С.К. Пискарёва - Аналитическая химия (1110124), страница 7
Текст из файла (страница 7)
Учитывая зто, ионную связь рос~ сматривают иногда ие как особый вид связи, а как предельны$ч случай полярной ковалеитной связи.. В ионной- связи отсутствует направленность; расположение ионов зависит только от заряда и размеров иона, ио не от, химической природы. Отсутствие направленности связано с тем, что электрическое поле иона имеет сферическую симметрию и ослабляется одинаково в любом направлении. У ионной связи есть еще одна особенность — отсутствие насыщенности.
К данному иону может присоединяться различное число ионов другого знака. При высоких температурах в газообразиом состояний кинетичеФая энергия движения молекул высока и молекулы ионных соедииений могут сушпствовать самостоятелъио или образуют ассоциацни из нескольких молекул (димеры, тримеры). Только при высоких температурах'в парообразипм состпяйии существуют двухионные молекулы у таких веществ, как хлорцл натрия, хлорид калия, хлорид цезия и др. ~Ъ жидком состоянии ассоциация ионных соединений проявляется весьма значительно. В твердом состоянии эти соединения состоят ие из молекул, а из ионов, которые образуют правйльную крисгаллическуто решетку. В этой решетке каждый ион охружен некоторым числом ионов противоположного знака.
Чаеле чаепаь еааазувавал еаапа бава»Впав елей аеватг вела, веял»лют велев»вела»ааааа 'еелем 26 Например, у иона С1 в поваренной соли координационное число б, а в хлориде цезия — 8. Понятие о валентности для ионных соединений условно, так как связи данного иона с соседними равноценны. Весь кристалл можно рассматривать ках одну 'огромную вмолекулу».
Металлическая связь. Особая природа химической связи характерна для мета. плов. Число орбиталей в металлах значительно болъше числа электронов и они свободно переходят из одной орбитали на другие, Поэтому металлы рассматривают как плотно упакованную структуру, состоящую из катионов, среди которых относительно свободно перемещаются электроны, образуя' электронный газ. Этим хорошо объясняются высокая электрическая проводимость и теплопроводносп, метаплов. Водородйп связь.
Иои водорода в отличие от других ионов не имеет электронов. Размеры иона водорода значительно меньше размеров других ионов, и он может ближе подходить к тем частицам; с которыми связан. Эти особеипости позволяют атому водорода свюывать два атома, которые входят в состав различиых молекул или одной и ' той же молекулы. Такой вид свюи называют водородной связью. Эта связь значительно слабее, чем ковалентная' или ионная, но она достаточна для того, чтобы вызвать заметную ассоциацию молекул.
Водородная связь наиболее характерна для водородных соединений фтора, кислорода и азота. Например, фтороводород в жидком и парообразном состоянии образует полимерные цепочки, в которых угол Н вЂ” Р— Н составляет 134. Схематически их можно представить так: г г и-.' пе'"н .' 1'4' н г Водородную связь условно обозначают точками. Даже вблизи таиператуоы кипепия средний состав фтороводорода отвечает фоРмУле 1НР)», а пРи бплее иизких темпеРатУРах сРе2пшй сосзпв соо~~ствует формуле '(НР~б Наличие водородной связи объясняет особенности ряда веществ; К этим особенностям относят ассоциацию молекул у-спиртов, воды, кислот, что пр1пюдит к аномально высоким температурам плавления и кипения. С водородной связью связано иаличие димера состава Н1Р, и образование кислых солей типа КНР ', ХаНРл.
Из-за наличия водородных связей фтороводородная кислота в отличие от хлороводородпой, бромоводородной и иодоводородной является слабой. Возникновением водородиых связей объясня1отся такие свойства воды, как аномально высокие' температуры плавления и кипения, большая диэлектрическая проницаемость, болъшие теплоемкости и теплоты испарения. 27 Водородная связь играет болыпую роль в свойствах многих органических 'соединений и биологически важных веществ, на- пример таких, как белка и нуклеиновые кислоты. $3.
РАстВОРы. ВОДА нхя РАстВОРнткль В практической деятельности очень часто 'приходится сталкиваться с процессом распюрения и растворами. В 'ХИ1— ХУП1 вв. химию определяли как «искусство Растворять» природные тела, т.е. химия сводилась к учению о растворах. Обазованне растворов имеет место во всех агрегатных состояниях. аша атмосфера — пример газообразного раствора.
Сплавы металлов являются твердымн растворами, лабораторная практика пшроко опирается на жидкие растворы кислот, оснований н,солей. Всякий Раствор должен включать минимум два компонента.' Но число их может быть значительно большим. Один из' компонентов будет считаться растворителем. Чаще всего это тот, который преобладает в данном растворе.
