Priklausomai nuo būsenos, kurioje junginiai randami gamtoje, jie skirstomi į molekulinius ir nemolekulinius. Molekulinėse medžiagose mažiausios struktūrinės dalelės yra molekulės. Šios medžiagos turi molekulinę kristalinę gardelę. Nemolekulinėse medžiagose mažiausios struktūrinės dalelės yra atomai arba jonai. Jų kristalinė gardelė yra atominė, joninė arba metalinė.
Kristalinės gardelės tipas daugiausia lemia medžiagų savybes. Pavyzdžiui, metalai, turintys metalinių grotelių tipas, skiriasi nuo visų kitų elementų didelis plastiškumas, elektros ir šilumos laidumas. Šios savybės, kaip ir daugelis kitų – plastiškumas, metalinis blizgesys ir kt. kurias sukelia specialus ryšys tarp metalo atomų - metalinė jungtis. Pažymėtina, kad metalams būdingos savybės atsiranda tik kondensuotoje būsenoje. Pavyzdžiui, dujinės būsenos sidabras neturi metalų fizinių savybių.
Ypatingą metalų ryšio tipą – metalinį – sukelia valentinių elektronų trūkumas, todėl jie būdingi visai metalo struktūrai. Paprasčiausias metalų sandaros modelis darė prielaidą, kad metalų kristalinė gardelė susideda iš teigiamų jonų, apsuptų laisvųjų elektronų, elektronų judėjimas vyksta chaotiškai, kaip ir dujų molekulės. Tačiau toks modelis, nors ir kokybiškai paaiškina daugelį metalų savybių, kiekybiškai išbandytas pasirodo esąs nepakankamas. Tolesnis metalo būsenos teorijos tobulinimas paskatino sukurti metalų juostų teorija, kuris remiasi kvantinės mechanikos sąvokomis.
Kristalinės gardelės vietose yra katijonų ir metalų atomų, o elektronai laisvai juda visoje kristalinėje gardelėje.
Būdinga mechaninė metalų savybė yra plastiko, dėl jų kristalų vidinės sandaros ypatumų. Plastiškumas suprantamas kaip išorinių jėgų veikiamų kūnų sugebėjimas deformuotis, kuris išlieka net ir pasibaigus išoriniam poveikiui. Ši metalų savybė leidžia juos kalimo metu suformuoti įvairias formas, metalą galima susukti į lakštus arba ištraukti į vielą.
Metalų plastiškumas atsiranda dėl to, kad veikiant išoriniam poveikiui jonų sluoksniai, sudarantys kristalinę gardelę, pasislenka vienas kito atžvilgiu, nesutrūkdami. Taip atsitinka dėl to, kad perkelti elektronai dėl laisvo persiskirstymo ir toliau bendrauja tarp joninių sluoksnių. Mechaniškai veikiant kietą medžiagą, turinčią atominę gardelę, jos atskiri sluoksniai pasislenka, o sukibimas tarp jų sutrinka dėl kovalentinių ryšių nutrūkimo.
Jei kristalinės gardelės mazguose yra jonų, tada susidaro šios medžiagos joninio tipo kristalinės gardelės.
Tai yra druskos, taip pat tipinių metalų oksidai ir hidroksidai. Tai kietos, trapios medžiagos, tačiau pagrindinė jų kokybė yra : šių junginių tirpalai ir lydalai praleidžia elektros srovę.
Cheminė struktūra (struktūra) reiškia atomų, sudarančių molekulę, santykinio išsidėstymo erdvėje tvarką ir cheminių ryšių tarp jų tipus. Organinių junginių sandaros teorijos kūrėjas A.M. Butlerovas (1828–1886). Trumpai tariant, pagrindines Butlerovo teorijos nuostatas galima suformuluoti taip:
1) organinių junginių chemines savybes lemia ne tiek jų sudėtis, kiek struktūra;
2) įvairūs atomai ir atomų grupės organinėje molekulėje turi abipusę įtaką vieni kitiems;
3) molekulės cheminę struktūrą galima pavaizduoti tik viena formule, kuri išreiškia visas tam tikros medžiagos chemines savybes.
1.4. Izomerai. Izomerijos rūšys
Izomerizmas– kelių tos pačios elementinės sudėties ir tos pačios molekulinės masės medžiagų egzistavimo reiškinys.
Izomerai– tos pačios sudėties, bet skirtingų struktūrų ir atitinkamai skirtingų savybių molekulės.
Medžiagų savybių priklausomybės nuo jų cheminės struktūros pavyzdys pateiktas lentelėje. 2.
2 lentelė
Savybių priklausomybė nuo cheminės struktūros
Šios dvi izomerų medžiagos taip pat turi labai skirtingą biologinį poveikį organizmams.
