Химиялық байланыс және зат қҰрылысы тақырыбына әдеби шолу
Иондық байланыс, металдық байланыс
жүктеу/скачать 1,69 Mb.
|
| Иондық байланыс, металдық байланыс
1916 жылы В.Коссель енгізген иондық байланыс жайлы түсінік бойынша элементтердің реакцияласу қабілеттілігі, олардың атомдарының асыл газдардың электрондық конфигурациясын алуға ұмтылуына әкеледі. Мұндай конфигурацияның түзілуі электрондардың бір атомдардан басқа атомдарға толық ауысуы салдарынан болады. мұндайда түзілген әртүрлі таңбамен зарядталған иондар электростатикалық тартылу күштерімен ұсталады. Иондардың электростатикалық тартылу күштері арқылы жүзеге асатын химиялық байланысты ондағы электрондардың қосылуы немесе берілуі нәтижесінде атомдарға түрлене айналатыны иондық байланыс деп аталады. Осындай жолмен түзілген қосылыстарды ионды деп атайды. Иондық байланыс тек өзінің электртерістілігі бойынша едәуір өзгеше болатын атомдардың арасында ғана түзіледі. Бұл қосылыстар жоғары балқу және қайнау температуралары бойынша сипатталады; суда ерігенде немесе балқығанда күшті электролиттің қасиеттерін көрсетеді. Иондық байланыстың түзілу процесін (ас тұзы мысалында) үш элементарлық сатының жиынтығы ретінде қарастыруға болады: Натрий атомының 3s-орбитальда (1s22s22p63s1) орналасқан электронды беруі. Мұндайда натрий атомы оң зарядталған ионға (катионға) түрленеді, оның конфигурациясы өзіне ең жақын асыл газ – неондікіне (1s22s22p6) ұқсас: Хлор атомының (1s22s22p63s23p5) 3р-орбитальда орналасқан электронды қосып алуы. Мұның салдарынан хлор атомы электрондық конфигурациясы 1s22s22p63s23p6 , аргон үшін тән болатын, теріс зарядталған ионға (анионға) түрлене айналады; Түзілген натрий мен хлор иондарының электорстатикалық таралуы. Na0 – ē→Na+ CI0 + ē→CI- Na ∙ Na+Cl- қосылысының өздігінен түзілуі иондардың түзілуіне иондардың түзілуіне жұмсалынған энергия (ол иондану энергиясы және электронға ынтықтылық) Na+ және Cl-иондарының электростатикалық тартылу энергиясымен теңгерілетіндігімен түсіндіріледі (6-кесте). Периодтық жүйенің І және ІІ топтардың негізгі топшалар металдары VІ және VII топтардың негізгі топшаларының бейметалдарымен типтік иондық байланыстағы қосылыстар түзеді: NaF, K2O, BaO, Rb2S, LiCI, CaF2 және т.б. бірақ та иондық қосылыстардағы электрондардың бір атомына басқа атомдарға толық ауысуы болмайды, өйткені иондану энергиясы электронға ынтықтылықтан үлкен. Сондықтан көбінесе таза иондық байланыс бола бермейді. Қосылыстардағы байланыстардың иондылық өлшемі, берілген сол қосылыстарды түзетін, элементтер атомарының электртерістіліктері арасындағы айырмасы (х) болады. х мәні үлкен болған сайын, байланыстың үйектігі (полярлілігі) күштірек байқалады. CsF қосылысындағы х мәні ең үлкен (4,1-0,86=3,24). Ендеше атомдар арасындағы байланыс мәні х=2 дейін иондық болады; х=0 болса – байланыс полюссіз, ковалентті; ал аралық жағдайда – ковалентті полюсті. Коваленттік байланыстан иондық байланыстың айырмашылығы сол, ол байланыста бағыттылық жоқ (өйткені иондардың электрлік өрісінде сфера-лық сипат болады) және қанығушылық болмайды (өйткені ион қарсы таңбадағы көптеген көрші иондармен әрекеттеседі, ал оның саны иондар зарядынан және геометриялық өлшемдер қатынасынан тәуелді). Бұған орай иондық қосылыстар ионды кристалдық торы бар қатты күйдегі денелер болып келеді [13]. Химиялық байланыстың типтері Химиялық байланыстың үзілуінің себебі –изоляцияланған атомдармен салыстырғанда, байланысқан атомдар жүйесінің энергияны ұтуы. Әртүрлі атомдардың электрон бұлттарының құрылысы мен энергетикалық сипатта-малары бір-бірінен ерекшеленеді. Осындай атомдар арасында байланыс әр-түрлі әдіспен түзіледі, осыдан келіп, химиялық байланыстың әртүрлі типтері шығады (Кесте 6). Кесте 6
