Patariu.lt   Studijos   N-18   Sapnininkas   Receptai

Cheminės jungtys

Viena svarbiausių šiuolaikinio chemijos mokslo problemų yra cheminės jungties teorija.Tik gerai ją išstudijavus, galima suprasti, kaip iš tikrųjų susidaro junginiai, kokios jų savybės .Cheminės jungtys yra elektrostatinės prigimties. Tai ¾ priešingų elektros krūvių trauka.Artėjant dalelėms, šios traukos jėgos stiprėja, ir dalelių potencinė energija mažėja. Dėl stumos jėgų dalelių energija didėja. Kai traukos jėgos tampa lygios stumos jėgoms atsiranda cheminė jungtis.Cheminė jungtis susidaro tiktada, kaitarp besijungiančių atomų centrų yra tam tikras atstumas.Jungties patvarumas matuojamas angstremais (A). 1A=10-10m. Tai pavaizduota 1 paveiksle.

1pav.

39 pav. Vandenilio molekulės mo- 40 pav. Potencines energijos kitimas sis delis. Atstumai tarp molekulę suda- temoje, sudarytoje is dviejų vandenilio rančių dalelių; atomų Elementų atomai jungiasi trijų tipų cheminėms jungtimis: jonine, kovalentine ir metališkąją. Tarp medžiagų molekulių susidaro jungtys dėl van der Valso traukos jėgų, vandenilinė ir kai kuriais atvejais kovalentinė jungtis. Dažnai viename junginyje yra kelių tipų jungtys. Joninė jungtis. Joninė jungtis yra viena iš paprasčiausių cheminių jungčių. Joninės jungties teorija sukūrė V. Koselis 1916 m. Mokslininkas teigė, kad joninė jungtis susidaro tarp tokių dviejų elementų atomų, kurių vienas linkęs elektronus atiduoti, o kitas ¾ prisijungti. Joninė jungtis,skirtingai nuo kovalentinės,neturi tam tikros krypties. Jonų jėgos laukai erdvėje pasiskirstę vienodai. Jonai kaip ir atomai, yra rutulio formos ir elektrostatinės traukos jėgos vienodai pasiskirsčiusios, todėl joninė jungtis bekryptė. Be to, ji yra neįsotinta. Joninių medžiagų kristalinę būseną įrodo ir jų energija, nes, jonams jungiantis į kristalą, išsiskiria daugiau šilumos, negu jungiantis į molekules. Dėl to joniniai kristalai patvaresni už jonines molekules. Kovalentinė jungtis. Tokia jungtis yra universalaus tipo jungtis. Ji būdinga daugeliui neorganinių ir visiems organiniams junginiams. Šią jungtį pirmasis pradėjo aiškinti Dž. Liujis (1916 m.).Svarbiausios kovalentinės jungties savybės yra šios: 1)jungties prisotinamumas. Šią savybę nusako valentingumo sąvoka.Tai cheminio elemento atomo geba sudaryti tik tam tikrą cheminių jungčių skaičių .Valentingumas-tai skaičius elektroninių orbitalių ,galinčių sudaryti chemines jungtis.Deguonies atomo išoriniame energijos lygmenyje yra du nesuporuoti elektronai,todėl jie gali sudaryti tik dvi kovalentines jungtis:

2pav.

Azoto atomas gali sudaryti 3 ,4 arba 5 kovalentines jungtis:

3 pav.

2)Kryptingumas.Pagal debesų persidengimo kryptį ir jų simetriškumą cheminės jungtys skirstomos į sigma ,pi ir delta jungtis. Elektronų debesys esti įvairaus pavidalo,todėl jie gali persidengti labai įvairiai.

4pav.

