Метална, водородна връзка междумолекулни взаимодействия


Категория на документа: Химия


Тема 11
Лист 1
Метална връзка. Водородна връзка.
Междумолекулни взаимодействия.

Повечето химични елемеентив периодичната система иматт метален характер. Металите имат общи свойства, като например, във вид на много тънки пластини които са непрозрачни. Това се дължи на много плътната им структура. Металите са кофки, защото плоскостите им в кристалната решетка много лесно се придвижват един спрямо друг. Те са топло и електропроводни, което означава, че в тях има свободно и насочено движение на частици. Това са електрони, които се преместват между атомите в метала.
Тези електрони се наричат делокализирани и обославят металната връзка в металите. Тази делокализация се обяснява с метода на молекулните орбитали.
При взаимодействие на два атома се образува свързваща и антисвързваща молекулна орбитала. В металната решетка всеки атом е заобиколен с 8 или 12 съседни.

Графика 1
Атомните орбитали на централния атом си взаимодейства с тези на съседните атоми при което се получават толкова нива колкото са атомите. Имайки в предвид, че съседните атоми взаимодействат със съседни на тях, нивата се увеличават непрекъснато и молекулните орбитали се разпространяват на все по-голям брой атоми.
Ако приемат малко енергия, електроните непрекъснато се преместват по нивата, по-високи и по-ниски.
Водородния атом се различава от атомите на другите химични елементи по това, че като отдаде единствения си електрон, той остава само с ядрото си, в което има един протон.
При сближаването му към друг йон или молекула, той не чувства отблъскване, а напротив- привлича ги върху свободната си атомна орбитала. Той дори може да навлезе в електронния слой като се ориентира към неподелените електронни двойки. Той се свързва допълнително по донорно-акцепторен механизъм, в който винаги е акцептор и образува, така нарачената, водородна връзка. Тя се изразява с три точки. [ ... ]

Енергията на водородната връзка е в интервала: E= 10 - 50 kJ/mol
Тя заема междинно място сред химичните връзки и в резулта на нея се образува асоциати. (Молекулите се групират по няколко.)
Например заради водородната връзка не е позната молекула флуороводород. Той образува дълги зигзаобразни вериги, в които молекулите са свързани, чрез водородни връзки.
Аномалиите при водата например, високата температура на кипене, голямата специфична топлина и най-голямата плътност при 4 C се дължат на водородната връзка, което асоциира водните молекули.
Освен междумолекулна водородна връзка може да бъде вътрешно- молекулна, тогава тя се осъществява между два атома в една молекула.

Графика 2
Цис-изамерната форма на ортохлорфенола е по-стабилна от транс-формата, защото в нея има вътрешно-молекулна водородна връзка.
Освен за образ на асоциатите водородната връзка може да спомогне за образуването на нови химични съединения.
Тема 11
Лист 2

Представата за невалентни слаби взаимодействия за първи път е въведена от Ван дер Волс, за да обясни свойствата на идеалните газове. Те са наречени Вандервалсови сили или междумолекулни взаимодействия. Те са различни съществено от силите на химичните взаимодействия , много по-слаби са от тях и енергията им е в интервала:
E= 5- 15 kJ/mol. При тях липсват характерните за химичните връзки свойства- наситеност и пространствена насоченост. Това са сили на универсално действие и се проявяват между всички атоми в молекулата.
За да обясним механизма на междумолекулните взаимодействия трябва да се отчете влиянието на: ориентационен, индукционен и дисперсионен.
-Първият ефект, ориентационният, се отнася до взаимодействието между две полярни молекули. При срещата им в пространството, силите на електростатично привличане предизвиква подходящо ориентиране на молекулите, така, че разноименните им заряди да бъдат на възможно най-близко разстояние. Така молекулите се подреждат в пространството и се осъществява по-силно привличане. То е толкова по-голямо, колкото по-голям е диполният момент на молекулата. Ориентационният ефект зависи от температурата. При увеличаване на температурата удърите между молекулите молекулите се засилват и се нарушава правилната им ориентация.
-Вторият ефект, индукционния, се отнася до взаимодействието между полярна и неполярна молекула. Първата молекула възбужда (индуциира) диполен момент в неполярната молекула, което е свързано с допълнително разместване на зарядите по техните атоми, така наречената поляризация. Индукционния ефект може да се прояви и като допълнителен на ориентационния. В този случай той се наслагва към ориентационния като предизвиква увеличаване на диполния момент на молекулата.
Индукционния ефект зависи от температурата, но силно зависи от разстоянието мужду молекулите, от диполния момент на полярната молекула и способността на неполярната да се поляризира.
-Третия ефект, дисперсионния, се отнася до взаимодействието между неполярни молекули тъй като те притежават движещи се електронни заряди. Електронно равновесие в молекулата може да бъде нарушено. Така възникват моментни диполи и дори да съществуват за безкрайно за кратко те успяват да индуциират диполен момент в съседните частици. Така се осъществява взаимодействието моментен дипол с моментен дипол.
И макар общия диполен момент на молекулата да е 0, тези моментни взаимодействия възникват непрекъснато и пораждат големи сили на привличане. Важна особеност на дисперсионните сили е тяхната универсалност. Освен между молекулите те могат да възникнат между еднакви или различни частици, атомни групи в молекулата и др.




Сподели линка с приятел:





Яндекс.Метрика
Метална, водородна връзка междумолекулни взаимодействия 9 out of 10 based on 2 ratings. 2 user reviews.