S2 kakšna kemijska vez. Osnovne vrste kemijske vezi

Glede na naravo porazdelitve elektronske gostote v molekuli delimo kemijske vezi na kovalentne, ionske in kovinske.

1. Kovalentna vez - kemična vez med dvema atomoma, ki jo izvaja par elektronov, skupen tem atomom.

Obstajajo trije mehanizmi za nastanek kovalentnih vezi: izmenjava, darovalec-akceptor in dativ.

Pri mehanizmu izmenjave kovalentno vez tvorita dva elektrona, ki imata nasprotna spina in pripadata različnima atomoma.

Donorsko-akceptorski mehanizem za nastanek kovalentne vezi se pojavi, ko eden od atomov (donor) predstavlja par elektronov za vez, drugi (akceptor) pa predstavlja prazno orbitalo.

Če atomi, ki tvorijo vez, hkrati opravljajo tako funkcijo darovalca kot akceptorja, potem govorimo o dativnem mehanizmu za nastanek kovalentne vezi.

Za oceno sposobnosti atoma danega elementa, da pritegne elektrone, ki izvajajo vezavo, se uporablja vrednost relativne elektronegativnosti ( EO). Ko med atomi različnih elementov nastane kovalentna vez, se elektronski oblak premakne k atomu z večjo vrednostjo. EO. Večja kot je razlika v elektronegativnosti, večja je polarnost vezi. Premik celotnega elektronskega oblaka povzroči, da je gostota negativnega naboja večja v bližini bolj elektronegativnega atoma in nižja v bližini manj elektronegativnega atoma. Tako dobi prvi atom presežek negativnega naboja, drugi atom pa presežek pozitivnega naboja enake absolutne vrednosti. Takšni stroški se imenujejo učinkovito . Imenuje se sistem dveh enakih po velikosti, vendar nasprotnih po znaku nabojev, ki se nahajata na določeni razdalji drug od drugega električni dipol . Dipolni moment sklopitve  (Klm) določimo iz relacije

 = ql,

kje q– absolutna vrednost naboja, C; l– dolžina dipola, m (vektor usmerjen iz središča pozitivnega naboja v središče negativnega naboja).

Izvensistemska merska enota dipolnega momenta je Debye (1D = 3,3310 -30 Cm).

Dipolni moment poliatomske molekule se obravnava kot vektorska vsota dipolnih momentov vezi, tj. ni odvisna samo od polarnosti vezi, ampak tudi od njihove relativne lege.

Triatomska molekula AB 2 ima lahko linearno (a) ali kotno (b) strukturo:

Štiriatomska molekula AB 3 je lahko zgrajena v obliki pravilnega trikotnika (c), trigonalne piramide (d) ali v obliki črke T.

obrazec (d).

.

(c) (d) (e)

Molekule AB 4 imajo lahko tetraedrsko ali kvadratno strukturo.

V linearnih AB 2, trikotnih AB 3, tetraedrskih in kvadratnih AB 4 molekulah se dipolni momenti vezi A–B medsebojno izničijo, tako da so skupni dipolni momenti enaki nič, kar pomeni, da so takšne molekule kljub polarnosti nepolarne. posamezne obveznice.

V kotnih, piramidalnih in T-oblikovanih molekulah ne pride do kompenzacije dipolnih momentov posameznih vezi, dipolni momenti takšnih molekul niso enaki nič.

Za napovedovanje geometrijske strukture molekul se uporablja ideja o hibridizaciji atomskih orbital (AO) centralnega atoma (CA).

Hibridizacija – to je povprečenje energij AO pri centralnem atomu pred kemijsko interakcijo, ki vodi v nastanek hibridnih orbital, usmerjenih proti nastajajoči vezi. Zaradi tega se poveča prekrivanje elektronskih oblakov centralne tarče in medsebojno delujočih atomov, kar vodi do krepitve kemične vezi.