Sąvoka „struktūra“ apima tris aspektus:
(A) Cheminis struktūra– atomų kaitos molekulėje tipas ir tvarka;
(B) Elektroninė struktūra– cheminių ryšių tarp atomų tipas (–; =; );
(IN) Erdvinė struktūra– atomų tarpusavio išsidėstymo erdvėje pobūdis vienas kito atžvilgiu.
Atitinkamai, yra trys izomerijos šaltinių grupės.
A) Cheminės struktūros skirtumas:
C-skeleto izomerija
a) b) 
n-butanas
izobutanas ciklopentanas metil-c-butanas
Skirtingos funkcinių grupių pozicijos
OH [propanolis-1] OH [propanolis-2]
Įvairios funkcinės grupės (metamerizmas)
izomerai 
rūgštis] aminoetano rūgštis]
Taip pat žiūrėkite pavyzdį iš lentelės. 2.
B) Elektroninės struktūros skirtumas:
Įvairūs kelių obligacijų tipai ir pozicijos
(izomerai 
[butadienas-1,3] [butinas-1] [butinas-2]
Įprastos struktūrinės formulės atspindi tik šiuos du (A ir B) molekulių struktūros aspektus.
C) ERDVINIS IZOMERIMAS (arba stereoizomerija):
Tokie izomerai turi tą pačią ryšių tvarką tarp atomų, tačiau skiriasi juos sudarančių atomų arba atomų grupių erdviniu išsidėstymu. Erdvinei struktūrai parodyti naudojami specialūs metodai.
Tai apima:
(5) Cis-trans izomerija– skirtingas atomų išsidėstymas dvigubos jungties (a) arba žiedo plokštumos (b) atžvilgiu:
a pavyzdys – buteno-2 stereoizomerai:
[cis-butenas-2] [trans-butenas-2]
(b) pavyzdys – stereoizomerai:
cis forma trans forma
(6) Optinė (veidrodinė) izomerija
Šis reiškinys atsiranda dėl asimetrinių anglies atomų buvimo molekulėse; aptariami skyriuose „Hidroksirūgštys“ ir „Angliavandeniai“.
(7) Konformacinė izomerija
Daugumai medžiagų, priklausomai nuo sąlygų, būdinga galimybė būti vienoje iš trijų agregacijos būsenų: kietos, skystos arba dujinės.
Pavyzdžiui, vanduo normaliu slėgiu 0-100 o C temperatūros intervale yra skystis, aukštesnėje nei 100 o C temperatūroje jis gali egzistuoti tik dujinėje būsenoje, o žemesnėje nei 0 o C temperatūroje – kietas.
Medžiagos kietoje būsenoje skirstomos į amorfines ir kristalines.
Būdingas amorfinių medžiagų bruožas yra aiškios lydymosi temperatūros nebuvimas: jų sklandumas palaipsniui didėja didėjant temperatūrai. Amorfinėms medžiagoms priskiriami junginiai, tokie kaip vaškas, parafinas, dauguma plastikų, stiklas ir kt.
Tačiau kristalinės medžiagos turi specifinę lydymosi temperatūrą, t.y. kristalinės struktūros medžiaga iš kietos būsenos į skystą pereina ne palaipsniui, o staiga, pasiekusi tam tikrą temperatūrą. Kristalinių medžiagų pavyzdžiai yra valgomoji druska, cukrus ir ledas.
Amorfinių ir kristalinių kietųjų medžiagų fizikinių savybių skirtumą pirmiausia lemia tokių medžiagų struktūriniai ypatumai. Koks skirtumas tarp amorfinės ir kristalinės būsenos medžiagos, lengviausia suprasti iš šios iliustracijos:
Kaip matote, amorfinėje medžiagoje, skirtingai nei kristalinėje, dalelių išdėstymo tvarka nėra. Jei kristalinėje medžiagoje psichiškai sujungiate du arti vienas kito esančius atomus tiesia linija, galite pastebėti, kad tos pačios dalelės gulės šioje linijoje griežtai nustatytais intervalais:
Taigi kristalinių medžiagų atveju galime kalbėti apie tokią sąvoką kaip kristalinė gardelė.
Kristalinė gardelė vadinama erdvine sistema, jungiančia erdvės taškus, kuriuose yra kristalą sudarančios dalelės.
Erdvės taškai, kuriuose yra kristalą sudarančios dalelės, vadinami kristalinės gardelės mazgai .
Priklausomai nuo to, kurios dalelės yra kristalinės gardelės mazguose, jos išskiriamos: molekulinė, atominė, joninė Ir metalinės kristalinės grotelės .
