Строение атомов: модели. Фактор, определяющий химические свойства атомов.
Атом состоит из положительно заряженного ядра и отрицательно заряженных электронов расположенных вокруг ядра. Ядро-протоны и нейтроны. Очень маленькое. Электроны вращаются по орбитам вокруг ядра.
Размер ядра=размер электрона.
Планетарная модель атома.
1. В центре атома находится положительно заряженное ядро, занимающее ничтожную часть пространства внутри атома.
2. Весь положительный заряд и почти вся масса атома сосредоточены в его ядре (масса электрона равна 1/1823 а.е.м.).
3. Вокруг ядра вращаются электроны. Их число равно положительному заряду ядра.
Квантово-механическая модель.
Полная энергия в атоме складывается из кинетической энергии и потенциальной обусловленной полем протона.
Энергия электронов в атомах должна быть квантовой, электроны занимают только электронные подуровни.
Химическая связь между атомами. Основные виды химической связи и их сравнительные свойства. Факторы, определяющие энергию и тип связи.
Химическая связь - это взаимодействие двух атомов, осуществляемое путем обмена электронами.
При уменьшении расстояния между атомами энергия системы понижается по сравнению с суммарной энергией изолированных атомов, то между атомами возникает сила притяжения, которая уравновешивается силами отталкивания. Энергия и тип химической связи зависит от строения валентных оболочек, полноты заселённости их валентными электронами.
Валентными электронами могут быть внешние и предшествующие оболочки. Электроны внутренних оболочек связаны с ядром прочно и в образовании хим. связи не участвуют.
Виды химической связи.
Ковалентная- образуется путем спаривания валентных электронов соседних атомов при перекрытие валентных оболочек. Обобществлённые электроны заполняют внешнюю оболочку атомов, а число связей, образуемых каждым атомом определяется дефицитом электронов во внешней оболочке необходимо для её полного заселения. Чем больше степень перекрытия электронных оболочек, тем больше энергия обменного взаимодействия и тем сильнее хим. связь. Ковалентная связь возникает между атомами одинаковых и разных элементов. Молекулы с ковалентными связями делятся на:- полярные, -неполярные, которые по разному ведут себя в электрическом поле. Неполярные обладают центром симметрии и благодаря симметр. расположению зарядов у них отсутствует электронный момент при отсутствии внешнего поля. В полярных диполях центры противоположны по знаку зарядов находятся на расстоянии друг от друга. Важнейшей характеристикой полярной молекулы- дипольный момент(p=q*l) q-заряд, l-плечо. Характеризуется: высокой прочностью, что подтверждается большой плотностью и высокой температурой плавления (алмаз, карбит кремния) tплавлен. алмаза.=4200 ос
Ионная- возникает в следствии перехода валентных электронов от металлического атома к металлоидному и электростатического притяжения разноимённо заряженных ионов друг к другу.
В ИОННОМ КРИСТАЛЕ КОМБИНАЦИИ ПРОТИВОПОЛОЖНО ЗАРЯЖЕННЫХ ИОНОВ нельзя сравнивать с индивидуальными молекулами в следствии регулярного чередования в узлах решётки ионов различного сорта.
Необходимо рассматривать весь монокристалл как одну гигантскую молекулу, в которой каждый ион испытывает сильное воздействие со стороны всех соседних ионов.
Способность атомов захватывать или отдавать электроны при образовании химической связи характеризует их электроотрицательностью.
Мера электроотрицательности- это полусумма энергии ионизации и энергии средства к электронам.
Наименее электроотрицательны щелочные металлы легко отдают электроны(малая энергия ионизации) и имеют малое электронное сходство.
Максимальную электроотриц. имеют галогены. Чем больше разность электроотрицательных атомов участвующих в связи, тем больше степень ионности соединения-сильнее связи.
Инертные газы имеют замкнутые электронные оболочки, и распеределение заряда хар-ся сферической симметрией.
Катионы и анионы можно рассматривать как правильные сферы разных размеров, причём обычно катионы имеют меньшие размеры и располагаются в междоузлиях, образованных при плотной упаковке более крупных анионов. Число ближайших соседей, окружающих катион в кристал. решётке, называют координационным числом «К» которое может быть от 2 до 12( чем больше К, тем больше рамер катионов)
Сферическая симметрия электростатического поля ионов обуславливает отсутствие направленности ионной связи.
Ионная связь является ненасыщенной, в чем принципиально отличается от ковалентной.
Металлическая связь-связь существует в системах построенных из положительных атомных остовов, находящихся в среде свободных коллективизированных электронов.
Ме связь можно рассматривать до некоторой степени как ковалентную, т.к в основе лежит обобществление внешних валентных электронов.
Специфика Ме связи состоит в том, что в обобществление электронов участвуют все атомы кристалла и эти электроны не локализуются в близи своих атомов, а свободно перемещаются внутри всей решётки, образуя электронное облако. В Ме связи существует, как силы отталкивания ионов, так и стягивающие силы между электронами и ионами.
Ме связи являются ненасыщенными и ненаправленными. Отсутствие направленности связи экспериментально подтверждается равномерным распределением заряда, валентных электронов по объему Ме кристаллов.
Об отсутствии насыщенности связей в Ме говорит факт, что число связей у каждого атома существенно превышает число валентных электронов.
Атомы металла могу образовывать твёрдые растворы большой концентрации с элементами самой различной валентности.
Из-за больших межатомных расстояний Ме связь хар-ся меньшей энергией в сравнении с ков-ой и ионной.
Не имея локализованных связей Ме кристаллы не разрушаются при изменении положения атомов(пластичность).
Молекулярная связь-наблюдается у ряда веществ между молекулами с ковалентным характером внутримолекулярного воздействия.
Существование межмолекулярного притяжения объясняется согласованным движением валентных электронов в соседних молекулах, благодаря которому возникает упорядоченная система мгновенных электрич.моментов(диполей). Взаимодействие между ними способствует понижению потенциальной энергии молекулы.
В любой момент времени электроны должны быть максимально удаленыдруг от друга и максимально приближены к положительным зарядам ядрам.Тогда силы притяжения валентных электронов ядром соседней молекулы оказываются сильнее взаимного оттталкивания электронных оболочек этих молекул.
Такое притяжение между флуктуирующими диполями-дисперсионное взаимодействие.
Если молекулы явл-ся диполями по природе, то появляется электростатич взаимодействие, что разворачивает молекулы в строгом порядке.
Возникает между любыми частицами, но является наиболее слабой. Энергия на два порядка ниже ковалентной и ионной.
Легко разрушается тепловым движением частиц(парафин Тплавл=56 оС)