Это положение' иногда не распространяется на электролиты. Например, серная кислота в воде рассматривается как растворенное вещество ' назависнмо от ее количества. В анализе наиболее важную роль, играют жидкие растворы, в частности водные растворы, хотя в настоящее время все шире применяют разнообразные неводные, растворители, например гликоли, безводиую уксусную кислоту,1 уксу .ангидрид, ацетон и многие другие. й" особенности характеризуют растворы? Как. и химические соединеняя, растворы однородны. Но в отличие от химических, соединений растворы, как и механические смеси, не подчиняются закону постоянства состава и закону.
простых кратных отношений, ' Растворы представляют собой гомогенные системы, состоящие минимум из двух независящих компонентов, а таике продуктов их взаимодействия, соотношения между которыми могут изменяться в определенных .пределах. 4', К тко растворы можно определить как миогокомпонентиые о ные системы переменного состава. В раствора:х проявляют себя так называемые ван-дер-ваальсовы силы или, иначе, силы' межмолекулярного взаимодействия. Этя силы много~ слабее валентных сил.
На бодьших расстояниях между молекулами преобладают силы притяжения, а прн малых расстояниях — силы, отталкивания. В растворах' проявляют себя и нддородиые связи. Растворенные вещества могут образовывать с Растворителями, устойчивые комплексы, которые называют сольваиияии. Если Растворителем является вода, то такие комплексы. называют гидратами, следовательно, в растворах возможно и химическое взаимодействие компонентов. Д. И. Менделеев считал, что все взаимодействия в растворах носят динамический характер. При этом между взаямодействующими частицами 28 А и В и продуктом их взаимодействия АВ устанавливается динамическое равномсие.
Продукт взаимодействия находится в состоянии непрерывного образования и распада, т. е. А+В»АГАВ в свою очередь, Авз»А+ В Так как в процессе растворения приходится сталкиваться с комплексом разнообразных факторов, нх трудно выразить простыми количественными соотношениями и формулами. Но если в известной степени упростить картину и предположить отсутствие взаимодействий между частицами, то это уже будет «идеальный» раствор.' Практячески раствор будет идеальвим, если концентрация растворенных веществ мала. Наблюдение за отклонениями от идеальных законов при изучении растворов показало, что пеальныа растворы могут сильно отличаться от идеального прототипа.
Но чтобы ппльзоваться формулами идеальных Растворов, вводят козффипдент ахтявности. Метод активностей оказался очень эффективным. В целом, растворы следует рассматривать с двух сторон. физической и химической. В процессе растворения имеет место энергетический .эффект. Он может быть как положительным, т. е. сопровождаться выделением теплоты, так и отрицательным, т.
е. сопровождаться поглощеняем теплоты. При выделении теплоты происходит взаимодействие между часппрми растворенного вещества и растворителя. Поглощение теплоты связано с нарушением связей между молекулами, атомами и ионами в растворяемом веществе. Наблюдаются также изменения объема, а в некоторых случаях изменение окраски. Рассмотрим воду как растворятель. Формула воды, по Льюису, может быть изображена двояко: но:н на: й На основании этих конфигураций можно предположить, что угол между связями Π— Й должен быть 'равен 180 или 90'. Однако это не так.
Эти формулы нельзя использовать при определении формы молекулы. Орбитальная диаграмма молекулы воды имеет вид, изображенный на рис. 6, и позволяет сделать вывод,' что связь находится под углом, большим 90'. В действительности этот угол составляет 104'31'. Оба атома водорода примыкают к кислороду с одной и той же стороны. Увеличение угла связи является резудьтатом действия сил отталкивания между атомами водорода н явления гибридизации. Ясли исходить нз того, что образование связи в молекуле НзО основано только на хрз-гибридизации (рис. 7), то угол связи Н вЂ” О должен быть 109'28'. Угол связи в молекуле воды хорошо известен, а точное З Рис. б.
Орбитальная диаграмма Рвс; 7. Образование свииз в момслеяулы воды лехуне НзО за счет изз-гиб- ридизации распределение заряда не вполне опредбдено. Электронные орбитали молекулы воды даны на рис. 8. В 'молекуле воды имеются' две отрицательно заряженные ветви эа!ктррнного облака. Если бы не было этих ветвей и'значительного электрического диполь-. ного момента, то води была бы не' жйдкой, а газообразной, при обычных земньп~' условиях, Это озпвчвегз что не существовалн; бы океаны, моря и реки, не было бы и жизни.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