Mazguose molekulinė kristalinė gardelė
Ledo kristalinė gardelė kaip molekulinės gardelės pavyzdysYra molekulių, kuriose atomai yra sujungti stipriais kovalentiniais ryšiais, tačiau pačios molekulės yra laikomos šalia viena kitos silpnų tarpmolekulinių jėgų. Dėl tokios silpnos tarpmolekulinės sąveikos kristalai su molekuline gardele yra trapūs. Tokios medžiagos skiriasi nuo kitokios struktūros medžiagų žymiai žemesnėmis lydymosi ir virimo temperatūromis, nelaidžios elektros srovės, gali ištirpti arba netirpti įvairiuose tirpikliuose. Tokių junginių tirpalai, priklausomai nuo junginio klasės, gali vesti elektros srovę arba ne. Junginiai su molekuline kristaline gardele apima daug paprastų medžiagų – nemetalų (sukietėjęs H 2, O 2, Cl 2, ortorombinė siera S 8, baltasis fosforas P 4), taip pat daug sudėtingų medžiagų – nemetalų vandenilio junginiai, rūgštys, nemetalų oksidai, dauguma organinių medžiagų. Pažymėtina, kad jei medžiaga yra dujinės ar skystos būsenos, apie molekulinę kristalinę gardelę kalbėti nedera: teisingiau vartoti terminą molekulinis struktūros tipas.
Deimantinė kristalinė gardelė kaip atominės gardelės pavyzdysMazguose atominė kristalinė gardelė
yra atomai. Be to, visi tokios kristalinės gardelės mazgai stipriais kovalentiniais ryšiais yra „susieti“ į vieną kristalą. Tiesą sakant, toks kristalas yra viena milžiniška molekulė. Dėl savo struktūrinių savybių visos medžiagos, turinčios atominę kristalinę gardelę, yra kietos, turi aukštą lydymosi temperatūrą, yra chemiškai neaktyvios, netirpsta nei vandenyje, nei organiniuose tirpikliuose, jų lydalai nelaidžia elektros srovės. Reikėtų prisiminti, kad medžiagos, turinčios atominę struktūrą, apima borą B, anglis C (deimantas ir grafitas), silicis Si iš paprastų medžiagų ir silicio dioksidas SiO 2 (kvarcas), silicio karbidas SiC, boro nitridas BN iš sudėtingų medžiagų.
Medžiagoms su joninė kristalinė gardelė
gardelės vietose yra jonų, sujungtų vienas su kitu joniniais ryšiais.
Kadangi joninės jungtys yra gana stiprios, medžiagos, turinčios joninę gardelę, turi gana didelį kietumą ir atsparumą ugniai. Dažniausiai jie tirpsta vandenyje, o jų tirpalai, kaip ir tirpalai, praleidžia elektros srovę.
Medžiagos, turinčios joninę kristalinę gardelę, apima metalo ir amonio druskas (NH 4 +), bazes ir metalų oksidus. Tikras medžiagos joninės struktūros požymis yra tai, kad jos sudėtyje yra tiek tipiško metalo, tiek nemetalo atomų.
Natrio chlorido kristalinė gardelė kaip joninės gardelės pavyzdys
stebimas laisvųjų metalų kristaluose, pavyzdžiui, natrio Na, geležies Fe, magnio Mg ir kt. Metalinės kristalinės gardelės atveju jos mazguose yra katijonų ir metalo atomų, tarp kurių juda elektronai. Tokiu atveju judantys elektronai periodiškai prisijungia prie katijonų, taip neutralizuodami jų krūvį, o atskiri neutralūs metalo atomai mainais „išleidžia“ dalį savo elektronų, savo ruožtu virsdami katijonais. Tiesą sakant, „laisvieji“ elektronai priklauso ne atskiriems atomams, o visam kristalui.
Tokios konstrukcijos ypatybės lemia tai, kad metalai gerai praleidžia šilumą ir elektros srovę ir dažnai turi didelį lankstumą (kalumą).
Metalų lydymosi temperatūrų plitimas yra labai didelis. Pavyzdžiui, gyvsidabrio lydymosi temperatūra yra maždaug minus 39 ° C (skystas normaliomis sąlygomis), o volframo - 3422 ° C. Reikėtų pažymėti, kad normaliomis sąlygomis visi metalai, išskyrus gyvsidabrį, yra kietieji.