Иондық байланысы бар заттардың құрылымдық формуласында формальды зарядтар көрсетіледі: , 2, 2 және т.б. 1. Егер, байланысатын атомдар бір-бірлерінен өлшемдері бойынша ерекшеленетін болса, онда кіші атомдар (электрон қабылдауға бейімдер) үлкен атомдардан (электрон беруге бейімдер)электронды тартып алады да, иондық байланыс түзіледі. Изолирленген атомдардың энергиясына қарағанда, иондық кристалдың энергиясы аз, сондықтан, электронды бергеннің өзінде де, өзінің электрондық қабатын толық толтырмаса да (d- немесе f- деңгейшелер толмауы мүмкін), иондық байланыс түзіледі. 2. Егер байланысатын атомдар кіші болса (ro <1), онда олардың барлығы электрон қабылдауға бейім, ал электрон беруге бейім емес; содықтан да мұндай атомдар бір-бірінен электронды ала алмайды. Бұл жағдайда химиялық байланыс жұптаспаған валентті электрондар арасында пайда болады, мұндай байланысты ковалентті байланыс деп атайды. Кеңістікте ковалентті байланыстың түзілуін, әртүрлі атомдар арасында жұптаспаған валентті электрондардың өзара бір-бірімен жанасуы арқылы қарарстырылады. Бұл кезде, атомдарды байланыстыратын электрон жұптары ортақ электрондық бұлтша түзеді. Өзара қабысу аймағында электрон тығыздығы көп болған сайын, химиялық байланысты түзу кезінде солғұрлым көп энергия бөлінеді. Ковалентті химиялық байланыты түсіндеру үшін атомдағы жұптаспаған валентті электронды бір нүктемен, ал жұптасқанын қос нүктемен көрсету қабылданған. Мысалы, фтор атомының валентті электрондық конфигурациясы - , ал оттегі атомы - түрде өрнектеледі. Осындай символдармен формуланың жазылуы электрондық формула немесе Льюис формуласы (1916жылы американдық химик Гилберт Ньютон Льюис ұсынған болатын) деп аталады. Электрондық формулалардың ақпараттарын беретін құрылымдық формулалар тобына жатады. Мысалы, атомдардың ковалентті байланыс түзу механизімі: 3. Егер байланысатын атомдар үлкен болса(ro > 1А), онда олар, өздерінің электрондарын беруге бейім, ал басқа электрондарды қабылдау қабілеті төмен. Сондықтан, мұндай үлкен атомдар өзара бір-бірімен иондық байланыс түзе алмайды. Ковалентті байланыс түзуі де тиімсіз, себебі үлкен атомдардың сыртқы электрон қабатының электрондық тығыздығы аз. Химиялық зат осындай атомдардан түзілсе, атомдардағы барлық валентті электрондар өзара бірігіп, металдық кристалл ( немесе сұйықтық) түзеді, яғни ондағы атомдар металдық байланыспен байланысқан. Мұндай байланыстың типін қалай анықтауға болады? Химиялық элементтердің периодтық жүйесінде элементтердің орналасуы бойынша, мысалы: CsCl цезий хлориді. Цезий атомы (ІА топшасы) үлкен, электронды оңай береді, ал хлор атомы (VIIА топшасы) кіші, электронды жеңіл қабылдайды, сондықтан цезий хлоридіндегі химиялық байланыс – иондық, Көміртегі диоксиді CO2. Көміртегі атомы(IVАтопша) мен оттегі (VIА топша) атомы өлшемдері бойынша бір-бірлерінен айырмашылықтары аздау, яғни екі атом да – кіші. Электронды қосып алуы, екеуінде де бірдей, CO2 химиялық байланыс – ковалентті полюсті. Азот N2. Жай зат. Өзара байланысатын атомдар бірдей және кішкентай, сондықтан азот молекуласындағы химиялық байланыс түрі – ковалентті полюссіз. Кальций Са. Жай зат. Байланысатын атомдар бірдей және айтарлықтай үлкен атомдар, сондықтан кальций кристалындағы байланыс – металдық байланыс. Барий-тетраалюминий BaAl4. Екі элементтің атомдары да айтарлықтай үлкен, әсіресе барий атомы, сондықтан екі элементте, тек қана электрондарын беруге бейім, бұл қосылыстағы химиялық байланыс –металдық (Кесте 7). жүктеу/скачать 1,69 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|