Ejemplos de compuestos de enlaces químicos metálicos. Enlace químico metálico. Lecciones completas - Hipermercado del conocimiento. Preguntas y tareas

Conexión metálica. Propiedades del enlace metálico.

Un enlace metálico es un enlace químico causado por la presencia de electrones relativamente libres. Característica tanto de los metales puros como de sus aleaciones y compuestos intermetálicos.

Mecanismo de enlace metálico

Los iones metálicos positivos se encuentran en todos los nodos de la red cristalina. Entre ellos, los electrones de valencia se mueven aleatoriamente, como moléculas de gas, que se desprenden de los átomos durante la formación de iones. Estos electrones actúan como cemento, manteniendo unidos los iones positivos; de lo contrario, la red se desintegraría bajo la influencia de fuerzas repulsivas entre los iones. Al mismo tiempo, los electrones están retenidos por iones dentro de la red cristalina y no pueden salir de ella. Las fuerzas de acoplamiento no están localizadas ni dirigidas. Por este motivo, en la mayoría de los casos aparecen números de coordinación elevados (por ejemplo, 12 u 8). Cuando dos átomos de metal se acercan, los orbitales de sus capas exteriores se superponen para formar orbitales moleculares. Si se acerca un tercer átomo, su orbital se superpone con los orbitales de los dos primeros átomos, lo que da como resultado otro orbital molecular. Cuando hay muchos átomos, surge una gran cantidad de orbitales moleculares tridimensionales que se extienden en todas direcciones. Debido a la superposición de múltiples orbitales, los electrones de valencia de cada átomo están influenciados por muchos átomos.

Redes cristalinas características.

La mayoría de los metales forman una de las siguientes redes altamente simétricas con empaquetamiento cercano de átomos: cúbica centrada en el cuerpo, cúbica centrada en las caras y hexagonal.

En una red cúbica centrada en el cuerpo (bcc), los átomos están ubicados en los vértices del cubo y un átomo está en el centro del volumen del cubo. Los metales tienen una red cúbica centrada en el cuerpo: Pb, K, Na, Li, β-Ti, β-Zr, Ta, W, V, α-Fe, Cr, Nb, Ba, etc.

En una red cúbica centrada en las caras (fcc), los átomos están ubicados en los vértices del cubo y en el centro de cada cara. Los metales de este tipo tienen una red: α-Ca, Ce, α-Sr, Pb, Ni, Ag, Au, Pd, Pt, Rh, γ-Fe, Cu, α-Co, etc.

En una red hexagonal, los átomos están ubicados en los vértices y el centro de las bases hexagonales del prisma, y ​​tres átomos están ubicados en el plano medio del prisma. Los metales tienen este empaquetamiento de átomos: Mg, α-Ti, Cd, Re, Os, Ru, Zn, β-Co, Be, β-Ca, etc.

Otras propiedades

Los electrones que se mueven libremente provocan una alta conductividad eléctrica y térmica. Las sustancias que tienen un enlace metálico a menudo combinan resistencia con plasticidad, ya que cuando los átomos se desplazan entre sí, los enlaces no se rompen. Otra propiedad importante es la aromaticidad metálica.

Los metales conducen bien el calor y la electricidad, son lo suficientemente fuertes y pueden deformarse sin destruirse. Algunos metales son maleables (se pueden forjar), otros son maleables (se puede extraer alambre de ellos). Estas propiedades únicas se explican por un tipo especial de enlace químico que conecta los átomos metálicos entre sí: un enlace metálico.

Los metales en estado sólido existen en forma de cristales de iones positivos, como si “flotaran” en un mar de electrones que se mueven libremente entre ellos.

El enlace metálico explica las propiedades de los metales, en particular su resistencia. Bajo la influencia de una fuerza deformante, una red metálica puede cambiar de forma sin agrietarse, a diferencia de los cristales iónicos.

La alta conductividad térmica de los metales se explica por el hecho de que si una pieza de metal se calienta por un lado, la energía cinética de los electrones aumentará. Este aumento de energía se extenderá en el “mar de electrones” por toda la muestra a gran velocidad.

También queda clara la conductividad eléctrica de los metales. Si se aplica una diferencia de potencial a los extremos de una muestra de metal, la nube de electrones deslocalizados se desplazará en la dirección del potencial positivo: este flujo de electrones que se mueven en una dirección representa la conocida corriente eléctrica.

Conexión metálica. Propiedades del enlace metálico. - concepto y tipos. Clasificación y características de la categoría "Enlace metálico. Propiedades del enlace metálico". 2017, 2018.

Todos los elementos químicos actualmente conocidos ubicados en la tabla periódica se dividen en dos grandes grupos: metales y no metales. Para que no se conviertan simplemente en elementos, sino en compuestos, sustancias químicas y puedan interactuar entre sí, deben existir en forma de sustancias simples y complejas.

Es por eso que algunos electrones intentan aceptar, mientras que otros intentan ceder. Al reponerse unos a otros de esta manera, los elementos forman diversas moléculas químicas. ¿Pero qué los mantiene unidos? ¿Por qué existen sustancias tan potentes que ni siquiera los instrumentos más serios pueden destruirse? Otros, por el contrario, quedan destruidos al menor impacto. Todo esto se explica por la formación de varios tipos de enlaces químicos entre átomos en las moléculas, la formación de una red cristalina de una determinada estructura.

Tipos de enlaces químicos en compuestos.

En total, existen 4 tipos principales de enlaces químicos.