A6 bandymas Molekulinės ir nemolekulinės struktūros medžiagos. Kristalinės gardelės tipas. Medžiagų savybių priklausomybė nuo jų sudėties ir struktūros. 1. Kalcio chlorido kristalinė gardelė yra 1) joninė 2) molekulinė 3) metalinė 4) atominė 2. Molekulinė struktūra yra 1) gyvsidabris 2) bromas 3) natrio hidroksidas 4) kalio sulfatas 3. Atomas yra struktūrinė dalelė 1) metano 2 ) vandenilio 3) deguonies 4) silicio 4. Medžiagos, kurios yra kietos, atsparios ugniai ir gerai tirpsta vandenyje, paprastai turi kristalinę gardelę: 1) molekulinę 2) atominę 3) joninę 4 ) metalas 5. Molekulinė kristalinė gardelė turi 1) HBr 2) K2O 3) BaO 4) KCl 6. Medžiagos, turinčios atominę kristalinę gardelę 1) labai kietos ir ugniai atsparios 2) trapios ir lydančios 3) laidžios tirpaluose elektros srovę 4) laidios elektros srovė lydaluose. 7. Molekulinė kristalinė gardelė turi 1) Ca3P2 2) CO2 3) SO2 4) AlF3 8. Kiekviena medžiaga, esanti eilutėje 1) natrio, natrio chlorido, natrio hidrido 2) kalcio, kalcio oksido, kalcio karbonato 3 joninė kristalinė gardelė ) natrio bromidas, kalio sulfatas, geležies (II) chloridas 4) magnio fosfatas, kalio chloridas, fosforo oksidas (V) 9. grafito kristalinė gardelė 1) joninė 2) molekulinė 3) atominė 4) metalai kietumas ir atsparumas ugniai , geras tirpumas vandenyje, kaip taisyklė, turi kristalinę gardelę 1) molekulinę 2) joninę 3) atominę 4) metalą 11. Molekulinėje kristalinėje gardelėje yra 1) silicis 2) anglies monoksidas (IV) 3) silicio dioksidas 4) amonio nitratas 12. Halogenų kristalinė gardelė 1) atominė 2) joninė 3) molekulinė 4) metalinė 13. Medžiagos, turinčios atominę kristalinę gardelę, yra 1) natris, fluoras, sieros oksidas (IV) 2) švinas, azoto rūgštis, magnis oksidas 3) boras, deimantas, silicio karbidas 4) kalio chloridas, baltas fosforas, jodas 14. Molekulinėje struktūroje yra 1) cinkas 2) bario nitratas 3) kalio hidroksidas 4) vandenilio bromidas 15. Medžiagos, kurios yra kietos, patvarios aukšta lydymosi temperatūra, kurios lydalai praleidžia elektros srovę, turi kristalinę gardelę 1) metalą 2) molekulinę 3) atominę 4) joninę 16. Jonai yra struktūrinės 1) deguonies 2) vandens 3) anglies monoksido (IV) 4) natrio chloridas 17. Visi 1 grupės nemetalai anglis, boras, turi nemolekulinę struktūrą silicis 3) deguonis, siera, azotas 2) fluoras, bromas, jodas 4) chloras, fosforas, selenas 18. Panaši kristalinė struktūra prie deimanto turi 1) silicio dioksidas 2) natrio oksidas 3) anglies oksidas (II) 4) baltasis fosforas P4 19. Atomas yra struktūrinė dalelė 1) metano 2) vandenilio 3) deguonies 4) silicio 20. Kiekviena iš dviejų medžiagų turi molekulinę kristalinę gardelę 1) grafito ir deimanto 2) silicio ir jodo 3) chloro ir anglies monoksido. (IV) 4) bario chloridas ir bario oksidas 21. Kiekviena iš dviejų medžiagų turi atominę kristalinę gardelę 1) silicio oksidas (IV) ir anglies monoksidas (IV) 2) grafitas ir silicis 3) kalio chloridas ir natrio fluoridas 4) chloras ir jodas 22. Molekulinė struktūra turi 1) natrio 2) fruktozę 3) natrio fosfatą 4) natrio oksidą 23. Molekulinė kristalinė gardelė būdinga kiekvienai iš serijoje esančių medžiagų 1) kalio chloridas, azotas, metanas 2) jodas, anglies dioksidas, ozonas 3) aliuminis, bromas, deimantas 4) vandenilis, magnio sulfatas, geležies (III) oksidas 24. Silicio oksidas yra ugniai atsparus, netirpus vandenyje. Jo kristalinė gardelė yra 1) atominė 2) molekulinė 3) joninė 4) metalinė 25. Atsižvelgiant į kristalą formuojančių dalelių pobūdį ir jų tarpusavio sąveikos jėgų pobūdį, išskiriami keturi kristalų gardelių tipai: 1) joninės, atominė, molekulinė ir metalinė 2) joninė, kovalentinė, atominė ir molekulinė 3) metalinė, kovalentinė, atominė ir molekulinė 4) joninė, kubinė, trikampė ir sluoksniuota 26. Ledo kristalinė gardelė: 1) atominė 2) molekulinė 3) joninė 4) metalinis 27. Nurodykite, kad kietos būsenos medžiaga turi molekulinę kristalinę gardelę. 