Քիմիական կապերի վերաբերյալ հարցերի օրինակներ

Քիմիական կապերի վերաբերյալ հարցերի օրինակներ

Այս հոդվածում մենք կքննարկենք քիմիական կապերը՝ քիմիայի ամենակարևոր հիմնարար հասկացություններից մեկը։ Քիմիական կապերը ատոմների միջև փոխազդեցություններն են, որոնք թույլ են տալիս դրանց առաջացնել միացություններ կամ մոլեկուլներ։ Կան քիմիական կապերի մի քանի տարածված տեսակներ՝ իոնային, կովալենտային և մետաղական։ Եկեք ուսումնասիրենք կապի յուրաքանչյուր տեսակը՝ օրինակելի խնդիրների և քննարկումների միջոցով։

Իոնային կապ

Իոնային կապերը առաջանում են, երբ էլեկտրոնները փոխանցվում են մեկ ատոմից մյուսը, ինչի արդյունքում առաջանում են դրական լիցքավորված իոններ (կատիոններ) և բացասական լիցքավորված իոններ (անիոններ): Այս կատիոններն ու անիոնները այնուհետև ձգվում են միմյանց էլեկտրաստատիկ ուժերի միջոցով:

Օրինակ՝ հարց 1

Հարց՝
Բերեք օրինակ և բացատրեք, թե ինչպես է իոնային կապ առաջանում նատրիումի (Na) և քլորի (Cl) միջև։

Քննարկում.
Նատրիումը (Na) ալկալային խմբի տարր է՝ 11 ատոմային համարով, ուստի դրա կոնֆիգուրացիան է՝ 2, 8, 1: Նատրիումը հակված է կորցնել մեկ էլեկտրոն՝ ավելի կայուն օկտետային կոնֆիգուրացիա ստանալու համար՝ դառնալով Na+:

Քլորը (Cl) հալոգենային տարր է՝ 17 ատոմային համարով, ուստի դրա կոնֆիգուրացիան է 2, 8, 7: Քլորը հակված է ընդունել մեկ էլեկտրոն՝ կայուն օկտետային կոնֆիգուրացիա ստանալու համար, դառնալով Cl-:

Երբ նատրիումը և քլորը փոխազդում են, նատրիումը կորցնում է մեկ էլեկտրոն՝

\[ \text{Na} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{e}^- \]

Մինչդեռ քլորը ընդունում է մեկ էլեկտրոն՝

\[ \text{Cl} + \text{e}^- \rightarrow \text{Cl}^- \]

Արդյունքում Na+ և Cl- իոնները միմյանց են ձգվում էլեկտրաստատիկ ուժերի միջոցով՝ առաջացնելով նատրիումի քլորիդ (NaCl) միացությունը։ Արդյունքում ստացված կառուցվածքը ամուր բյուրեղային ցանց է։

Կովալենտային կապեր

Կովալենտային կապը առաջանում է, երբ երկու ատոմներ ունեն մեկ կամ ավելի զույգ էլեկտրոններ՝ կայուն օկտետային կոնֆիգուրացիա ստանալու համար: Կովալենտային կապերը կարող են լինել ոչ բևեռային (էլեկտրոնները հավասարապես են բաշխվում) կամ բևեռային (էլեկտրոնները հավասարապես չեն բաշխվում):

Օրինակ՝ հարց 2

Հարց՝
Տվեք և բացատրեք, թե ինչպես են կովալենտային կապեր առաջանում ջրի մոլեկուլներում (H2O):

Քննարկում.
Ջրի մոլեկուլը բաղկացած է երկու ջրածնի ատոմից (H) և մեկ թթվածնի ատոմից (O): Թթվածինն ունի 8 ատոմային թիվ՝ 2, 6 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայով: Օկտետ ստանալու համար թթվածնին անհրաժեշտ է ևս երկու էլեկտրոն:

Ջրածինն ունի 1 ատոմային թիվ՝ 1 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայով։ Ջրածինին անհրաժեշտ է մեկ էլեկտրոն՝ հելիումի նման կայուն կոնֆիգուրացիա ստանալու համար։

Ջրի մոլեկուլում ջրածնի յուրաքանչյուր ատոմ թթվածնի հետ կիսում է մեկ էլեկտրոն։ Թթվածինը կիսում է երկու էլեկտրոն (մեկական՝ յուրաքանչյուր ջրածնի հետ), մինչդեռ ջրածնի յուրաքանչյուր ատոմ թթվածնի հետ կիսում է մեկ էլեկտրոն։ Ջրի մոլեկուլի Լյուիսի կառուցվածքը հետևյալն է՝

\[ \text{O} \left( \text{H} \right)_2 \]

Այս կապը առաջացնում է երկու բևեռային կովալենտային կապեր, քանի որ թթվածինն ավելի էլեկտրաբացասական է, քան ջրածինը, ուստի այն ավելի ուժեղ է ձգում էլեկտրոնային զույգը դեպի իրեն։