3)Poliškumas. Jungtys būna polinės ir nepolinės. Nepolinės jungtys susidaro tarp vienodo arba labai panašaus neigiamo elektringumo atomų,pvz.: H2 ,Cl2, CH4 molekulių.
Kovalentinę jungtį sudaro dviem atomams bendra (kovalentinė) viena, dvi ar trys elektronų poros. Šią jungtį sudaro tik nesuporuoti valentiniai elektronai. Nesuporuotų elektronų skaičius padidėja, atomus sužadinus (suteikus energijos). Energija suteikiama arba kartais jos užtenka iš cheminių reakcijų.
Atomus galima sužadinti tik tuo atveju, kai tame pačiame energijos lygmenyje esama tuščių orbitalių.
Elektronų poras sudaro tik priešingų sukinių elektronai. Tai įrodė V. Heitleris ir F. Londonas 1927 m., apskaičiavę iš Šrėdingerio lygties vandenilio atomų energiją, kai jų sukiniai priešingi ir vienodi.
Kovalentinė jungtis yra įsotinta, nes du priešingų sukininių elektronai sudaro tik vieną porą.
Kovalentinė jungtis aiškinama kvantine mechanika pagrįstais metodais: valentinių jungčių molekulinių orbitalių. Kiekvienas jų geriau paaiškina tai vienas, tai kitas molekulių savybes.
Donorinė – akceptorinė jungtis yra atskirais kovalentinės jungties atvejis. Ji būdinga daugeliui junginių (SO2, H2SO4, HNO3, N2O, Cl2, CO ir kt.) ir ypač kompleksiniams junginiams. Tokia jungtis susidaro kai,vienas atomas turi laisvą elektronų porą, o kitas ¾ tuščią orbitalę. Atomas, turintis laisvą elektronų porą, vadinamas donoru, o atomas turintis tuščią orbitalę, ¾ akceptoriumi.
Metališkoji jungtis. Metališkųjų savybių turi 80% visų elementų. Tokie yra visi s (išskyrus vandenilį ir helį ), d, f elementai ir dalis p elementų; jiems būdinga nedidelė jonizacijos energija. Metališkosios jungties savitumas yra tas, kad metalų atomas turėdamas nedaug valentinių elektronų (1…3), susijungia su dideliu skaičiumi (8 arba 12) kitų atomų.Todėl metališkoji jungtis yra nelokalizuota, ji neturi krypties ir neįsotinta.
Metališkosios jungties susidarymas aiškinamas kvantine mechanika pagrįsta juostine kietojo kūno teorija, kartu taikant molekulinių orbitalių metodą. Pagal jį, suartėjus dviem atomams tokiu atstumu, kuriam esant gali atsirasti jungtis, susidaro dvi molekulės orbitalės ¾ jungiančioji (jos energija mažesnė) ir skiriančioji (energija didesnė negu atominių). Energijos diagramoje sudaro dvi atskiras linijas. Metalai sudaro kristalines gardeles. Jų mazguose yra metalo jonai ir atomai, o tarp jų laisvai juda elektronai.
Jungtis dėl van der Valso traukos jėgų. Kai kurių kietų ir skystų medžiagų molekulės (pvz., suskystintų inertinių dujų, H2, N2, O2 ir t.t, daugelio organinių junginių) yra susijusios van der Valso traukos jėgomis. Šias jėgas atrado van der Valsas 1873 m. Jos yra silpniausios iš visų traukos jėgos (2…10 kartų silpnesnės už kovalentinę jungtį), bet pakankamai stiprios, kad medžiaga išsilaikytų skysta ar kieta. Van der Valso traukos jėgos pasireiškia tarp molekulių esančių gana toli viena no kitos (atstumas didesnis už molekulių dydį), ir labai silpnėja didėjant šiam atstumui. Van der Valso traukos jėgos yra elektrostatinės ir nekryptingos. Jos būna trijų rūšių:

  • Van der Valso traukos jėgos tarp polinių molekulių. Tokios molekulės, veikdamos viena kitą , orientuojasi ir susijungia priešingų krūvių galais.
  • Van der Valso traukos jėgos tarp polinių ir nepolinių molekulių. Polinės molekulės poliarizuoja nepolines, šios tampa laikinaisiais dipoliais ir susijungia.(Nuo temperatūros nepriklauso).
  • Labiausiai paplitusios dispersinės jėgos. Jos sieja nepolines molekules: inertinių dujų, H2, Cl2, CH4 ir kt. Šių jėgų atsiradimas aiškinamas taip: elektronų debesies tankis nuolat kinta, be to, švytuoja ir atomų branduolys, todėl atstumas tarp teigiamų ir neigiamų krūvių centrų atome nuolat kinta. Tam tikru labai trumpu laiko momentu atstumas tarp šių krūvių centrų esti didžiausias, ir atomai virsta laikinaisiais dipoliais.

Skystuose medžiagose gali veikti arba vienos rūšies van der Valso trakos jėgos, arba visos.
Vandenilinė jungtis taip pat yra elektrostatinė. Ji stipresnė už jungtį dėl van der Valso traukos jėgų ir silpnesnė už kovalentinę. Vandenilinė jungtis atsiranda tarp junginių molekulių, sudarytų iš vandenilio ir didelio neigiamojo elektringumo elementų ¾ fluoro, deguonies, azoto (tarp HF, H2O, NH3 molekulių). Tarp vienos molekulės vandenilio atomo ir kitos molekulės fluoro, deguonies arba azoto atomo atsiranda papildoma jungtis, vadinama vandeniline jungtimi. Tokia jungtis turi kryptį. Ji susidaro susinėrus vandenilio atomo tuščiai orbitalei (dėl elektronų poros poslinkio jis yra beveik grynas protonas) su fluoro ir kt. elementų atomų hibridinėmis orbitalėmis, kurios turi laisvų elektronų porų ir yra tam tikros krypties. Vandenilinė jungtis yra donorinė-akceptorinė. Molekulių jungimasis vandeniline jungtimi vadinamas asociacija.
Vandenilinė jungtis ¾ labai paplitusi jungtis. Ja jungiasi daugelis organinių junginių molekulių, ypač stambe molekulinių junginių. Kartais vandenilinė jungtis susidaro pačiose organinių junginių molekulėse, dažnai ¾ tarp tirpinamos medžiagos ir tirpiklio molekulių.

Share on Facebook

Hey.lt - Nemokamas lankytoj� skaitliukas