1) grafitas 2) natris 3) natrio hidroksidas 4) vandenilis 28. Nurodykite medžiagą, kuri kietoje būsenoje turi atominę kristalinę gardelę: 1) vandenilio chloridas 2) chloras 3) silicio oksidas (IV) 4) kalcio oksidas 29. kietosios medžiagos su metaline kristaline gardele pasižymi dideliu... 1) tirpumu vandenyje 2) atomų elektronegatyvumu 3) lakumu 4) elektriniu laidumu 30. Kristalinę medžiagą sudaro Na+ ir OH- dalelės. Kokiam kristalų gardelės tipui priklauso ši medžiaga? 1) atominė 2) molekulinė 3) joninė 4) metalinė 31. Kiekviena iš dviejų medžiagų turi nemolekulinę struktūrą: 1) S8 ir O2 2) Fe ir NaCl 3) CO ir Mg 4) Na2CO3 ir I2 32. Medžiaga su molekulinė struktūra yra 1) ozonas 2) bario oksidas 3) grafitas 4) kalio sulfidas 33. Paprastos medžiagos atominė kristalinė gardelė: 1) deimantas 2) varis 3) fluoras 4) alavas 34. Teiginys, kad struktūrinė dalelė duota medžiaga yra molekulė galioja tik 1) deimantui 2) valgomajai druskai 3) siliciui 4) azotui 35. Jonų kristalų gardelė turi 1) vandenį 2) natrio fluoridą 3) sidabrą 4) bromą 36. Paprastas medžiagas, turinčias to paties tipo kristalinę gardelę, sudaro 1) mažų periodų 3) antrinių pogrupių 2) pagrindinių pogrupių 4) didelių periodų elementai 37. Kristalinė struktūra, panaši į deimanto struktūrą, turi: 1) silicio dioksidą SiO2. 2) natrio oksidas Na2O 3) anglies oksidas(II) CO 4) baltas fosforas P4 38. Fosfinas PH3 yra dujos. Jo kristalinė gardelė yra 1) atominė 2) molekulinė 3) joninė 4) metalinė 39. Kristalai sudaryti iš molekulių. 1) cukrus 2) druska 3) deimantas 4) sidabras 40. 1) cukraus, 2) natrio hidroksido 3) deimanto 4) sidabro kristalai sudaryti iš priešingai įkrautų jonų 41. Iš kokių dalelių susidaro natrio nitrato kristalas? 1) Na, N ir O atomai 3) Na+, NO3+ 5+ jonai 22) Na, N, O jonai 4) NaNO3 molekulės 42. Įvertinkite sprendimų apie medžiagos sandaros ir savybių ryšį teisingumą. A. Tarp molekulinės struktūros medžiagų normaliomis sąlygomis yra dujinės, skystos ir kietos. B. Medžiagos, turinčios atominę kristalinę gardelę, įprastomis sąlygomis yra kietos. 1) teisingas tik A 2) teisingas tik B 3) teisingi abu sprendimai 4) abu sprendimai neteisingi 43. Įvertinkite sprendimų apie medžiagos struktūros ir savybių ryšį teisingumą: A. Jei yra stiprus cheminis ryšys tarp kristalo dalelių, tada medžiaga yra ugniai atspari. B. Visos kietosios medžiagos turi nemolekulinę struktūrą 1) tik A yra teisinga 2) tik B yra teisinga 3) abu sprendimai yra teisingi 4) abu sprendimai yra neteisingi 44. Kuris iš šių teiginių yra teisingas: A. Medžiagos, kurių molekulinės gardelės turi žemą lydymosi temperatūrą ir mažą elektrinį laidumą. B. Medžiagos, turinčios atominę gardelę, yra plastikinės ir turi didelį elektros laidumą. 1) tik A yra teisinga 2) tik B yra teisinga 3) abu sprendimai yra teisingi 4) abu sprendimai yra neteisingi 45. Nustatykite atitiktį tarp medžiagos ir jos kristalinės gardelės tipo. MEDŽIAGOS KRISTALINĖS gardelės TIPAS 1) valgomoji druska A) molekulinė 2) sidabras B) joninė 3) anglies dioksidas C) atominė 4) grafitas D) metalas 5) gliukozė 46. Nustatykite kristalinės gardelės tipo ir medžiagų savybių atitiktį. . KRISTOLŲ SAVYBĖS GRANDELINIŲ MEDŽIAGŲ TIPAS A) joninė 1) kieta, atspari ugniai, netirpsta vandenyje B) metalinė 2) trapi, tirpi, nelaidi elektros srovės C) atominė 3) plastikinė, turi skirtingą lydymosi temperatūrą, laidi elektros srovę D) molekulinė 4 ) kieta, ugniai atspari, gerai tirpi vandenyje 47. Nurodykite eilutę, kuriai būdingas cheminės jungties ilgio sumažėjimas 1) SiCl4, MgCl2, AlCl3, NaCl 2) NaCl, MgCl2, SiCl4, AlCl3 3) NaCl , SiCl4, MgCl2, AlCl3 4) NaCl, MgCl2, AlCl3, SiCl4 48. Įvertinkite sprendimų apie medžiagos struktūros ir savybių ryšį teisingumą. A. Jei tarp kristalo dalelių yra stiprus cheminis ryšys, tada medžiaga lengvai išgaruoja. B. Visos dujos turi molekulinę struktūrą. 1) tik A yra teisinga 2) tik B yra teisinga 3) abu sprendimai yra teisingi 4) abu sprendimai yra neteisingi
7 paskaitaMedžiagų savybių priklausomybė nuo jų
pastatai. Cheminis ryšys. Pagrindinis
cheminių jungčių tipai.
