Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Типы химической и физической связей в веществах

14.11.2018

Первопричиной различия в свойствах веществ (материалов) является тип химической связи между элементарными частицами, составляющими вещество. Химическая связь, образованная путем обобществления электронов между соседними атомами, называется первичной связью. Форму валентных состояний и размещение валентных электронов в энергетических зонах атома определяют три основные предельные связи: металлическая, ковалентная, ионная.

Ковалентная связь осуществляется путем обобществления валентных электронов двух соседних атомов, в результате чего достраивается валентная зона обоих атомов. Эта электронная пара принадлежит одновременно двум атомам (рис. 2.1, а), причем оба имеют конфигурацию благородного газа (полностью заполненная валентная зона). Такая локализация электронов на атомных остовах создает резко направленный характер связи.

Веществами с ковалентной связью являются, например, углерод С, кремний Si, германий Ge; химические соединения — карбид кремния SiC, нитрид алюминия AlN и другие, некоторые соединения типа металл — металл (интерметаллические соединения).

Ионная связь характерна для химических соединений, состоящих из атомов с различной валентностью. При такой связи происходит передача электронов одного атома другому. В результате атомы, отдавшие электроны, превращаются в электроположительные ионы (катионы), а атомы, присоединившие электроны, — в электроотрицательные ионы (анионы) (рис. 2.1, б). Химическая связь в таких соединениях осуществляется за счет электростатического притяжения между разноименно заряженными ионами. Перераспределение электронов при ионной связи приводит к созданию нового вещества со стабильной электронной структурой (конфигурация благородного газа). Такая связь имеет также направленный характер.

Примером соединения с ионной связью является сульфид магния MgS: магний отдает два электрона и становится положительным ионом Mg2+, а сера достраивает свою оболочку этими двумя электронами до S2-. К ионным соединениям относятся различные оксиды состава MeхOу.

Металлическая связь имеет место в веществах, в которых валентная зона заполнена только частично, при этом электроны атомов обобществлены в объеме всего вещества (рис. 2.1, в). Поскольку электроны не локализованы на ядрах (делокализованы), связь является ненаправленной.

Ковалентная, ионная и металлическая связи характерны в основном для кристаллов — веществ с периодическим объемным расположением атомов.

В кристаллах возможна и такая связь, как молекулярная. Молекулярная связь (вандерваальсова связь) имеет в большей степени физическую природу, а не химическую, так как тип взаимодействия не обусловлен обменом электронами, а объясняется дипольным взаимодействием атомов.

Кристаллы, которые образованы частицами со стабильным электронным строением (атомы с полностью достроенной электронной оболочкой, молекулы с насыщенными связями), являются молекулярными. В кристалле при сближении атомов (молекул) поле электронов, движущихся вокруг ядра одного атома, влияет на электроны вокруг ядра соседнего атома. При сближении возникает мгновенный поляризационный эффект: силы притяжения вызывают взаимодействие, например, между атомами благородных газов.

Молекулярную связь имеют и отдельные химические элементы, и соединения. Например, веществами с молекулярной связью являются: в твердом состоянии двухатомные газы с насыщенными молекулами H2, Cl2, N2; элементы и соединения J2, H2O, CO2, CH4; органические полимеры.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: