Nima uchun atomlar bir-biri bilan qoʻshilib molekula hosil qilishi mumkin? Mutlaqo boshqa kimyoviy elementlarning atomlarini o'z ichiga olgan moddalarning mumkin bo'lgan mavjudligining sababi nima? Bular zamonaviy fizika va kimyo fanining fundamental tushunchalariga ta'sir qiluvchi global muammolardir. Siz atomlarning elektron tuzilishi haqida tasavvurga ega bo'lgan va ko'pgina birikmalar sinflari uchun asosiy asos bo'lgan kovalent bog'lanishning xususiyatlarini bilib, ularga javob berishingiz mumkin. Maqolamizning maqsadi har xil turdagi kimyoviy bog'lanishlarning hosil bo'lish mexanizmlari va ularning molekulalarida ularni o'z ichiga olgan birikmalar xossalarining xususiyatlari bilan tanishishdir.
Atomning elektron tuzilishi
Materiyaning strukturaviy elementlari boʻlgan elektronneytral zarralari quyosh sistemasi tuzilishini aks ettiruvchi tuzilishga ega. Sayyoralar markaziy yulduz - Quyosh atrofida qanday aylansa, atomdagi elektronlar ham musbat zaryadlangan yadro atrofida harakat qiladi. Xarakterlash uchunKovalent bog'lanishda oxirgi energiya darajasida va yadrodan eng uzoqda joylashgan elektronlar muhim bo'ladi. Ularning o'z atomlari markazi bilan aloqasi minimal bo'lganligi sababli, ular boshqa atomlarning yadrolari tomonidan osongina tortilishi mumkin. Bu molekulalarning shakllanishiga olib keladigan atomlararo o'zaro ta'sirlarning paydo bo'lishi uchun juda muhimdir. Nima uchun molekulyar shakl sayyoramizdagi materiya mavjudligining asosiy turi hisoblanadi? Keling, bilib olaylik.
Atomlarning asosiy xossalari
Elektr neytral zarrachalarning oʻzaro taʼsir oʻtkazish qobiliyati, bu esa energiyaning ortishiga olib keladi, bu ularning eng muhim xususiyati hisoblanadi. Darhaqiqat, normal sharoitda moddaning molekulyar holati atom holatiga qaraganda barqarorroqdir. Zamonaviy atom va molekulyar nazariyaning asosiy qoidalari molekulalarning hosil bo'lish tamoyillarini ham, kovalent bog'lanishning xususiyatlarini ham tushuntiradi. Eslatib o'tamiz, atomning tashqi energiya darajasi 1 dan 8 gacha elektronni o'z ichiga olishi mumkin, ikkinchi holatda qatlam to'liq bo'ladi, ya'ni u juda barqaror bo'ladi. Asil gazlar atomlari shunday tashqi darajadagi tuzilishga ega: argon, kripton, ksenon - D. I. Mendeleyev tizimidagi har bir davrni yakunlaydigan inert elementlar. Bu erda istisno - bu oxirgi darajadagi 8 ta emas, faqat 2 ta elektronga ega bo'lgan geliy. Sababi oddiy: birinchi davrda atomlari bitta elektron qavatga ega bo'lgan ikkita element mavjud. Boshqa barcha kimyoviy elementlar oxirgi, to'liq bo'lmagan qatlamda 1 dan 7 gacha elektronga ega. Bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilish jarayonida atomlar bo'ladioktetgacha elektronlar bilan to'ldirishga intiling va inert element atomining konfiguratsiyasini tiklang. Bunday holatga ikki yo'l bilan erishish mumkin: o'zini yo'qotish yoki begona manfiy zaryadlangan zarralarni qabul qilish. Oʻzaro taʼsirning bu shakllari reaksiyaga kirishayotgan atomlar oʻrtasida ion yoki kovalent bogʻlanish hosil boʻlishini qanday aniqlash mumkinligini tushuntiradi.
Barqaror elektron konfiguratsiyani shakllantirish mexanizmlari
Tasavvur qilaylik, birikmaning reaksiyasiga ikkita oddiy modda kiradi: metall natriy va gazsimon xlor. Tuzlar sinfining moddasi - natriy xlorid hosil bo'ladi. U kimyoviy bog'lanishning ion turiga ega. Nima uchun va qanday paydo bo'ldi? Keling, yana boshlang'ich moddalar atomlarining tuzilishiga murojaat qilaylik. Natriy oxirgi qatlamda faqat bitta elektronga ega, atomning katta radiusi tufayli yadro bilan zaif bog'langan. Natriyni o'z ichiga olgan barcha ishqoriy metallarning ionlanish energiyasi past. Shuning uchun tashqi darajadagi elektron energiya sathidan chiqib, xlor atomining yadrosi tomonidan tortiladi va uning bo'shlig'ida qoladi. Bu Cl atomining manfiy zaryadlangan ion shakliga o'tishi uchun pretsedent yaratadi. Endi biz elektr neytral zarralar bilan emas, balki zaryadlangan natriy kationlari va xlor anionlari bilan ishlaymiz. Fizika qonunlariga ko'ra, ular o'rtasida elektrostatik tortishish kuchlari paydo bo'ladi va birikma ionli kristall panjara hosil qiladi. Biz ko'rib chiqqan kimyoviy bog'lanishning ion turini hosil qilish mexanizmi kovalent bog'lanishning o'ziga xosligi va asosiy xususiyatlarini aniqroq aniqlashga yordam beradi.
Umumiy elektron juftlari
Agar elektromanfiyligi jihatidan juda farq qiluvchi elementlar atomlari, yaʼni metallar va metall boʻlmaganlar oʻrtasida ion bogʻlanish yuzaga kelsa, u holda kovalent tip bir xil yoki turli metall boʻlmagan elementlarning atomlari oʻzaro taʼsirlashganda paydo boʻladi. Birinchi holda, qutbsizlar haqida, ikkinchisida esa kovalent bog'lanishning qutbli shakli haqida gapirish odatiy holdir. Ularning hosil bo'lish mexanizmi umumiydir: atomlarning har biri qisman umumiy foydalanish uchun elektronlar beradi, ular juft bo'lib birlashtiriladi. Ammo atomlar yadrolariga nisbatan elektron juftlarning fazoviy joylashuvi boshqacha bo'ladi. Shu asosda kovalent bog'lanish turlari ajratiladi - qutbsiz va qutbli. Ko'pincha, metall bo'lmagan elementlarning atomlaridan tashkil topgan kimyoviy birikmalarda qarama-qarshi spinli elektronlardan tashkil topgan juftliklar mavjud, ya'ni ularning yadrolari atrofida qarama-qarshi yo'nalishda aylanadi. Kosmosda manfiy zaryadlangan zarrachalarning harakati elektron bulutlarning paydo bo'lishiga olib keladi, bu esa oxir-oqibat ularning o'zaro bir-biriga yopishishi bilan yakunlanadi. Bu jarayon atomlar uchun qanday oqibatlarga olib keladi va u nimaga olib keladi?
Kovalent bog'lanishning fizik xususiyatlari
Ma'lum bo'lishicha, o'zaro ta'sir qiluvchi ikkita atom markazlari orasida yuqori zichlikka ega bo'lgan ikki elektronli bulut mavjud. Manfiy zaryadlangan bulutning o'zi va atom yadrolari orasidagi elektrostatik tortishish kuchlari kuchayadi. Energiyaning bir qismi ajralib chiqadi va atom markazlari orasidagi masofalar kamayadi. Masalan, H2 molekula hosil bo'lishining boshida vodorod atomlari yadrolari orasidagi masofa1,06 A, bulutlarning bir-birining ustiga chiqishi va umumiy elektron juftligi hosil bo'lganidan keyin - 0,74 A. Yuqoridagi mexanizm bo'yicha hosil bo'lgan kovalent bog'lanish misollarini oddiy va murakkab noorganik moddalar orasidan topish mumkin. Uning asosiy farqlovchi xususiyati umumiy elektron juftlarning mavjudligidir. Natijada, atomlar, masalan, vodorod o'rtasida kovalent bog'lanish paydo bo'lgandan so'ng, ularning har biri inert geliyning elektron konfiguratsiyasiga ega bo'ladi va hosil bo'lgan molekula barqaror tuzilishga ega bo'ladi.
Molekulaning fazoviy shakli
Kovalent bog'lanishning yana bir muhim jismoniy xususiyati - bu yo'nalish. Bu modda molekulasining fazoviy konfiguratsiyasiga bog'liq. Masalan, ikkita elektron sferik bulut bilan ustma-ust tushsa, molekulaning ko'rinishi chiziqli bo'ladi (vodorod xlorid yoki vodorod bromidi). s- va p-bulutlar gibridlangan suv molekulalarining shakli burchakli va gazsimon azotning juda kuchli zarralari piramidaga o'xshaydi.
Oddiy moddalarning tuzilishi - metall bo'lmaganlar
Qanday bog'lanish kovalent deb ataladi, uning qanday belgilari borligini bilib, endi uning navlari bilan shug'ullanish vaqti keldi. Agar bir xil metall bo'lmagan atomlar - xlor, azot, kislorod, brom va boshqalar bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilsa, unda mos keladigan oddiy moddalar hosil bo'ladi. Ularning umumiy elektron juftlari siljishsiz, atomlar markazlaridan bir xil masofada joylashgan. Kovalent bog'lanishning qutbsiz turi bo'lgan birikmalar uchun quyidagi xususiyatlar xosdir: past qaynash nuqtalari vaerishi, suvda erimasligi, dielektrik xossalari. Keyinchalik, qaysi moddalar umumiy elektron juftlarining siljishi sodir bo'ladigan kovalent bog'lanish bilan tavsiflanganligini bilib olamiz.