Aptariamos problemos:
1. Medžiagos organizavimo lygiai. Struktūros hierarchija.
2. Molekulinės ir nemolekulinės sandaros medžiagos.
3.
4. Cheminių ryšių atsiradimo priežastys.
5. Kovalentinis ryšys: susidarymo mechanizmai, metodai
atominės orbitos persidengimas, poliškumas, dipolio momentas
molekules.
6. Joninis ryšys.
7. Polinių kovalentinių ir joninių ryšių palyginimas.
8. Medžiagų savybių palyginimas su kovalentiniu poliniu ir
joninės jungtys.
9. Metalinė jungtis.
10. Tarpmolekulinės sąveikos. Medžiaga (daugiau nei 70 mln.)
Ką reikia žinoti apie kiekvieną medžiagą?
Formulė (iš ko ji susideda)
Struktūra (kaip tai veikia)
Fizinės savybės
Cheminės savybės
Gavimo būdai
(laboratorinė ir pramoninė)
6. Praktinis pritaikymas
1.
2.
3.
4.
5.Materijos sandaros hierarchija
Visos medžiagos
susideda iš
atomai, bet ne
viskas yra iš
molekules.
Atom
Molekulė
Visoms medžiagoms
Tik medžiagoms
molekulinės
pastatai
Nano lygis
Visoms medžiagoms
Tūrinis (makrokomandas)
lygiu
Visoms medžiagoms
Visi 4 lygiai yra chemijos studijų objektas Molekulinės medžiagos
ir nemolekulinė struktūra Medžiagos
Molekulinė
pastatai
Nemolekulinis
pastatai
Susideda iš molekulių
Susideda iš atomų
arba jonai
H2O, CO2, HNO3, C60,
beveik visi org. medžiagų
Deimantas, grafitas, SiO2,
metalai, druskos
Formulė atspindi
molekulės sudėtis
Formulė atspindi kompoziciją
formulės vienetas Medžiagos
Natrio chloridas
Formulės vienetas NaCl Medžiagos
Silicio dioksidas
Formulės vienetas SiO2
Fersmano mineralų muziejus yra netoli įėjimo į Neskuchny sodą.
Adresas: Maskva, Leninsky prospektas, 18 pastatas, 2 pastatas. Cheminių struktūrų įvairovė.
propelentas
C5H6
Coronen
(superbenzenas)
C24H12
cavitand
C36H32O8 Cheminių struktūrų įvairovė.
katenas Cheminių struktūrų įvairovė.
katenas Cheminių struktūrų įvairovė.
Mobius juosta Molekulė
Molekulė yra stabili sistema, susidedanti iš kelių
atomų branduoliai ir elektronai.
Atomai susijungia į molekules susidarant
cheminiai ryšiai.
Pagrindinė varomoji jėga formuojantis molekulei iš
atomai – bendrosios energijos sumažėjimas.
Molekulės turi geometrinę formą, kuriai būdinga
atstumai tarp branduolių ir kampai tarp ryšių. Pagrindinė varomoji jėga
cheminių jungčių susidarymas
tarp medžiagos dalelių -
bendros energijos sumažėjimas
sistemos. Pagrindinės cheminių medžiagų rūšys
jungtys:
1.Joninis
2.Kovalentinis
3.Metalas
Pagrindinis tarpmolekulinis
sąveikos:
1.Vandenilinės jungtys
2. Van der Waals jungtys Joninis ryšys
Jei ryšį sudaro atomai su stipriai skirtingais
elektronegatyvumo vertės (ΔOOE ≥ 1,7),
beveik visiškai pasidalijo elektronų pora
pasislenka link daugiau elektronegatyvumo
atomas.
Na Cl
OEO 0,9 3,16
∆ 2,26
+Na
Anijonas
:Clcation
Susidaro cheminis ryšys tarp jonų
dėl jų elektrostatinės traukos,
vadinamas joniniu. Joninis ryšys
Kulono potencialas yra sferinis
simetriškas, nukreiptas į visas puses,
todėl joninis ryšys yra nekryptinis.
Kulono potencialo nėra
kiekio apribojimai
pridėti priešionai -
taigi joninis ryšys
nepasotinamas. Joninis ryšys
Junginiai su joniniu ryšiu
kietas, gerai tirpus
polinių tirpiklių, turi daug
lydymosi ir virimo taškai. Joninis ryšys
I kreivė: jonų trauka, jei
ar jie atstovautų
taškiniai mokesčiai.
II kreivė: branduolių atstūmimas
esant arti jonų.
III kreivė: minimali energija E0 at
atitinka kreivę
jonų pusiausvyros būsena
poros, kuriose pajėgos
elektronų pritraukimas prie branduolių
kompensuojama jėgomis
branduolių atstūmimas tarpusavyje
atstumas r0, Cheminis ryšys molekulėse
Cheminius ryšius molekulėse galima apibūdinti su
dviejų metodų pozicijos:
- valentinių ryšių metodas, MBC
- molekulinės orbitos metodas, MMO Valentinės jungties metodas
Heitlerio-Londono teorija
Pagrindinės BC metodo nuostatos:
1. Ryšį sudaro du elektronai su priešingumu
sukasi, o bangų bangos persidengia
funkcijos ir elektronų tankis tarp
šerdys.
2. Ryšys lokalizuotas maksimalaus kryptimi
sutampančios elektronų Ψ funkcijos. Kuo stipresnis
sutampa, tuo stipresnis ryšys.
dsv – ilgis
komunikacijos;
ESV – energija
komunikacijos. Vandenilio molekulės susidarymas:
N· + ·N → N:N
Kai susijungia du atomai
atsiranda patrauklios jėgos ir
atstūmimas:
1) trauka: „elektronų branduolys“
kaimyniniai atomai;
2) atstūmimai: „nuo šerdies iki šerdies“,
„elektronas-elektronas“ kaimyninis
atomai. Vandenilio molekulės susidarymas:
Molekulinė
dviejų elektronų debesis,
turintys maksimumą
elektronų tankis. Cheminis sujungimas atliekamas bendru
elektronų poros vadinamos kovalentinėmis.
Bendrą elektronų porą gali sudaryti du
būdai:
1) dėl dviejų nesuporuotų elektronų susijungimo:
2) kaip nedalomųjų socializacijos rezultatas
vieno atomo (donoro) elektronų pora ir tuščia
kito (akceptoriaus) orbitos.
Du kovalentinių ryšių formavimo mechanizmai:
mainų ir donorų-akceptorių.
komunikacijos tankis atsiranda išilgai linijos,
jungiantis atomų (branduolių) centrus, tada tai
persidengimas vadinamas σ jungtimi: Metodai atominių orbitalių persidengimui su
kovalentinio ryšio susidarymas
Jei susidaro didžiausias elektroninis
ryšio tankis atsiranda abiejose pusėse
linija, jungianti atomų (branduolių) centrus, tada
toks sutapimas vadinamas π ryšiu: Polinis ir nepolinis kovalentinis ryšys
1) Jei ryšį sudaro identiški atomai,
paskirstytas dviejų elektronų komunikacijos debesis
tarpas simetriškai tarp jų branduolių – toks
ryšys vadinamas nepoliniu: H2, Cl2, N2.
2) jei ryšį sudaro skirtingi atomai, ryšių debesis
pasislinko link labiau elektronegatyvaus atomo
- toks ryšys vadinamas poliniu: HCl, NH3, CO2. Poliarinis kovalentinis ryšys
Dipolio sujungimo momentas
Dipolis
H+δCl-δ arba H+0,18Cl-0,18
Kur ±δ yra efektyvus
atominis krūvis, trupmena
absoliutus mokestis
elektronas.
+δ
-δ
Negalima painioti su oksidacijos būsena!
l
Efektyvaus krūvio ir dipolio ilgio produktas
vadinamas elektriniu dipolio momentu: μ = δl
Tai vektorinis dydis: nukreiptas iš teigiamo
krūvis į neigiamą. Poliarinis kovalentinis ryšys
Molekulės dipolio momentas
Molekulės dipolio momentas lygus sumai
ryšių dipolio momentų vektorius, atsižvelgiant į
vienišų elektronų porų.
Dipolio momento vienetas
yra Debye: 1D = 3,3·10-30 C·m. Poliarinis kovalentinis ryšys
Molekulės dipolio momentas
Produkte μ = δl abu dydžiai yra priešingos krypties.
Todėl turime atidžiai stebėti priežastį
pokyčiai μ.
Pavyzdžiui,
CsF
CsCl
24
31
δ „pamestas“ l
CsI
HF
HCl
HBr
Sveiki
37
5,73
3,24
2,97
1,14
atvirkščiai Poliarinis kovalentinis ryšys
Molekulės dipolio momentas
Ar molekulė gali būti nepolinė, jei
Ar visos jame esančios jungtys yra polinės?
AB tipo molekulės visada yra polinės.
AB2 tipo molekulės gali būti tiek polinės, tiek
nepoliarinis...
H2O
APIE
N
CO2
μ>0
N
APIE
SU
μ=0
APIE Poliarinis kovalentinis ryšys
Molekulės, susidedančios iš trijų ar daugiau atomų
(AB2, AB3, AB4, AB5, AB6) ,
gali būti nepoliniai, jei yra simetriški.
Ką įtakoja dipolio momento buvimas?
molekules?