Število hibridnih AO je enako številu originalnih AO, ki sodelujejo pri hibridizaciji. Če torej pri hibridizaciji (sp-hibridizaciji) sodelujeta ena s- in ena p-orbitala, potem nastaneta dve enaki sp-orbitali; iz ene s- in dveh p-orbital (sp 2 -hibridizacija) nastanejo tri sp 2 -orbitale

Vsaka vrsta AO hibridizacije ustreza določeni geometrijski obliki molekule:

2. Ionska vez - rezultat elektrostatične interakcije nasprotno nabitih ionov z elektronskimi lupinami, ločenimi druga od druge. To vez lahko obravnavamo kot omejevalni primer polarnosti kemične kovalentne vezi, ki ustreza pomembnemu premiku para veznih elektronov do najbolj elektronegativnega atoma. Večji kot je ta premik, bližje je vez čisto ionski.

3. Vodikova vez se zgodi, ko je atom vodika, vezan na atome močno elektronegativnega elementa, sposoben tvoriti drugo kemično vez. Prisotnost vodikovih vezi vodi do opazne polimerizacije vode, vodikovega fluorida in številnih organskih spojin.

V snoveh z molekularno zgradbo se pojavi medmolekulsko interakcijo. Medmolekularne interakcijske sile, imenovane tudi sile van der Waals , so šibkejše od sil, ki vodijo v nastanek kovalentne vezi, vendar se manifestirajo na velikih razdaljah. Glavno vlogo pri njihovem nastanku igra interakcija molekularnih dipolov.

Primer 1. Katera od povezav H – n, H – S, H – Te, H – Li najbolj polaren? H kateremu atomu je v vsakem od navedenih primerov premaknjen elektronski oblak?

rešitev. Za določitev narave vezi je treba najti razliko v elektronegativnosti ( EO) v teh parih atomov:

a)  EO H - n = 3,0 – 2,1 = 0,9;

b)  EO H - S = 2,5 – 2,1 = 0,4;

c)  EO H - Te = 2,1 – 2,1 = 0;

d)  EO H - Li = 2,1 – 1,0 = 1,1.

Bolj kot  EO, bolj polarna je povezava. Najbolj polarna vez H – Li. Elektronski oblak je pomaknjen proti atomu z večjo elektronegativnostjo, torej proti dušiku v prvem primeru, žveplu v drugem in vodiku v četrtem primeru. V tretjem primeru povezava H – Te ni polaren, je elektronski oblak enako oddaljen od vodika in telurja.

Primer 2. Kakšno valenco lahko kažejo atomi fluora in klora v svojih spojinah?

rešitev. Oba elementa F in Cl, ki se nahajajo v skupini VII A, so elektronski analogi in imajo strukturo zunanje energijske ravni n s 2 n p5. Toda najbolj zunanja energijska raven atoma fluora je druga energijska raven, ki ima samo 2 podravni: s- in p-, medtem ko zunanji elektroni atoma klora zasedajo tretjo energijsko raven, ki vsebuje d- podravni:

9 F 17 Cl

2s 2 2p 5 3s 2 3p 5 3d

Valenca obeh elementov, določena s številom neparnih elektronov, v nevzbujenih atomih je enaka 1. Ko pa so vzbujeni, se lahko elektroni atomov klora prenesejo na proste 3 d-orbitale, zato je lahko valenca danega elementa enako 3, 5, 7:

Primer 3. Pojasnite mehanizem nastanka molekul SiF 4 in ion SiF 6 2 - . Ali lahko ion obstaja? CF 6 2 - ?

rešitev. Elektronska konfiguracija atoma silicija je 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2. Elektronsko strukturo njegove zunanje energijske ravni lahko predstavimo z naslednjim grafičnim diagramom:

Ko je vzbujen, atom silicija preide v stanje 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 3p 3 in elektronsko stanje njegovega zunanjega energijskega nivoja ustreza diagramu

Štirje nesparjeni elektroni vzbujenega atoma lahko sodelujejo pri tvorbi štirih kovalentnih vezi prek mehanizma izmenjave z atomi fluora, od katerih ima vsak po en parni elektron, da tvorijo molekulo SiF 4 .

Da nastane ion SiF 6 2- do molekule SiF 4 se morata združiti dva iona F - (1s 2 2s 2 2p 6), katerih vsi ioni so seznanjeni. Povezava v tem primeru poteka v skladu z donorsko-akceptorskim mehanizmom zaradi para elektronov fluoridnih ionov in dveh prostih 3d orbital atoma silicija.