Մետաղական կապեր

Մետաղական կապը տեղի է ունենում մետաղական ատոմների միջև, որտեղ վալենտային էլեկտրոնները կարող են ազատորեն շարժվել մետաղական կառուցվածքով՝ ձևավորելով «էլեկտրոնների ծով»։ Այս երևույթը մետաղներին հաղորդում է եզակի հատկություններ, ինչպիսիք են բարձր էլեկտրական և ջերմահաղորդականությունը, փայլը և ճկունությունը։

Օրինակ՝ հարց 3

Հարց՝
Բացատրեք, թե ինչպես են մետաղական կապեր առաջանում պղնձի (Cu) մեջ։

Քննարկում.
Պղինձը (Cu) անցումային տարր է՝ 29 ատոմային համարով և [Ar] 3d10 4s1 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայով։ Մետաղական կապի մեջ արտաքին թաղանթի էլեկտրոնները (վալենտային էլեկտրոններ) համատեղ փոխազդում են բազմաթիվ ատոմների հետ՝ ձևավորելով «էլեկտրոնների ծով», որը շրջապատում է մետաղական իոնի դրական միջուկը։

Պղնձի մետաղի բյուրեղային կառուցվածքում յուրաքանչյուր Cu ատոմ իր վալենտային էլեկտրոնն է ներդնում էլեկտրոնների ծովում: Մետաղական կապը չի սահմանափակվում իր ամենամոտ հարևաններով, այլ ամբողջ մետաղական ցանցը միացնում է իրար, ինչի արդյունքում առաջանում են դրա բնորոշ հատկությունները:

Համակցված հարցերի օրինակ

Եկեք դիտարկենք տարբեր տեսակի քիմիական կապերի համակցություններ ներառող խնդիրների մի քանի օրինակներ։

Օրինակ՝ հարց 4

Հարց՝
Տվեք և բացատրեք մագնեզիումի օքսիդի (MgO) և ածխաթթու գազի (CO2) միացությունների իոնային և կովալենտ առաջացումը։

Քննարկում.

Մագնեզիումի օքսիդ (MgO)
Մագնեզիումը (Mg) հողալկալային մետաղ է՝ 12 ատոմային համարով, 2, 8, 2 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայով։ Mg-ը հակված է կորցնել երկու էլեկտրոն՝ կայուն ազնիվ գազի կոնֆիգուրացիա ստանալու համար՝ դառնալով Mg2+։

8 ատոմային համարով, 2, 6 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայով թթվածինը (O) հակված է ընդունել երկու էլեկտրոն՝ կայուն ազնիվ գազի կոնֆիգուրացիա ստանալու համար, դառնալով O2-։

Իոնացման ռեակցիա.
\[ \text{Mg} \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2 \ \text{e}^- \]
\[ \text{O} + 2 \ \text{e}^- \rightarrow \text{O}^{2-} \]

Սա հանգեցնում է Mg2+ և O2- իոնների միմյանց ձգմանը՝ էլեկտրաստատիկ ուժերի միջոցով, առաջացնելով մագնեզիումի օքսիդ (MgO) իոնային միացություն։

Ածխածնի երկօքսիդ (CO2)
Ածխածինը (C)՝ 6 ատոմային համարով, 2, 4 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայով, օկտետային կոնֆիգուրացիա ստանալու համար պահանջում է չորս էլեկտրոն։

8 ատոմային համարով, 2, 6 էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիայով թթվածինը (O) օկտետի համար պահանջում է երկու էլեկտրոն։

Ածխածինը պետք է յուրաքանչյուր թթվածնի հետ կիսի երկու զույգ էլեկտրոն՝ օկտետ ստանալու համար։

\[ \text{O} = \text{C} = \text{O} \]

CO2-ի Լյուիսի կառուցվածքը ցույց է տալիս մեկ կրկնակի կապ ածխածնի և յուրաքանչյուր թթվածնի ատոմի միջև։ Սա կրկնակի կովալենտային կապ է, որը կայունացնում է CO2 մոլեկուլը։ Քանի որ թթվածինն ավելի էլեկտրոբացասական է, քան ածխածինը, սա նույնպես բևեռային կովալենտային կապ է։

Եզրակացություն

Քիմիական կապը հիմնարար նշանակություն ունի տարբեր մոլեկուլային կառուցվածքների և քիմիական միացությունների կառուցման և հասկանալու համար: Իոնային, կովալենտային և մետաղական կապերի օրինակների և քննարկումների միջոցով մենք տեսանք, թե ինչպես են առաջանում տարբեր տեսակի կապեր և ինչպես են դրանք ազդում նյութերի ֆիզիկական հատկությունների վրա: Այս հասկացողությունը կարևոր է քիմիական հասկացությունները տարբեր առարկաներում, այդ թվում՝ կենսաբանության, ֆիզիկայի և այլ տեխնիկական ոլորտներում կիրառելու համար: Հուսով ենք, որ այս հոդվածը օգնեց խորացնել քիմիական կապի վերաբերյալ ձեր հասկացողությունը: