Координатная связь, Физические связи (водородная связь и металлическая связь)

| 2 октября, 2021 | Химия

Координатная связь рассматривается как особый тип ковалентных связей, который отличается только происхождением электронной пары, которая является общей между атомами, участвующими в ковалентной связи , потому что электронная пара, образующая обычную ковалентную связь , создается обоими из них. два объединенных атома вносят один электрон в связь, тогда как электронная пара координатной связи создается только одним из двух объединенных атомов.

Координатная связь

Координатная связь — это связь, которая образуется между донорным атомом, имеющим неподеленную пару электронов или более, и акцепторным атомом, имеющим свободную орбиталь. Координатная связь представлена ​​стрелкой, направленной от донорного атома к акцепторному атому. Координатная связь будет образован между двумя атомами :

  • Первый: имея неподеленную пару электронов,занимающих одну орбиталь, этот атом называется донорным атомом.
  • Второй: имеющий свободную орбиталь, нуждающуюся в этой электронной паре для приобретения стабильной электронной структуры. Этот атом называется акцепторным атомом.

Приложение 1: Координатная связь, образованная в ионе аммония (NH 4 ) +

Газообразный аммиак растворяется в воде, образуя координационную связь между:

  • Атом азота молекулы аммиака, который содержит неподеленную пару электронов, таким образом, атом азота представляет собой донорный атом.
  • Протон воды (положительный ион водорода H +), который содержит свободную орбиталь, принимает неподеленную пару электронов от атома азота, поэтому протон H + представляет собой акцепторный атом.

Приложение 2: Координатная связь, образованная в ионе гидроксония (H 3 O) +

Кислоты растворяются в воде, образуя координационную связь между:

  • Атом кислорода в молекуле воды, которая содержит одну пару электронов, атом кислорода , представляет собой атом донора.
  • Кислотный протон (положительный ион водорода H +), который содержит свободную орбиталь, принимает неподеленную электронную пару от атома кислорода. Протон H + представляет собой акцепторный атом. Наблюдается, что другая неподеленная электронная пара остается в атоме кислорода.

В водных растворах сильных кислот отсутствуют положительные ионы водорода (протоны) из- за их связи с молекулами воды координационными связями, образующими ионы гидроксония ( H 3 O + ).

Молекула гидроксида аммония (N H 4 OH) содержит три типа связей, поскольку она содержит:

  • Ионная связь в результате электростатического притяжения возникает между положительным ионом аммония (NH4 ) + и отрицательным гидроксид-ионом (OH — ).
  • Координатная связь в ионе аммония, когда атом азота молекулы аммиака отдает неподеленную электронную пару положительному протону (H +).
  • Три ковалентные связи в молекуле аммиака возникают в результате разделения электронов между атомом азота и тремя атомами водорода.

Физические связи

Физические связи — это водородная связь и металлическая связь.

Водородная связь

Известно, что вода закипает при 100 ° C. Эта температура считается высокой для соединения с относительно низкой молекулярной массой (18 г / моль).

Если эту температуру сравнить с температурой кипения сероводорода (с молекулярной массой 34 г / моль), которая составляет -61 ° C, мы обнаружим большую разницу, хотя кислород предшествует сере в той же группе 6A в периодической таблице .

Как правило, с увеличением относительной молекулярной массы температура кипения увеличивается, но температура кипения воды аномальна для гидридов группы (VI). Эта аномальность точки кипения воды объясняется притяжением молекул воды друг к другу. так называемой водородной связью или водородным мостиком.

Чтобы образовать водородную связь, атом водорода должен стать двумя атомами с высокой электроотрицательностью, такими как (атомы N, O, F) . Водородная связь — это связь, которая образуется между атомами водорода , связанными полярной связью [например. : (F — H), (O — H), (N — H)] с атомом с высокой электроотрицательной связью [например. : F, O, N]. Все соединения с водородными связями являются полярными соединениями, растворяются в полярных растворителях, например в воде .

Примеры:

  1. Связь между молекулой фтороводорода HF.
  2. Связь между молекулами воды H 2
  3. Связь между молекулами аммиака NH 3.

Применение: водородные связи между молекулами воды.

  • Кислородаатом в воде несет частичный отрицательный заряд (δ — — ), два атома водорода несет частичный положительный заряд (б ++ ).
  • Два атома водорода становятся мостом между двумя атомами кислорода,которые имеют высокую электроотрицательность .
  • Молекулыприближаются друг к другу через атом водорода, который связывает молекулы воды вместе.

Высокая температура кипения воды из-за расхода большого количества тепловой энергии на разрыв водородных связей между молекулами воды .

Прочность водородной связи

Хотя водородная связь явно влияет на физические свойства соединений (таких как вода), ее прочность намного слабее, чем у ковалентной связи , потому что длина водородной связи больше, чем длина ковалентной связи , так как длина связи увеличивается, и прочность связи становится слабее.

Сила водородной связи увеличивается, когда водородная связь становится прямой с полярной ковалентной связью, как в молекулах воды H 2 O, молекулах фтороводорода HF, за счет увеличения разницы в электроотрицательности между атомом водорода и другим атомом. атом в полярной ковалентной связи .

Водородные связи между молекулами фтороводорода (HF) сильнее, чем между молекулами воды , поскольку разница в электроотрицательности между фтором и водородом больше, чем между кислородом и водородом, сила водородной связи увеличивается по мере разницы в электроотрицательности. между связанными атомами увеличивается.

Водородная связь между молекулами H 2 O сильнее, чем между молекулами NH 3 , потому что разница в электроотрицательности между атомами азота и водорода. Кроме того, водородные связи в молекулах воды находятся на прямой линии с полярной ковалентной связью .

Формы соединений, имеющих водородные связи

Соединения, которые имеют водородные связи, принимают несколько форм, соединения могут образовывать прямую линию, такую ​​как водородные связи между молекулами фтора, замкнутое кольцо, такое как водородные связи между молекулами фтора, открытую сеть, такую ​​как водородные связи между молекулами воды.

Металлическая связь

Каждый металл имеет кристаллическую решетку определенной формы, в которой положительные ионы металла принимают определенное расположение . Электроны внешней оболочки (валентные электроны) каждого атома связаны вместе, образуя электронное облако со свободным движением, чтобы связать эту огромную коллекцию положительных металлов. ионы так называемой металлической связью.

Металлическая связь является связью производится из электронного облака о е валентных электронов , что приводит к уменьшению силы отталкивания между ионами положительных металлов в кристаллической решетке, учета Эти свободные валентные электроны для хорошей электрической и тепловой проводимости в металлах .

Прочность металлической связи

Число валентных электронов в атоме металла играет важную роль в прочности металлической связи , поскольку количество валентных электронов в атомах металла увеличивается , атомы становятся более прочно связанными, и, соответственно, металл становится тверже и имеет более высокую температуру плавления. точка .

Твердость :прочность металла, чтобы противостоять царапинам, ученый Фридрих Моос поставил для нее шкалу, твердость сказки (сделана из силиката магния) = 1 и может быть поцарапана ногтями, твердость алмаза = 10 и может царапаться другим металлом .