Прыклады пытанняў па хімічных сувязях
У гэтым артыкуле мы абмяркуем хімічныя сувязі — адно з найважнейшых фундаментальных паняццяў у хіміі. Хімічныя сувязі — гэта ўзаемадзеянні паміж атамамі, якія дазваляюць ім утвараць злучэнні або малекулы. Існуе некалькі распаўсюджаных тыпаў хімічных сувязей: іённыя, кавалентныя і металічныя. Давайце разгледзім кожны тып сувязі на прыкладах задач і ў дыскусіях.
Іённая сувязь
Іённыя сувязі ўзнікаюць, калі электроны пераносяцца ад аднаго атама да іншага, у выніку чаго ўтвараюцца станоўча зараджаныя іоны (катыёны) і адмоўна зараджаныя іоны (аніёны). Гэтыя катыёны і аніёны затым прыцягваюцца адзін да аднаго электрастатычнымі сіламі.
Прыклад пытання 1
Пытанне:
Прывядзіце прыклад і растлумачце, як утвараецца іённая сувязь паміж натрыем (Na) і хлорам (Cl).
Абмеркаванне:
Натрый (Na) — гэта элемент шчолачнай групы з атамным нумарам 11, таму яго канфігурацыя — 2, 8, 1. Натрый, як правіла, губляе адзін электрон, каб дасягнуць больш стабільнай актэтнай канфігурацыі, ператвараючыся ў Na+.
Хлор (Cl) — гэта галагенавы элемент з атамным нумарам 17, таму яго канфігурацыя — 2, 8, 7. Хлор, як правіла, прымае адзін электрон для дасягнення стабільнай актэтнай канфігурацыі, ператвараючыся ў Cl-.
Пры рэакцыі натрыю і хлору натрый губляе адзін электрон:
\[ \text{Na} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{e}^- \]
У той час як хлор прымае адзін электрон:
\[ \text{Cl} + \text{e}^- \rightarrow \text{Cl}^- \]
У выніку іёны Na+ і Cl- прыцягваюцца адзін да аднаго электрастатычнымі сіламі, утвараючы злучэнне хларыд натрыю (NaCl). У выніку атрымліваецца трывалая крыштальная рашотка.
Кавалентныя сувязі
Кавалентная сувязь утвараецца, калі два атамы маюць адну або некалькі пар электронаў, што дазваляе дасягнуць стабільнай актэтнай канфігурацыі. Кавалентныя сувязі могуць быць непалярнымі (электроны падзяляюцца пароўну) або палярнымі (электроны падзяляюцца не пароўну).
Прыклад пытання 2
Пытанне:
Назавіце і растлумачце, як утвараюцца кавалентныя сувязі ў малекулах вады (H2O).
Абмеркаванне:
Малекула вады складаецца з двух атамаў вадароду (H) і аднаго атама кіслароду (O). Кісларод мае атамны нумар 8 з электроннай канфігурацыяй 2, 6. Для атрымання актэта кіслароду патрэбныя яшчэ два электроны.
Вадарод мае атамны нумар 1 з электроннай канфігурацыяй 1. Вадароду патрэбен адзін электрон, каб дасягнуць стабільнай канфігурацыі, як гелію.
У малекуле вады кожны атам вадароду мае адзін агульны электрон з кіслародам. Кісларод мае два агульныя электроны (па адным з кожным атамам вадароду), а кожны атам вадароду мае агульны электрон з кіслародам. Структура малекулы вады па прынцыпе Льюіса выглядае наступным чынам:
\[ \text{O} \left( \text{H} \right)_2 \]
Гэтая сувязь утварае дзве палярныя кавалентныя сувязі, таму што кісларод больш электраадмоўны, чым вадарод, таму ён мацней прыцягвае да сябе электронную пару.
