Химийн бондын талаарх жишээ асуултууд
Энэ нийтлэлд бид химийн хамгийн чухал үндсэн ойлголтуудын нэг болох химийн холбоог авч үзэх болно. Химийн холбоо гэдэг нь атомуудын хоорондын харилцан үйлчлэл бөгөөд тэдгээр нь нэгдэл эсвэл молекул үүсгэх боломжийг олгодог. Химийн холбооны хэд хэдэн нийтлэг төрөл байдаг: ионы, ковалент болон металл. Холбооны төрөл бүрийг жишээ бодлого, хэлэлцүүлгээр дамжуулан судалцгаая.
Ионы холбоо
Ионы холбоо нь электронууд нэг атомаас нөгөө атом руу шилжих үед үүсч, эерэг цэнэгтэй ионууд (катионууд) ба сөрөг цэнэгтэй ионууд (анионууд) үүсдэг. Эдгээр катионууд ба анионууд нь электростатик хүчний нөлөөгөөр бие биедээ татагддаг.
Жишээ асуулт 1
Асуулт:
Натри (Na) ба хлор (Cl) хоёрын хооронд ионы холбоо хэрхэн үүсдэгийг жишээ болгон тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
Натри (Na) нь атомын дугаар нь 11 бүхий шүлтийн бүлгийн элемент тул түүний тохиргоо нь 2, 8, 1 байна. Натри нь илүү тогтвортой октет тохиргоонд хүрэхийн тулд нэг электроноо алдаж, Na+ болдог.
Хлор (Cl) нь 17 атомын дугаартай галоген элемент тул түүний тохиргоо нь 2, 8, 7 байна. Хлор нь тогтвортой октет тохиргоонд хүрэхийн тулд нэг электрон хүлээн авч, Cl- болдог.
Натри ба хлор урвалд ороход натри нэг электроноо алддаг:
\[ \text{Na} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{e}^- \]
Хлор нэг электроныг хүлээн авдаг бол:
\[ \text{Cl} + \text{e}^- \rightarrow \text{Cl}^- \]
Үүний үр дүнд Na+ ба Cl- ионууд нь электростатик хүчний нөлөөгөөр бие биедээ татагдаж, натрийн хлорид (NaCl) нэгдэл үүсгэдэг. Үүссэн бүтэц нь хүчтэй талст тор юм.
Ковалент холбоо
Ковалент холбоо нь хоёр атом нэг буюу хэд хэдэн хос электроныг хуваалцаж, тогтвортой октет тохиргоонд хүрэх үед үүсдэг. Ковалент холбоо нь туйлшралгүй (электронууд тэнцүү хуваагддаг) эсвэл туйлшралтай (электронууд тэнцүү хуваагддаггүй) байж болно.
Жишээ асуулт 2
Асуулт:
Усны молекулуудад (H2O) ковалент холбоо хэрхэн үүсдэгийг тайлбарлаж, тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
Усны молекул нь хоёр устөрөгчийн атом (H) болон нэг хүчилтөрөгчийн атом (O)-оос бүрдэнэ. Хүчилтөрөгчийн атомын дугаар нь 8, электрон тохиргоо нь 2, 6 байна. Хүчилтөрөгч нь октет үүсгэхийн тулд дахин хоёр электрон хэрэгтэй.
Устөрөгч нь атомын дугаар 1 бөгөөд электрон тохиргоо 1 байна. Устөрөгч нь гелий шиг тогтвортой тохиргоонд хүрэхийн тулд нэг электрон хэрэгтэй.
Усны молекулд устөрөгчийн атом бүр хүчилтөрөгчтэй нэг электрон хуваалцдаг. Хүчилтөрөгч нь хоёр электрон хуваалцдаг (устөрөгч тус бүртэй нэг электрон), харин устөрөгчийн атом бүр хүчилтөрөгчтэй нэг электрон хуваалцдаг. Усны молекулын Льюисийн бүтэц нь:
\[ \text{O} \left( \text{H} \right)_2 \]
Энэ холбоо нь хоёр туйлт ковалент холбоо үүсгэдэг, учир нь хүчилтөрөгч нь устөрөгчөөс илүү электрон сөрөг байдаг тул электрон хосыг өөртөө илүү хүчтэй татдаг.
