Dæmi um spurningar sem fjalla um grunn efnatengi
Pendahuluan
Efnatengi er krafturinn sem heldur atómum saman í sameind eða efnasambandi. Að skilja grunnatriði efnatengja er nauðsynlegt fyrir efnafræðinema því það leggur grunninn að skilningi á efnahvörfum, sameindabyggingu og eiginleikum efnis. Efnatengi má skipta í nokkrar megingerðir: samgild tengi, jónatengi, málmtengi og van der Waals krafta. Í þessari grein munum við ræða nokkur dæmi um vandamál og lausnir þeirra til að hjálpa til við að skýra grunnhugtök efnatengja.
Jónísk tengi
Jónatengi myndast þegar rafeindir flytjast frá einu atómi til annars, sem leiðir til myndunar jákvæðra jóna (katjóna) og neikvæðra jóna (anjóna). Algengt dæmi er tengið milli natríums (Na) og klórs (Cl) í natríumklóríði (NaCl).
Spurning 1:
Lýstu ferli myndunar jónatengsla milli magnesíums (Mg) og súrefnis (O).
Umræða:
1. Magnesíum hefur rafeindastillingu [Ne] 3s², en súrefni hefur rafeindastillingu [He] 2s² 2p⁴.
2. Magnesíum losar tvær rafeindir úr 3s² gildishvolfi sínu til að ná stöðugri rafeindaskipan [Ne].
3. Súrefni tekur við tveimur rafeindum til að fylla 2p⁴ svigrúmið við 2p⁶ og nær þannig stöðugri rafeindaskipan eins og neon (Ne).
4. Eftir að hafa losað tvær rafeindir verður magnesíum að Mg²⁺ jón, og eftir að hafa tekið við tveimur rafeindir verður súrefni að O²⁻ jón.
5. Gagnstæðar hleðslur milli Mg²⁺ og O²⁻ dragast hvor að annarri og mynda jónatengi MgO.
Samgild tengi
Samgilt tengi myndast þegar tvö atóm deila rafeindapari. Samgilt tengi getur verið óskautað ef rafeindaparið er jafnt deilt eða skautað ef rafeindaparið er ójafnt deilt.
Spurning 2:
Lýstu myndun samgildra tengja í vatnssameind (H₂O).
Umræða:
1. Súrefnisatómið hefur sex rafeindir í ytra hvolfi sínu (stilling [He] 2s² 2p⁴) og þarf tvær rafeindir í viðbót til að mynda áttundu atóm.
2. Hvert vetnisatóm hefur eina rafeind í ysta hvolfi sínu (1s¹ stilling) og þarf eina rafeind í viðbót til að ná tvíþátta atómi.
3. Súrefni mun deila einu af rafeindapörunum sínum með hverju vetnisatómi, en vetnisatómin munu hvert gefa rafeind.
4. Þetta leiðir til tveggja samgildra tengja milli súrefnis og tveggja vetnisatóma, sem myndar H₂O sameind með Lewis byggingu HOH.
Málmbréf
Málmtengi myndast í málmum, þar sem er „hafsjór“ af afstaðsettum rafeindum sem hreyfast frjálslega á milli málmjónanna. Þetta gefur málmum góða raf- og varmaleiðni.
Spurning 3:
Útskýrðu hvers vegna málmar eins og kopar (Cu) geta leitt rafmagn vel.
Umræða:
1. Í málmbyggingu eru koparatóm umkringd afstaðbundnu rafeindaskýi.
2. Þessar rafeindir eru ekki bundnar við neitt ákveðið atóm og geta ferðast frjálslega um málmbygginguna.
3. Þegar rafspenna er sett á geta þessar rafeindir færst saman í eina átt, sem gerir rafstraumi kleift að flæða.
4. Þess vegna gera þessar frjálsu rafeindir eða tilfærsla kopar og annarra málma kleift að leiða rafmagn vel.
Van der Waals-sveitin
Van der Waals kraftar eru veikir kraftar sem myndast vegna óstöðugleika í dreifingu rafeinda innan eða milli sameinda. Þeir eru af tveimur megingerðum: London-kraftar (dreifingarkraftar) og tvípól-tvípólkraftar.
Spurning 4:
Útskýrðu hlutverk Van der Waals krafta í fljótandi og föstu formi bensen (C₆H₆).
Umræða:
1. Bensensameindir eru óskautaðar vegna þess að þær eru samhverfar, þannig að London-kraftarnir (dreifingarkraftarnir) eru ríkjandi Van der Waals-kraftar.
2. Lundúnakraftar myndast vegna víxlverkunar milli augnablikstvípóla sem myndast við sveiflur í dreifingu rafeinda í bensensameindinni.
3. Þó að þessir kraftar séu veikir samanborið við samgild eða jónísk tengi, geta London-kraftar í miklu magni haft áhrif á eiginleika sameinda.
í föstu og fljótandi fasa.
4. Í vökvafasa halda Van der Waals kraftar sameindunum saman jafnvel þótt hreyfanleiki sameindanna sé enn mikill.
5. Í föstu formi hjálpa þessir kraftar til við að viðhalda skipulegri sameindauppröðun.
Viðbótar dæmi um spurningar og umræður
Spurning 5:
Útskýrðu myndun póltengdra samgildra tengja í koltvísýrings (CO₂) sameindinni og hvers vegna þessi sameind er ópóluð.
Umræða:
1. Kolefni hefur fjórar gildisrafeindir en súrefni hefur sex gildisrafeindir.
2. Til að ná áttaskipan þarf kolefni tvær rafeindir og súrefni tvær rafeindir hvor.
3. Kolefni myndar tvö tvígild tengi með tveimur súrefnisatómum hvoru megin (bygging O=C=O).
4. Hvert tvígild tengi felur í sér að kolefni og súrefni deila tveimur rafeindapörum.
5. Þó að hvert C=O tengi sé pólbundið (því meira rafneikvæða súrefni sem dregur að sér rafeindir sterkar), eru þessar pólanir samhverfar og jafna hvor aðra út í línulegri röðun CO₂ sameindarinnar, þannig að sameindin í heild sinni er ópólbundin.
Spurning 6:
Hvers vegna hefur ammóníaksameindin (NH₃) minni tengihorn en hugsjón fjórflötungur?
Umræða:
1. Köfnunarefni í ammóníaki hefur fimm gildisrafeindir (stilling [He] 2s² 2p³) og þarf þrjár rafeindir í viðbót til að mynda áttaeiningu.
2. Köfnunarefni myndar þrjú samgild tengi með þremur vetnisatómum og skilur eftir eitt einangrað rafeindapar á köfnunarefninu.
3. Kjörinn fjórflötungur hefur tengihorn upp á 109.5°, en vegna þess að staka parið krefst meira pláss og ýtir HNH tenginu nær 107°.
4. Fráhrindingaráhrif einstakra rafeindapara minnkar tengihornið samanborið við kjörinn fjórflötungshorn.
Spurning 7:
Af hverju leysist NaCl upp í vatni en I₂ ekki?
Umræða:
1. NaCl er jónískt efnasamband sem samanstendur af Na⁺ og Cl⁻ jónum. Vatn er skautleysandi leysir sem getur aðskilið þessar jónir með jón-tvípól víxlverkun.
2. Þegar NaCl leysist upp eru Na⁺ og Cl⁻ jónirnar umkringdar vatnssameindum sem raða sér upp til að stöðuga hleðslu jónanna.
3. I₂ er óskautuð sameind þannig að hún leysist ekki vel upp í pólskum leysum eins og vatni en leysist betur upp í óskautuðum leysum samkvæmt meginreglunni „líkt leysist upp eins“.
Lokun
Að skilja grunnatriði efnatengja með lausn vandamála er áhrifarík aðferð til að styrkja áður lærð hugtök. Hér að ofan höfum við rætt um ýmsar gerðir efnatengja og gefið dæmi sem fjalla um jóníska, samgilda, málmkennda og van der Waals krafta. Með því að vinna úr og skilja þessi vandamál vonandi öðlast þú betri skilning á efnatengjum og notkun þeirra í ýmsum samhengjum.