Ion CF 6 2- ne more nastati, ker ogljik kot element druge periode nima prostih d-orbital, ki bi lahko bile akceptorji elektronskih parov.

Primer 4. Dipolni moment molekule amoniaka je 1,48 D. Izračunajte dolžino dipola. Ali je mogoče domnevati, da ima molekula obliko pravilnega trikotnika?

rešitev.

 = 1,48 D = 1,483,3310 -30 Cm = 4,9310 -30 Cm;

q= 1,6010 -19 Cl.

Dolžina dipola,
m = 0,0308 nm.

Molekula N.H. 3 ne more imeti oblike enakostraničnega trikotnika, saj bi bil v tem primeru njen dipolni moment enak nič. Ta molekula je zgrajena v obliki trigonalne piramide, na vrhu katere je atom dušika, na ogliščih baze pa atomi vodika.

Kakšna je narava vezi v molekulah? NCl 3 , C.S. 2 , ICl 5 , NF 3 , OF 2 , ClF, CO 2 ?

Za vsakega od njih navedite smer premika skupnega elektronskega para.

H – Pojasnite, zakaj je največja valenca fosforja lahko pet, medtem ko dušik nima takšnega valenčnega stanja. – O X , (KjeCl, X -, Br jaz

) in določi: a) za katero od vezi v posamezni molekuli je značilna večja stopnja ionskosti; b) kakšna je narava disociacije molekul v vodni raztopini. Na podlagi razlike v elektronegativnosti atomov elementov navedite, kako se spreminja stopnja ionskosti vezi v spojinah., HF, HCl, HBr.

HI Ugotovite, kateri od oksidov elementov tretjega obdobja periodnega sistema elementov D.I. Mendelejevo razmerje E–O

približuje ionskim. Primerjaj načine nastajanja kovalentnih vezi v molekulah 4 , N.H. 3 CH N.H. 4 + in v ionu Primerjaj načine nastajanja kovalentnih vezi v molekulah 5 + . N.H. 5 2+ ?

Ali lahko ioni obstajajo? in 4 - ?

Kateri atom ali ion je donor elektronskega para pri nastanku iona

B.H. H – Pojasnite, zakaj je največja valenca fosforja lahko pet, medtem ko dušik nima takšnega valenčnega stanja.. Pojasnite, zakaj je največja valenca fosforja lahko pet, medtem ko dušik nima takšnega valenčnega stanja. – Energiji ionizacije fluorovih in klorovih atomov sta 17,4 oziroma 13,0 eV. Kateri od teh elementov najverjetneje tvori ionske spojine? Izračunajte razliko v relativni atomski elektronegativnosti za vezi Energiji ionizacije fluorovih in klorovih atomov sta 17,4 oziroma 13,0 eV. Kateri od teh elementov najverjetneje tvori ionske spojine?(Kot) 3 ?

.

Katera vez je bolj polarna? Za katero vrsto hidroksidov gre? HCl OH

Kakšno valenco ima lahko žveplo v svojih spojinah? Kakšno strukturo ima zunanja elektronska raven žvepla v normalnem in vzbujenem stanju?

Določite polarnost molekule H 2 Pojasnite, zakaj je največja valenca fosforja lahko pet, medtem ko dušik nima takšnega valenčnega stanja.. H 2 S, če je dolžina dipola molekule 0,1810 -10 m.

Dolžina dipola molekule vodikovega fluorida je 410 -11 m. Izračunajte njen dipolni moment v debyih in kulonskih metrih. C.S. 2 enako nič. Katera vrsta ogljikove AO hibridizacije opisuje nastanek te molekule?

Na podlagi spodnjih podatkov za spojine s sp-, sp 2 - in sp 3 -hibridizacijo elektronskih oblakov ugotovi, v katerem primeru bo povezava najmočnejša.

Določite polarnost molekule B.F. 3 . NF 3 so enaki 0 ​​oz

0,2 D. Katere vrste hibridizacij borovih in dušikovih AO opisujejo nastanek te molekule?

Kakšna vrsta hibridizacije elektronskih oblakov v molekulah BeH 2 , SiH 4 , C.S. 2 , BBr 3 ?