Металл бонд
Металлын атомуудын хооронд металлын холбоо үүсдэг бөгөөд валентийн электронууд металлын бүтцээр чөлөөтэй хөдөлж, "электронуудын далай" үүсгэдэг. Энэ үзэгдэл нь металлуудад өндөр цахилгаан болон дулаан дамжуулалт, гялбаа болон уян хатан чанар зэрэг өвөрмөц шинж чанарыг өгдөг.
Жишээ асуулт 3
Асуулт:
Зэс (Cu)-д металлын холбоо хэрхэн үүсдэгийг тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
Зэс (Cu) нь атомын дугаар 29, электрон тохиргоо [Ar] 3d10 4s1 бүхий шилжилтийн элемент юм. Металл холбоонд хамгийн гаднах бүрхүүлийн электронууд (валентийн электронууд) олон атомуудтай хамтдаа харилцан үйлчилж, металл ионы эерэг цөмийг тойрсон "электронуудын тэнгис" үүсгэдэг.
Зэсийн металлын талст бүтцэд Cu атом бүр өөрийн валентийн электроныг электронуудын далайд оруулдаг. Металл холбоо нь зөвхөн хамгийн ойрын хөршүүдээр хязгаарлагдахгүй, харин бүхэл бүтэн металл торыг хооронд нь татаж, түүний онцлог шинж чанарыг бий болгодог.
Хамтарсан асуултуудын жишээ
Төрөл бүрийн химийн холбооны хослолуудтай холбоотой зарим бодлогын жишээг авч үзье.
Жишээ асуулт 4
Асуулт:
Магнийн исэл (MgO) ба нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2) нэгдлүүдийн ион ба ковалент үүслийг тайлбарлаж, тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
Магнийн исэл (MgO)
Магни (Mg) нь атомын дугаар 12, электрон тохиргоо 2, 8, 2 бүхий шүлтлэг шороон металл юм. Mg нь тогтвортой эрхэм хийн тохиргоонд хүрэхийн тулд хоёр электроноо алдаж, Mg2+ болдог.
Атомын дугаар 8, электрон тохиргоо 2, 6 бүхий хүчилтөрөгч (O) нь тогтвортой эрхэм хийн тохиргоонд хүрэхийн тулд хоёр электрон хүлээн авч O2- болдог.
Ионжуулалтын урвал:
\[ \text{Mg} \rightarrow \text{Mg}^{2+} + 2\ \text{e}^- \]
\[ \text{O} + 2\ \text{e}^- \rightarrow \text{O}^{2-} \]
Үүний үр дүнд Mg2+ ба O2- ионууд электростатик хүчний нөлөөгөөр бие биедээ татагдаж, ионы нэгдэл болох магнийн исэл (MgO) үүсдэг.
Нүүрстөрөгчийн давхар исэл (CO2)
Атомын дугаар 6, электрон тохиргоо 2, 4 бүхий нүүрстөрөгч (C) нь октет тохиргоонд хүрэхийн тулд дөрвөн электрон шаарддаг.
Атомын дугаар 8, электрон тохиргоо 2, 6 бүхий хүчилтөрөгч (O) нь октет үүсгэхийн тулд хоёр электрон шаарддаг.
Нүүрстөрөгч нь октет үүсгэхийн тулд хүчилтөрөгч бүртэй хоёр хос электрон хуваалцах шаардлагатай:
\[ \text{O} = \text{C} = \text{O} \]
CO2-ын Льюисийн бүтэц нь нүүрстөрөгч болон хүчилтөрөгчийн атом бүрийн хооронд нэг давхар холбоо байгааг харуулж байна. Энэ нь CO2 молекулыг тогтворжуулдаг давхар ковалент холбоо юм. Хүчилтөрөгч нь нүүрстөрөгчөөс илүү электрон сөрөг тул энэ нь мөн туйлын ковалент холбоо юм.
Дүгнэлт
Химийн холбоо нь янз бүрийн молекулын бүтэц, химийн нэгдлүүдийг бий болгох, ойлгоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Ионы, ковалент болон металлын холбооны жишээ, хэлэлцүүлгээр дамжуулан бид янз бүрийн төрлийн холбоо хэрхэн үүсдэг, тэдгээр нь бодисын физик шинж чанарт хэрхэн нөлөөлдөг болохыг харсан. Энэхүү ойлголт нь биологи, физик болон бусад техникийн салбар зэрэг янз бүрийн салбаруудад химийн ойлголтуудыг хэрэгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм. Энэхүү нийтлэл нь химийн холбооны талаарх таны ойлголтыг гүнзгийрүүлэхэд тусалсан гэж найдаж байна!