Металічныя аблігацыі
Металічная сувязь узнікае паміж атамамі металу, дзе валентныя электроны могуць свабодна перамяшчацца па ўсёй структуры металу, утвараючы «мора электронаў». Гэта з'ява надае металам унікальныя ўласцівасці, такія як высокая электра- і цеплаправоднасць, бляск і пластычнасць.
Прыклад пытання 3
Пытанне:
Растлумачце, як утвараюцца металічныя сувязі ў медзі (Cu).
Абмеркаванне:
Медзь (Cu) — пераходны элемент з атамным нумарам 29 і электроннай канфігурацыяй [Ar] 3d10 4s1. Пры металічнай сувязі электроны з вонкавай абалонкі (валентныя электроны) узаемадзейнічаюць з многімі атамамі разам, утвараючы «мора электронаў» вакол станоўчага ядра іона металу.
У крышталічнай структуры металічнай медзі кожны атам Cu ўносіць свой валентны электрон у мора электронаў. Металічная сувязь не абмяжоўваецца яго бліжэйшымі суседзямі, а аб'ядноўвае ўсю металічную рашотку, што прыводзіць да яе характэрных уласцівасцей.
Прыклад камбінаваных пытанняў
Давайце разгледзім некалькі прыкладаў задач, якія ўключаюць камбінацыі розных тыпаў хімічных сувязей.
Прыклад пытання 4
Пытанне:
Прывядзіце і растлумачце іоннае і кавалентнае ўтварэнне злучэнняў аксіду магнію (MgO) і вуглякіслага газу (CO2).
Абмеркаванне:
Аксід магнію (MgO)
Магній (Mg) — шчолачназямельны метал з атамным нумарам 12 і электроннай канфігурацыяй 2, 8, 2. Mg мае тэндэнцыю губляць два электроны, каб дасягнуць стабільнай канфігурацыі высакароднага газу, ператвараючыся ў Mg2+.
Кісларод (O) з атамным нумарам 8, электроннай канфігурацыяй 2, 6, імкнецца прыняць два электроны для дасягнення стабільнай канфігурацыі высакароднага газу, ператвараючыся ў O2-.
Рэакцыя іанізацыі:
\[ \text{Mg} \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\ \text{e}^- \]
\[ \text{O} + 2\ \text{e}^- \rightarrow \text{O}^{2-} \]
У выніку іёны Mg2+ і O2- прыцягваюцца адзін да аднаго праз электрастатычныя сілы, утвараючы іоннае злучэнне аксід магнію (MgO).
Вуглякіслы газ (CO2)
Вуглярод (C) з атамным нумарам 6, электроннай канфігурацыяй 2, 4, патрабуе чатырох электронаў для дасягнення актэтнай канфігурацыі.
Кісларод (O) з атамным нумарам 8, электроннай канфігурацыяй 2, 6, патрабуе два электроны для актэта.
Для атрымання актэта вуглярод павінен мець дзве пары электронаў з кожным атамам кіслароду:
\[ \text{O} = \text{C} = \text{O} \]
Структура Льюіса для CO2 паказвае адну двайную сувязь паміж вугляродам і кожным атамам кіслароду. Гэта двайная кавалентная сувязь, якая стабілізуе малекулу CO2. Паколькі кісларод больш электраадмоўны, чым вуглярод, гэта таксама палярная кавалентная сувязь.
Выснова
Хімічная сувязь мае фундаментальнае значэнне для пабудовы і разумення розных малекулярных структур і хімічных злучэнняў. На прыкладах і абмеркаваннях іонных, кавалентных і металічных сувязей мы ўбачылі, як утвараюцца розныя тыпы сувязей і як яны ўплываюць на фізічныя ўласцівасці рэчываў. Гэта разуменне мае вырашальнае значэнне для прымянення хімічных паняццяў у розных дысцыплінах, у тым ліку ў біялогіі, фізіцы і іншых тэхнічных галінах. Мы спадзяемся, што гэты артыкул дапамог вам паглыбіць разуменне хімічнай сувязі!