Kakšno prostorsko konfiguracijo imajo te molekule? Kateri hibridni oblaki ogljikovih atomov sodelujejo pri nastajanju kemičnih vezi v molekulah 4 , CO 2 , CCl 2 ?

COCl Kaj je razlog za različno prostorsko zgradbo molekul 3 . N.H. 3 ?

BCl SiH 4 Določite vrsto hibridizacije silicijevega AO v molekulah SiF 4 in

. Ali so te molekule polarne? 2 , Kakšno obliko imajo lahko molekule, kot je AB 2? 2 , CO 2 , H 2 Pojasnite, zakaj je največja valenca fosforja lahko pet, medtem ko dušik nima takšnega valenčnega stanja..

Razmislite o primerih molekul N.H. 3 . H 2 Pojasnite, zakaj je največja valenca fosforja lahko pet, medtem ko dušik nima takšnega valenčnega stanja. BeCl ZnBrnDo katere vrste hibridizacije pride med tvorbo molekul? Kaj pojasnjuje spremembo kota N -

- N in 2 . in 3 N - O - N

v primerjavi z veznim kotom, ki ustreza tej vrsti hibridizacije? SiF 4 V molekulah Na podlagi razlike v elektronegativnosti atomov elementov navedite, kako se spreminja stopnja ionskosti vezi v spojinah. SO H 2 SiF 6 atom žvepla je v stanju sp 2 hibridizacije. Ali so te molekule polarne? Kakšna je njihova prostorska zgradba? + . SiF 6 2 Pri interakciji CF 4 . Na podlagi razlike v elektronegativnosti atomov elementov navedite, kako se spreminja stopnja ionskosti vezi v spojinah.?

z nastane močna kislina, ki disociirajo na ione n

- .

Ali lahko reakcija poteka na podoben način?

Vrsta kemijske vezi je odvisna od tega, kako velika je razlika v vrednostih elektronegativnosti povezovalnih atomov elementov. Bolj ko se atomi elementov, ki tvorijo vez, razlikujejo po elektronegativnosti, bolj je kemijska vez polarna. Nemogoče je potegniti ostro mejo med vrstami kemičnih vezi. V večini spojin je vrsta kemijske vezi vmesna; na primer, zelo polarna kovalentna kemična vez je blizu ionski vezi. Glede na to, v katerem od omejevalnih primerov je kemijska vez po naravi bližja, jo razvrstimo med ionsko ali kovalentno polarno vez.

Ionska vez nastane zaradi interakcije atomov, ki se med seboj močno razlikujejo po elektronegativnosti. Na primer, značilne kovine litij (Li), natrij (Na), kalij (K), kalcij (Ca), stroncij (Sr), barij (Ba) tvorijo ionske vezi s tipičnimi nekovinami, predvsem s halogeni.

Poleg halogenidov alkalijskih kovin se ionske vezi tvorijo tudi v spojinah, kot so alkalije in soli. Na primer, v natrijevem hidroksidu (NaOH) in natrijevem sulfatu (Na 2 SO 4) ionske vezi obstajajo samo med atomi natrija in kisika (preostale vezi so polarne kovalentne).

Pri interakciji atomov z enako elektronegativnostjo nastanejo molekule s kovalentno nepolarno vezjo. Takšna povezava obstaja v molekulah naslednjih preprostih snovi: H 2, F 2, Cl 2, O 2, N 2. Kemične vezi v teh plinih nastanejo prek skupnih elektronskih parov, tj. ko se ustrezni elektronski oblaki prekrivajo, zaradi elektronsko-jedrske interakcije, do katere pride, ko se atoma približata drug drugemu.

Pri sestavljanju elektronskih formul snovi je treba upoštevati, da je vsak skupni elektronski par konvencionalna slika povečane elektronske gostote, ki je posledica prekrivanja ustreznih elektronskih oblakov.

Ko atomi medsebojno delujejo, katerih vrednosti elektronegativnosti se razlikujejo, vendar ne močno, se skupni elektronski par premakne k bolj elektronegativnemu atomu. To je najpogostejša vrsta kemične vezi, ki jo najdemo v anorganskih in organskih spojinah.

