêu phân tử (đặc biệt, màng tế bào) phụ thuộc rất nhiều vào sự tương tác của chúng với nước.

Hãy xem xét một số tính chất của nước. Mỗi phân tử nước có khối lượng lớn mômen điện. Do độ âm điện cao của các nguyên tử oxy, một phân tử nước có thể hình thành liên kết hydro với một, hai, ba hoặc bốn phân tử nước khác. Kết quả là tạo ra các dime tương đối ổn định và các phức hợp polyme khác. Trung bình, mỗi phân tử trong nước lỏng có bốn phân tử lân cận. Thành phần và cấu trúc của các phức chất liên phân tử phụ thuộc vào nhiệt độ nước.

Nước tinh thể (nước đá) có cấu trúc trật tự nhất ở áp suất bình thường và nhiệt độ dưới 0 độ C. Tinh thể của nó có cấu trúc hình lục giác. Ô đơn vị chứa bốn phân tử nước. Cấu trúc tế bào được thể hiện trong hình. 7. Xung quanh nguyên tử oxy trung tâm có các đỉnh tứ diện đềuở khoảng cách 2,76 A có bốn nguyên tử oxy khác. Mỗi phân tử nước được kết nối với các phân tử lân cận bằng bốn liên kết hydro. Trong trường hợp này, góc giữa các liên kết OH trong phân tử tiến tới giá trị “tứ diện” là 109,1°. Trong một phân tử tự do, nó xấp xỉ 105°.

Cấu trúc của băng giống như kim cương. Tuy nhiên, trong kim cương, giữa các nguyên tử cacbon có lực hóa học. Tinh thể kim cương là phân tử lớn. Tinh thể băng được phân loại là tinh thể phân tử. Các phân tử trong tinh thể về cơ bản vẫn giữ được tính chất riêng của chúng và liên kết với nhau thông qua liên kết hydro.

Cơm. 9. Giá trị thực nghiệm sự thay đổi tần số rung hồng ngoại trong nước trong quá trình hình thành liên kết hydro ở một góc.

Mạng băng rất lỏng lẻo và chứa nhiều “khoảng trống”, vì số lượng phân tử nước gần nhất cho mỗi phân tử (số phối trí) chỉ là bốn. Khi tan, mạng băng bị phá hủy một phần, đồng thời một số khoảng trống được lấp đầy và mật độ của nước trở nên mật độ hơnđá. Đây là một trong những dị thường chính của nước. Khi tiếp tục gia nhiệt đến 4°C, quá trình nén vẫn tiếp tục. Khi được làm nóng trên 4°C, biên độ dao động không điều hòa tăng lên, số lượng các phân tử liên kết trong các khu phức hợp (bầy đàn) và mật độ nước giảm. Theo ước tính sơ bộ, thành phần của bầy đàn tại nhiệt độ phòng bao gồm khoảng 240 phân tử, ở 37 ° C - khoảng 150, ở 45 và 100 ° C, tương ứng là 120 và 40.

Sự đóng góp của liên kết hydro vào tổng năng lượng của các tương tác giữa các phân tử (11,6 kcal/mol) là khoảng 69%. Do có liên kết hydro nên điểm nóng chảy (0°C) và điểm sôi (100°C) của nước khác biệt đáng kể so với điểm nóng chảy và điểm sôi của các loại khác. chất lỏng phân tử giữa các phân tử chỉ có lực van der Waals tác dụng. Ví dụ: đối với metan, các giá trị này lần lượt là -186 và -161° C.

Trong nước lỏng, cùng với tàn dư của cấu trúc tứ diện của băng, có các dimer tuyến tính và tuần hoàn và các phức hợp khác chứa 3, 4, 5, 6 hoặc nhiều phân tử. Điều quan trọng là góc P hình thành giữa liên kết OH và liên kết hydro thay đổi tùy thuộc vào số lượng phân tử trong chu trình (Hình 8). Trong một dimer, góc này là 110°, trong một vòng năm cạnh là 10°, và trong một vòng sáu cạnh và cấu trúc băng hình lục giác, nó gần giống như một viên đạn (liên kết hydro “tuyến tính”).

