Строение вещества и химическая связь

Слайд 1. Строение вещества и химическая связь

Виды связей и механизмы их образования. Химия, 11 класс

Слайд 2. Природа химической связи

Химическая связь — это совокупность сил взаимодействия между атомами, которая приводит к образованию устойчивых систем (молекул, кристаллов).

В основе связи лежит электростатическое взаимодействие положительно заряженных ядер и отрицательно заряженных электронов, приводящее к уменьшению полной энергии системы.

Слайд 3. Основные виды химической связи

Ковалентная (неполярная и полярная) — между атомами неметаллов.

Ионная — между типичным металлом и неметаллом.

Металлическая — в металлах и их сплавах.

Водородная — специфический вид межмолекулярного взаимодействия.

Слайд 4. Ковалентная связь: Обменный механизм

При обменном механизме каждый из взаимодействующих атомов предоставляет по одному неспаренному электрону.

Например, при образовании молекулы водорода:

$H\cdot +\cdot H\to H:H$ (или $H-H$).

Образуется общая электронная пара, принадлежащая обоим ядрам.

Слайд 5. Донорно-акцепторный механизм

Один атом (донор) предоставляет неподеленную пару электронов.

Другой атом (акцептор) предоставляет свободную орбиталь.

Классический пример — образование иона аммония:

$N{H}_3+H^{+}\to N{H}_4^{+}$.

В ионе $N{H}_4^{+}$ все четыре связи $N-H$ абсолютно идентичны.

Слайд 6. Классификация по полярности

Образуется между атомами с одинаковой электроотрицательностью (обычно одинаковые неметаллы). Электронная плотность распределена симметрично. Примеры: $H_2,C{l}_2,N_2$.

Образуется между атомами с разной электроотрицательностью. Электронная плотность смещена к более электроотрицательному атому. Примеры: $HCl,H_{2}O,N{H}_3$.

Слайд 7. Характеристики ковалентной связи

Количество энергии, необходимое для разрыва связи. Чем она выше, тем прочнее связь.

Расстояние между центрами ядер атомов. Уменьшается при увеличении кратности связи.

Определяет геометрическую форму молекул (линейная, угловая, пирамидальная).

Способность атомов образовывать строго определенное число связей.

Слайд 8. Способы перекрывания орбиталей: $\sigma$ и $\pi$ связи

Слайд 9. Ионная связь

Крайний случай ковалентной полярной связи. Образуется, когда разность электроотрицательностей велика ($>1.7$), и электрон практически полностью переходит от металла к неметаллу.

Взаимодействие осуществляется за счет сил электростатического притяжения между ионами.

Слайд 10. Металлическая связь

Характерна для металлов в твердом и жидком состоянии.

Валентные электроны слабо удерживаются ядрами и свободно перемещаются по всему объему («электронный газ»).

Обеспечивает высокую электро- и теплопроводность, ковкость и металлический блеск.

Слайд 11. Водородная связь

Связь между атомом водорода одной молекулы и сильно электроотрицательным элементом ($F,O,N$) другой молекулы.

Она значительно слабее ковалентной, но играет ключевую роль в формировании свойств воды и биополимеров (белков и ДНК).

Слайд 12. Типы кристаллических решеток

В узлах — атомы. Очень прочные, высокие $t_{\text{пл}}$. Пример: алмаз, кварц.

В узлах — молекулы. Слабые связи, низкие $t_{\text{пл}}$. Пример: лед, сухой лед ($C{O}_2$).

В узлах — ионы. Прочные, тугоплавкие, хрупкие. Пример: поваренная соль.

Слайд 13. Сравнение типов химической связи

Слайд 14. Задания для самопроверки

Определите тип связи в веществах: $B{r}_2,K_{2}S,PC{l}_3,Mg,HF$.

Изобразите схему образования иона аммония по донорно-акцепторному механизму.

Объясните, почему вода имеет аномально высокую температуру кипения по сравнению с сероводородом.

Приведите пример вещества с ковалентной неполярной связью и атомной кристаллической решеткой.