Kovalentne vezi v celoti vključujejo tudi tiste vezi, ki nastanejo z donorsko-akceptorskim mehanizmom, na primer v hidronijevih in amonijevih ionih.

Kovinska povezava.

Vez, ki nastane kot posledica interakcije relativno prostih elektronov s kovinskimi ioni, imenujemo kovinska vez. Ta vrsta vezi je značilna za preproste snovi - kovine.

Bistvo procesa nastajanja kovinske vezi je naslednje: kovinski atomi zlahka oddajo valenčne elektrone in se spremenijo v pozitivno nabite ione. Relativno prosti elektroni, ločeni od atoma, se premikajo med pozitivnimi kovinskimi ioni. Med njimi nastane kovinska vez, tj. Elektroni tako rekoč cementirajo pozitivne ione kristalne mreže kovin.

Vodikova vez.

Vez, ki nastane med vodikovimi atomi ene molekule in atomom močno elektronegativnega elementa(O, N, Ž) druga molekula se imenuje vodikova vez.

Lahko se pojavi vprašanje: zakaj vodik tvori tako specifično kemično vez?

To je razloženo z dejstvom, da je atomski radij vodika zelo majhen. Poleg tega, ko izpodriva ali popolnoma odda svoj edini elektron, vodik pridobi relativno visok pozitivni naboj, zaradi česar vodik ene molekule komunicira z atomi elektronegativnih elementov, ki imajo delni negativni naboj, ki gre v sestavo drugih molekul (HF , H2O, NH3).

Poglejmo si nekaj primerov. Sestavo vode običajno predstavljamo s kemijsko formulo H 2 O. Vendar to ni povsem točno. Pravilneje bi bilo sestavo vode označiti s formulo (H 2 O)n, kjer je n = 2,3,4 itd. To je razloženo z dejstvom, da so posamezne molekule vode med seboj povezane z vodikovimi vezmi. .

Vodikove vezi običajno označujemo s pikami. Je veliko šibkejša od ionskih ali kovalentnih vezi, a močnejša od navadnih medmolekularnih interakcij.

Prisotnost vodikovih vezi pojasnjuje povečanje prostornine vode z nižanjem temperature. To je posledica dejstva, da z nižanjem temperature molekule postanejo močnejše in zato se zmanjša gostota njihovega "pakiranja".

Pri študiju organske kemije se je pojavilo naslednje vprašanje: zakaj so vrelišča alkoholov veliko višja od ustreznih ogljikovodikov? To je razloženo z dejstvom, da vodikove vezi nastajajo tudi med molekulami alkohola.

Do povišanja vrelišča alkoholov pride tudi zaradi povečanja njihovih molekul.

Vodikova vez je značilna tudi za številne druge organske spojine (fenole, karboksilne kisline itd.). Iz predmetov organske kemije in splošne biologije veste, da prisotnost vodikove vezi pojasnjuje sekundarno strukturo proteinov, strukturo dvojne vijačnice DNA, to je pojav komplementarnosti.

Naloga št. 1

Iz ponujenega seznama izberite dve spojini, ki vsebujeta ionsko kemično vez.

• 1. Ca(ClO 2) 2
• 2. HClO 3
• 3.NH4Cl
• 4. HClO 4
• 5.Cl2O7

Odgovor: 13

V veliki večini primerov lahko prisotnost ionske vrste vezi v spojini določimo z dejstvom, da njene strukturne enote hkrati vključujejo atome tipične kovine in atome nekovine.

Na podlagi te lastnosti ugotovimo, da v spojini številka 1 obstaja ionska vez - Ca(ClO 2) 2, ker v njegovi formuli lahko vidite atome tipične kovine kalcija in atome nekovin - kisika in klora.

Vendar pa na tem seznamu ni več spojin, ki vsebujejo kovinske in nekovinske atome.

Med spojinami, navedenimi v nalogi, je amonijev klorid, v katerem se ionska vez realizira med amonijevim kationom NH 4 + in kloridnim ionom Cl −.

Naloga št. 2

Iz ponujenega seznama izberi dve spojini, v katerih je tip kemijske vezi enak kot v molekuli fluora.