Elektromanfiylik va uning kimyoviy bog'lanish turiga ta'siri
Ma'lum bir elementning boshqa element atomidan elektronlarni tortib olish xususiyati kimyoda elektronegativlik deyiladi. L. Pauling tomonidan taklif qilingan ushbu parametr uchun qiymatlar shkalasini noorganik va umumiy kimyo bo'yicha barcha darsliklarda topish mumkin. Uning eng yuqori qiymati - 4,1 eV - ftor, kichikroq - boshqa faol metall bo'lmaganlar, eng past ko'rsatkich esa gidroksidi metallar uchun xosdir. Agar elektromanfiyligi bilan farq qiladigan elementlar bir-biri bilan reaksiyaga kirishsa, muqarrar ravishda bitta, faolroq, passivroq element atomining manfiy zaryadlangan zarralarini o'z yadrosiga tortadi. Shunday qilib, kovalent bog'lanishning fizik xususiyatlari bevosita elementlarning umumiy foydalanish uchun elektronlarni berish qobiliyatiga bog'liq. Olingan umumiy juftliklar endi yadrolarga nisbatan simmetrik joylashmaydi, balki faolroq element tomon siljiydi.
Polar bog'lanishga ega birikmalarning xususiyatlari
Molekulalarida qoʻshma elektron juftlari atom yadrolariga nisbatan assimetrik boʻlgan moddalarga galogen vodorod, kislotalar, xalkogenlarning vodorod va kislota oksidlari bilan birikmalari kiradi. Bular sulfat va nitrat kislotalar, oltingugurt va fosfor oksidlari, vodorod sulfidi va boshqalar. Masalan, vodorod xlorid molekulasida bitta umumiy elektron juft,vodorod va xlorning juftlanmagan elektronlari tomonidan hosil qilingan. U ko'proq elektronegativ element bo'lgan Cl atomining markaziga yaqinroq siljiydi. Suvli eritmalarda qutbli aloqaga ega bo'lgan barcha moddalar ionlarga ajraladi va elektr tokini o'tkazadi. Biz misollar keltirgan qutbli kovalent bog'lanishga ega bo'lgan birikmalar oddiy metall bo'lmagan moddalarga nisbatan yuqori erish va qaynash nuqtalariga ega.
Kimyoviy bog'lanishni buzish usullari
Organik kimyoda toʻyingan uglevodorodlarning galogenlar bilan almashinish reaksiyalari radikal mexanizm boʻyicha boradi. Metan va xlor aralashmasi yorug'likda va oddiy haroratda shunday reaksiyaga kirishadiki, xlor molekulalari juftlashtirilmagan elektronlarni olib yuradigan zarrachalarga bo'linishni boshlaydi. Boshqacha aytganda, umumiy elektron juftining buzilishi va juda faol -Cl radikallarining hosil bo'lishi kuzatiladi. Ular metan molekulalariga uglerod va vodorod atomlari orasidagi kovalent bog'lanishni buzadigan tarzda ta'sir o'tkazishga qodir. Faol zarracha -H hosil bo'ladi va uglerod atomining erkin valentligi xlor radikalini oladi va xlorometan reaksiyaning birinchi mahsulotiga aylanadi. Molekulalarning bo'linishining bunday mexanizmi gomolitik deb ataladi. Agar umumiy elektron juftligi to'liq atomlardan birining egaligiga o'tsa, ular suvli eritmalarda sodir bo'ladigan reaktsiyalarga xos bo'lgan geterolitik mexanizm haqida gapiradi. Bunday holda, qutbli suv molekulalari erigan birikmaning kimyoviy bog'lanishlarini yo'q qilish tezligini oshiradi.
Ikki va uch barobarhavolalar
Organik moddalar va ba'zi noorganik birikmalarning katta qismi molekulalarida bitta emas, balki bir nechta umumiy elektron juftlarni o'z ichiga oladi. Kovalent bog'lanishning ko'pligi atomlar orasidagi masofani qisqartiradi va birikmalarning barqarorligini oshiradi. Ular odatda kimyoviy jihatdan chidamli deb ataladi. Masalan, azot molekulasida uch juft elektron mavjud bo'lib, ular struktura formulasida uchta chiziqcha bilan ko'rsatilgan va uning kuchini aniqlaydi. Oddiy azot moddasi kimyoviy jihatdan inertdir va vodorod, kislorod yoki metallar kabi boshqa birikmalar bilan faqat qizdirilganda yoki yuqori bosimda, shuningdek katalizatorlar ishtirokida reaksiyaga kirishishi mumkin.
Ikki va uch aloqalar organik birikmalarning toʻyinmagan dien uglevodorodlari, shuningdek, etilen yoki asetilen qatori moddalari kabi sinflariga xosdir. Ko'p bog'lanishlar asosiy kimyoviy xossalarni aniqlaydi: ularning uzilish nuqtalarida sodir bo'ladigan qo'shilish va polimerlanish reaksiyalari.
Maqolamizda kovalent bogʻlanishning umumiy tavsifini berdik va uning asosiy turlarini koʻrib chiqdik.