Yra tarpmolekulinės sąveikos, ir
Dėl to medžiagos tankis didėja,
lydymosi temperatūra ir virimo temperatūra. Joninių ir kovalentinių polinių ryšių palyginimas
Bendrasis: bendrasis išsilavinimas
elektronų pora.
Skirtumas: laipsnis
bendras poslinkis
elektronų pora
(ryšio poliarizacija).
Jonų sujungimas turėtų būti laikomas kraštutinumu
polinio kovalentinio ryšio atvejis.
poliniai ryšiai
Kovalentinis ryšys: prisotintas ir nukreiptas
Prisotinimas (maksimalus valentingumas) –
lemia atomo gebėjimas formuotis
ribotas jungčių skaičius (atsižvelgiant į abu
formavimosi mechanizmai).
Ryšio kryptį lemia jungties kampas, kuris priklauso nuo
centrinio atomo orbitų hibridizacijos tipas.
Joninė jungtis: nesočioji ir nekryptinė. Joninių ir kovalentinių charakteristikų palyginimas
poliniai ryšiai
Ryšio kryptį lemia jungties kampai.
Ryšio kampai nustatomi eksperimentiniu būdu arba
prognozuojama remiantis hibridizacijos teorija
L. Paullingo atominės orbitalės arba teorija
Gillespie.
Daugiau informacijos apie tai seminaruose.
kovalentiniai ryšiai
Kovalentiniai ryšiai
Atominiai kristalai
Tarp atomų
pačiame kristale
Didelis kietumas
aukšto lydymosi, tº virimo
blogas karštis ir
elektros laidumas
Molekuliniai kristalai
Tarp atomų
molekulėje
Vidutinis švelnumas
gana žemas
ištirpsta, užvirina
blogas karštis ir
Elektros laidumas
Netirpi vandenyje Medžiagų savybių palyginimas su joninėmis ir
kovalentiniai ryšiai
molekulinis kristalas
Lydymosi temperatūra 112,85 °C Medžiagų savybių palyginimas su joninėmis ir
kovalentiniai ryšiai
Atominis kovalentinis kristalas
Lydymosi temperatūra ≈ 3700 °C Medžiagų savybių palyginimas su joninėmis ir
kovalentiniai ryšiai
Joninės jungtys
tarp jonų
kristale
kietumas ir trapumas
aukšta lydymosi temperatūra
prastas šilumos ir elektros laidumas
Tirpsta vandenyje Medžiagų savybių palyginimas su joninėmis ir
kovalentiniai ryšiai
Jonų kristalas
Lydymosi temperatūra ≈ 800 °C Metalinė jungtis
Metalų sujungimą atlieka elektronai,
priklausantys visiems atomams vienu metu.
Elektronų tankis
„elektronų dujos“ delokalizuojamos.
Būdingas
metalinis blizgesys
Plastikiniai
Plastiškumas
Didelis karštis ir
elektros laidumas
Lydymosi taškai
labai skirtingos. Tarpmolekuliniai ryšiai.
1. Vandenilinė jungtis
Trauka tarp vandenilio atomo (+) vieno
molekulė ir kitos molekulės F, O, N (–) atomas
F
F
H
H
H
H
F
F
O
H3C
H
F
C
H
Polimeras
(HF)n
O
C
O
H
CH3
Dimeris
acto rūgštis
O
Vandeniliniai ryšiai yra silpni atskirai,
bet stiprūs kolektyviai Tarpmolekuliniai ryšiai.
2. Vandenilinis ryšys DNR Tarpmolekuliniai ryšiai.
3. Vandeniliniai ryšiai vandenyje
skystas vanduo
ledas Tarpmolekuliniai ryšiai.
4. Vandenilinių jungčių susidarymas in
vandens
skystas vanduo
transformacija
vandenį į ledą Tarpmolekuliniai ryšiai.
5. Van der Waals jungtys
Net jei tarp molekulių nėra vandenilinių ryšių,
molekulės visada traukia viena kitą.
Molekulinių dipolių trauka vadinama van der Waals jungtimi.
Kuo stipresnė trauka:
1) poliškumas; 2) molekulinis dydis.
Pavyzdys: metanas (CH4) – dujos, benzenas (C6H6) – skystis
Vienas iš silpniausių c-d-v ryšių yra tarp molekulių
H2 (temp. –259 oC, vir. –253 oC).
Sąveika tarp molekulių yra daug kartų silpnesnė nei ryšys tarp atomų:
Ekow(Cl-Cl) = 244 kJ/mol, Evdv(Cl2-Cl2) = 25 kJ/mol
bet kaip tik tai užtikrina skystosios ir kietosios materijos būsenų egzistavimą Paskaitoje buvo naudojama profesoriaus medžiaga
Maskvos valstybinio universiteto Chemijos fakultetas. Lomonosovas
Ereminas Vadimas Vladimirovičius
ačiū
jūsų dėmesiui!