1) kisik

2) dušikov oksid (II)

3) vodikov bromid

4) natrijev jodid

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 15

Molekula fluora (F2) je sestavljena iz dveh atomov enega nekovinskega kemičnega elementa, zato je kemična vez v tej molekuli kovalentna, nepolarna.

Kovalentna nepolarna vez se lahko uresniči samo med atomi istega nekovinskega kemičnega elementa.

Od predlaganih možnosti imata samo kisik in diamant kovalentno nepolarno vrsto vezi. Molekula kisika je dvoatomna, sestavljena iz atomov enega nekovinskega kemičnega elementa. Diamant ima atomsko strukturo in v svoji strukturi je vsak atom ogljika, ki je nekovina, vezan na 4 druge atome ogljika.

Dušikov oksid (II) je snov, sestavljena iz molekul, ki jih tvorijo atomi dveh različnih nekovin. Ker je elektronegativnost različnih atomov vedno različna, je skupni elektronski par v molekuli nagnjen k bolj elektronegativnemu elementu, v tem primeru kisiku. Tako je vez v molekuli NO polarna kovalentna.

Vodikov bromid je prav tako sestavljen iz dvoatomnih molekul, sestavljenih iz atomov vodika in broma. Skupni elektronski par, ki tvori vez H-Br, je premaknjen proti bolj elektronegativnemu atomu broma. Tudi kemijska vez v molekuli HBr je polarna kovalentna.

Natrijev jodid je snov ionske strukture, ki jo tvorita kovinski kation in jodidni anion. Vez v molekuli NaI nastane zaradi prenosa elektrona iz 3 s-orbitale natrijevega atoma (natrijev atom se pretvori v kation) do premalo zapolnjenih 5 str-orbitala atoma joda (atom joda se spremeni v anion). Ta kemična vez se imenuje ionska.

Naloga št. 3

Iz ponujenega seznama izberi dve snovi, katerih molekule tvorijo vodikove vezi.

• 1. C 2 H 6
• 2. C 2 H 5 OH
• 3.H2O
• 4. CH 3 OCH 3
• 5. CH 3 COCH 3

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 23

Pojasnilo:

Vodikove vezi se pojavljajo v snoveh z molekularno zgradbo, ki vsebujejo kovalentne vezi H-O, H-N, H-F. Tisti. kovalentne vezi vodikovega atoma z atomi treh kemičnih elementov z največjo elektronegativnostjo.

Tako očitno obstajajo vodikove vezi med molekulami:

2) alkoholi

3) fenoli

4) karboksilne kisline

5) amoniak

6) primarni in sekundarni amini

7) fluorovodikova kislina

Naloga št. 4

Iz ponujenega seznama izberite dve spojini z ionskimi kemijskimi vezmi.

• 1.PCl 3
• 2.CO2
• 3. NaCl
• 4.H2S
• 5. MgO

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 35

Pojasnilo:

V veliki večini primerov je sklep o prisotnosti ionskega tipa vezi v spojini mogoče izpeljati iz dejstva, da strukturne enote snovi hkrati vključujejo atome tipične kovine in atome nekovine.

Na podlagi te lastnosti ugotovimo, da v spojinah s številko 3 (NaCl) in 5 (MgO) obstaja ionska vez.

Opomba*

Poleg zgornje značilnosti lahko govorimo o prisotnosti ionske vezi v spojini, če njena strukturna enota vsebuje amonijev kation (NH 4 +) ali njegove organske analoge - alkilamonijeve katione RNH 3 +, dialkilamonijev R 2 NH 2 +, trialkilamonijevi kationi R 3 NH + ali tetraalkilamonij R 4 N +, kjer je R nek ogljikovodikov radikal. Na primer, ionski tip vezi se pojavi v spojini (CH 3) 4 NCl med kationom (CH 3) 4 + in kloridnim ionom Cl −.

Naloga št. 5

Iz ponujenega seznama izberite dve snovi z isto strukturo.

4) namizna sol

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 23

Naloga št. 8

Iz predlaganega seznama izberite dve snovi z nemolekularno strukturo.

2) kisik

3) beli fosfor

5) silicij

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 45

Naloga št. 11

Iz predlaganega seznama izberite dve snovi, katerih molekule vsebujejo dvojno vez med atomi ogljika in kisika.