Hoá ra là thế năng lượng cao nhất một liên kết hydro tương ứng với góc. Năng lượng của liên kết hydro tỷ lệ thuận (quy tắc Badger-Bauer) với sự thay đổi tần số dao động hồng ngoại kéo dài của nhóm OH trong phân tử nước nhưng so với tần số dao động của phân tử tự do. . Độ dịch chuyển tối đa được quan sát thấy trong trường hợp liên kết hydro “tuyến tính”. Trong một phân tử nước trong trường hợp này, tần số giảm đi và tần số giảm đi . Trong hình. Hình 9 thể hiện đồ thị tỷ số dịch chuyển

tần số để bù tối đa từ góc. Do đó, đồ thị này cũng mô tả sự phụ thuộc của năng lượng liên kết hydro vào góc . Sự phụ thuộc này là biểu hiện của tính chất hợp tác của liên kết hydro.

Nhiều nỗ lực đã được thực hiện để tính toán về mặt lý thuyết cấu trúc và tính chất của nước, có tính đến các liên kết hydro và các tương tác giữa các phân tử khác. Theo vật lý thống kê tính chất nhiệt động hệ thống các phân tử tương tác nằm trong thể tích V ở áp suất không đổi P ở trạng thái cân bằng thống kê với bộ điều nhiệt được xác định thông qua tổng thống kê tiểu bang

Ở đây V là thể tích của hệ thống; ĐẾN - hằng số Boltzmann; T - nhiệt độ tuyệt đối; có nghĩa là chúng ta cần lấy dấu vết của toán tử thống kê trong dấu ngoặc nhọn, trong đó H là toán tử lượng tử của năng lượng của toàn hệ thống. Toán tử này bằng tổng toán tử động năng của tịnh tiến và chuyển động quay phân tử và toán tử năng lượng tiềm năng tương tác của mọi phân tử.

Nếu biết tất cả các hàm riêng và phổ năng lượng đầy đủ E của toán tử H thì (6.2) có dạng

Khi đó năng lượng tự do Gibbs G của hệ ở áp suất P và nhiệt độ T được xác định bằng biểu thức đơn giản

Biết năng lượng tự do Gibbs, chúng ta tìm được tổng khối lượng entropy năng lượng.

Thật không may, do tính chất phức tạp tương tác giữa các phân tử trong nước (phân tử lưỡng cực dị hướng, liên kết hydro dẫn đến các phức có thành phần thay đổi, trong đó năng lượng của liên kết hydro phụ thuộc vào thành phần và cấu trúc của phức chất, v.v.), chúng ta không thể viết toán tử H dưới dạng tường minh . Vì vậy, chúng ta phải dùng đến sự đơn giản hóa rất lớn. Do đó, Nameti và Scheraga đã tính toán hàm phân chia dựa trên thực tế là chỉ có năm trạng thái năng lượng của các phân tử trong phức hợp có thể được tính đến, theo

với số lượng liên kết hydro mà chúng tạo thành (0, 1, 2, 3, 4) với các phân tử lân cận. Bằng cách sử dụng mô hình này, họ thậm chí còn chứng minh được rằng mật độ của nước đạt tối đa ở 4° C. Tuy nhiên, sau đó chính các tác giả đã chỉ trích lý thuyết mà họ phát triển vì nó không mô tả nhiều dữ kiện thực nghiệm. Những nỗ lực khác trong tính toán lý thuyết về cấu trúc của nước có thể được tìm thấy trong bài tổng quan của Ben-Naim và Stillinger.

Do tính chất lưỡng cực của phân tử nước và vai trò lớn Liên kết hydro còn đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong sự tương tác của các phân tử nước với các ion và phân tử trung tính trong cơ thể sống. Tương tác dẫn đến hydrat hóa các ion và loại đặc biệt tương tác, được gọi là kỵ nước và ưa nước, sẽ được thảo luận trong các phần sau của chương này."

Nói về vai trò của nước trong các hiện tượng sinh học, cần lưu ý rằng tất cả các sinh vật sống đã thích nghi rất thành công với một lượng liên kết hydro nhất định giữa các phân tử. Điều này được chứng minh bằng việc việc thay thế các phân tử nước nặng có ảnh hưởng rất lớn đến hệ thống sinh học. Độ hòa tan của các phân tử phân cực giảm, tốc độ di chuyển giảm xung thần kinh, hoạt động của các enzyme bị gián đoạn, sự phát triển của vi khuẩn và nấm chậm lại, v.v. Có lẽ tất cả những hiện tượng này là do tương tác hydro giữa các phân tử mạnh hơn tương tác giữa các phân tử Na giá trị cao hơn liên kết hydro giữa các phân tử nước nặng cho thấy nhiệt độ caođiểm nóng chảy của nó (3,8° C) và nhiệt độ nóng chảy cao (1,51 kcal/mol). Đối với nước thông thường, nhiệt nóng chảy là 1,43 kcal/mol.