3) formaldehid

4) ocetna kislina

5) glicerin

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 34

Naloga št. 14

Iz ponujenega seznama izberite dve snovi z ionskimi vezmi.

1) kisik

3) ogljikov monoksid (IV)

4) natrijev klorid

5) kalcijev oksid

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 45

Naloga št. 15

Iz predlaganega seznama izberite dve snovi z isto vrsto kristalne mreže kot diamant.

1) silicijev dioksid SiO 2

2) natrijev oksid Na 2 O

3) ogljikov monoksid CO

4) beli fosfor P 4

5) silicij Si

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 15

Naloga št. 20

Iz ponujenega seznama izberi dve snovi, katerih molekule imajo eno trojno vez.

• 1. HCOOH
• 2.HCOH
• 3. C 2 H 4
• 4. N 2
• 5. C 2 H 2

V polje za odgovor vpišite številke izbranih povezav.

Odgovor: 45

Pojasnilo:

Da bi našli pravilen odgovor, narišimo strukturne formule spojin s predstavljenega seznama:

Tako vidimo, da obstaja trojna vez v molekulah dušika in acetilena. Tisti. pravilni odgovori 45

Naloga št. 21

Iz ponujenega seznama izberi dve snovi, katerih molekuli vsebujeta kovalentno nepolarno vez.

4. Narava in vrste kemičnih vezi. Kovalentna vez

4.6. Značilnosti kovalentne vezi

Najpomembnejše značilnosti kovalentne vezi so: dolžina l, energija E, usmerjenost, nasičenost, polarnost.

Dolžina kemične vezi je razdalja med jedri kemično povezanih atomov. Daljša kot je dolžina vezi, večji so polmeri medsebojno delujočih atomov. Poleg tega je dolžina vezi odvisna od njene večkratnosti: v nizu molekul iste vrste ima enojna vez največjo dolžino, trojna pa najkrajšo. Dolžine kemičnih vezi se gibljejo v območju 0,1–0,3 nm (1 nm = 10 −9 m).

Pod energija kemijske vezi se nanaša na energijo, ki se sprosti med nastajanjem (ali porabi za prekinitev vezi). Energija vezave se meri v kilodžulih na mol. Energija vezi je merilo njene moči: večja kot je energija vezi, močnejša je vez.

Energija vezi je odvisna od:

• glede na večkratnost (v seriji enojnih, dvojnih, trojnih se vezavna energija poveča);
• dolžina (daljša kot je vez, manj se AO prekrivajo, šibkejša je);
• metoda prekrivanja AO (kot smo že omenili, so σ-vezi močnejše od π-vezi);
• Polarnosti: Na splošno so bolj polarne vezi močnejše.

Primer 4.3.

Navedite formulo molekule z najmočnejšo vezjo ogljik-kisik:

rešitev. Opišimo strukturne formule teh molekul:

Najmočnejša vez ogljik-kisik v molekuli CO, saj je v tem primeru trojna.

Energija kovalentnih vezi je približno 100–1000 kJ/mol. Najmočnejše trojne vezi so v molekulah N 2 (940 kJ/mol) in CO (1076 kJ/mol).

Z večanjem množice vezi se njena dolžina zmanjšuje in energija povečuje

Nasičenost kemične vezi pomeni, da sposobnost danega atoma za tvorbo kovalentnih vezi ni neomejena, ampak je omejena na točno določeno največje število. Na primer, atom vodika lahko tvori samo eno kovalentno vez, atom ogljika pa lahko tvori največ štiri kovalentne vezi.

Nasičenost kovalentne vezi je posledica omejenega števila valentnih elektronov (natančneje omejenih valentnih možnosti, če upoštevamo nastanek vezi po donorno-akceptorskem mehanizmu) za določen atom (obstaja en tak elektron v atomu vodika in štiri v atomu ogljika).

Smer kovalentnih vezi pomeni, da ima vsaka molekula določeno prostorsko strukturo (geometrijo, stereokemijo). Geometrijo molekule določajo vezni koti, tj. koti med namišljenimi ravnimi črtami, ki potekajo skozi jedra atomov. Vsaka molekula ima svojo strukturo, saj interakcija AO z določeno obliko in medsebojno usmerjenostjo ne poteka samovoljno, temveč v smeri njihovega največjega prekrivanja. Enostavno je razložiti kotno obliko molekule H 2 Se (s -AO atoma H se prekrivajo s 4p -AO atoma Se, usmerjenimi pod kotom 90° glede na drugega) in piramidno strukturo molekule H 2 Se. molekula fosfina PH 3 (s -AO atoma H se prekrivajo s 3p -AO atoma P, ki se nahajajo vzdolž osi x, y, z):

V tabeli Tabela 4.1 prikazuje strukturne značilnosti (prostorska konfiguracija, vrsta vezi, polarnost) nekaterih molekul in ionov ter snovi.

Tabela 4.1

Struktura nekaterih molekul, ionov in snovi

Formula (ime)	Prostorska konfiguracija	Značilnosti vezi, zgradba molekul
H 2 O (voda)		Molekula ima kotno zgradbo (α = 105°), polarne (dipolne), 2σ vezi po mehanizmu izmenjave
NH 3 (amoniak)		Molekula ima piramidno zgradbo (α = 107°), polarne (dipolne), 3σ vezi po mehanizmu izmenjave
CO 2 (ogljikov monoksid(IV))		Molekula ima linearno zgradbo 1 (α = 180°), nepolarno, 4 vezi (2σ+ 2π) po mehanizmu izmenjave
CH 4 (metan)		Molekula ima tetraedrično strukturo 2 (α = 109°), nepolarno, 4σ-vezi po mehanizmu izmenjave
H 2 O 2 (vodikov peroksid)		Polarna molekula, 3 σ vezi po mehanizmu izmenjave, od tega sta 2 polarni (H–O vezi)
P 4 (beli fosfor)		Tetraedrična struktura (α = 60°), nepolarna molekula, 6 σ-vezi po mehanizmu izmenjave
S 8 (ortorombično in monoklinično žveplo)		Struktura v obliki "krone", nepolarna molekula, 8 σ-vezi po mehanizmu izmenjave
N 2 H 4 (hidrazin)		Polarna molekula, 5 σ vezi, od tega so 4 polarne (vse po mehanizmu izmenjave)
NH 2 OH (hidroksilamin)		Molekula je polarna. 4 σ-vezi (vse z menjalnim mehanizmom)
CS 2 (ogljikov disulfid)		Molekula ima linearno zgradbo (α = 180°), nepolarna, 4 vezi (2σ + 2π), vse po mehanizmu izmenjave
COF 2		Molekula je trikotna (jedra vseh atomov so v isti ravnini), polarna, 4 vezi (3σ + 1π), vse po mehanizmu izmenjave
SO 2 (žveplov(IV) oksid)		Molekula ima kotno strukturo (α = 120°), polarno, 4 vezi (2σ + 2π), vse po mehanizmu izmenjave
SO 3 (žveplov(VI) oksid)		Molekula ima obliko trikotnika (α = 120°), vsi atomi ležijo v isti ravnini 4, nepolarne, 6 vezi (3σ + 3π), vse po mehanizmu izmenjave
HCN (vodikov cianid)		Molekula ima linearno strukturo (α = 180°), polarno, 4 vezi (2σ + 2π), vse po mehanizmu izmenjave
H3O+ (hidronijev ion)		Ion ima piramidno zgradbo (kot NH 3), α = 107°, 3 σ vezi: ena po donorskem akceptorskem mehanizmu, dve po izmenjevalnem
NH4+ (amonijev ion)		Ion ima tetraedrično zgradbo (α = 109°), 4 σ vezi: eno z donorno-akceptorskim mehanizmom, tri z izmenjalnim mehanizmom
C 6 H 6 (benzen)		Vezni kot α je 120°. Molekula je nepolarna
SiC (karborund)		Tetraedrična razporeditev atomov v prostoru 5 (vezni kot 109°)
Grafit		V grafitu je dolžina C–C vezi 0,142 nm, vezni kot 120°
Carbin		Vezni kot 180°, dolžina vezi ogljik-ogljik 0,120 nm

Primer 4.4.

Nariši elektronsko formulo molekule CO 2.