1. Covalente no polar. Se forma entre dos no metales idénticos debido al intercambio de electrones, la formación de pares de electrones comunes. En su formación participan partículas de valencia no apareadas. Ejemplos: halógenos, oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, azufre, fósforo.
2. Polar covalente. Formado entre dos no metales diferentes o entre un metal con propiedades muy débiles y un no metal con electronegatividad débil. También se basa en pares de electrones comunes y en la atracción de ellos hacia sí mismo por parte del átomo cuya afinidad electrónica es mayor. Ejemplos: NH 3, SiC, P 2 O 5 y otros.
3. Enlace de hidrógeno. El más inestable y débil, se forma entre un átomo altamente electronegativo de una molécula y un átomo positivo de otra. En la mayoría de los casos, esto sucede cuando se disuelven sustancias en agua (alcohol, amoníaco, etc.). Gracias a esta conexión pueden existir macromoléculas de proteínas, ácidos nucleicos, carbohidratos complejos, etc.
4. Enlace iónico. Se forma debido a las fuerzas de atracción electrostática de iones metálicos y no metálicos con carga diferente. Cuanto más fuerte es la diferencia en este indicador, más claramente se expresa la naturaleza iónica de la interacción. Ejemplos de compuestos: sales binarias, compuestos complejos: bases, sales.
5. Un enlace metálico, cuyo mecanismo de formación, así como sus propiedades, se analizarán más adelante. Se forma en metales y sus aleaciones de diversos tipos.

Existe la unidad de un enlace químico. Simplemente dice que es imposible considerar cada enlace químico como un estándar. Todos ellos son simplemente unidades designadas convencionalmente. Después de todo, todas las interacciones se basan en un único principio: la interacción electrón-estática. Por lo tanto, los enlaces iónicos, metálicos, covalentes y de hidrógeno tienen la misma naturaleza química y son sólo casos límite entre sí.

Metales y sus propiedades físicas.

Los metales se encuentran en la inmensa mayoría de todos los elementos químicos. Esto se debe a sus propiedades especiales. Una parte importante de ellos fueron obtenidos por el hombre mediante reacciones nucleares en condiciones de laboratorio, son radiactivos y tienen una vida media corta.

Sin embargo, la mayoría son elementos naturales que forman rocas y minerales enteros y forman parte de los compuestos más importantes. De ellos la gente aprendió a fundir aleaciones y a fabricar muchos productos hermosos e importantes. Se trata de cobre, hierro, aluminio, plata, oro, cromo, manganeso, níquel, zinc, plomo y muchos otros.

Para todos los metales se pueden identificar propiedades físicas comunes, que se explican por la formación de un enlace metálico. ¿Cuáles son estas propiedades?

1. Maleabilidad y ductilidad. Se sabe que muchos metales se pueden laminar incluso hasta obtener el estado de lámina (oro, aluminio). Otros producen alambre, láminas de metal flexibles y productos que pueden deformarse durante un impacto físico, pero que recuperan su forma inmediatamente después de que cesa. Son estas cualidades de los metales las que se llaman maleabilidad y ductilidad. El motivo de esta característica es el tipo de conexión metálica. Los iones y electrones en el cristal se deslizan entre sí sin romperse, lo que permite mantener la integridad de toda la estructura.
2. Brillo metálico. También se explica el enlace metálico, el mecanismo de formación, sus características y rasgos. Por tanto, no todas las partículas son capaces de absorber o reflejar ondas de luz de la misma longitud de onda. Los átomos de la mayoría de los metales reflejan rayos de onda corta y adquieren casi el mismo color plateado, blanco y azul pálido. Las excepciones son el cobre y el oro, sus colores son rojo-rojo y amarillo, respectivamente. Son capaces de reflejar radiación de longitud de onda más larga.
3. Conductividad térmica y eléctrica. Estas propiedades también se explican por la estructura de la red cristalina y por el hecho de que durante su formación se realiza un enlace de tipo metálico. Debido al "gas de electrones" que se mueve dentro del cristal, la corriente eléctrica y el calor se distribuyen instantánea y uniformemente entre todos los átomos e iones y se conducen a través del metal.
4. Estado sólido de agregación en condiciones normales. La única excepción aquí es el mercurio. Todos los demás metales son necesariamente compuestos sólidos y fuertes, al igual que sus aleaciones. Esto también es el resultado de la presencia de enlaces metálicos en los metales. El mecanismo de formación de este tipo de unión de partículas confirma plenamente estas propiedades.

Éstas son las principales características físicas de los metales, que se explican y determinan precisamente por el esquema de formación de un enlace metálico. Este método de conectar átomos es relevante específicamente para elementos metálicos y sus aleaciones. Es decir, para ellos en estado sólido y líquido.

Enlace químico tipo metal

¿Cuál es su peculiaridad? La cuestión es que dicho enlace no se forma debido a iones con cargas diferentes y su atracción electrostática, ni debido a la diferencia de electronegatividad y la presencia de pares de electrones libres. Es decir, los enlaces iónicos, metálicos y covalentes tienen naturalezas y características distintivas de las partículas unidas ligeramente diferentes.

Todos los metales tienen las siguientes características:

• una pequeña cantidad de electrones por (salvo algunas excepciones, que pueden tener 6, 7 y 8);
• gran radio atómico;
• Baja energía de ionización.

Todo esto contribuye a la fácil separación de los electrones externos no apareados del núcleo. Además, el átomo tiene muchos orbitales libres. El diagrama de formación de un enlace metálico mostrará con precisión la superposición de numerosas células orbitales de diferentes átomos, que como resultado forman un espacio intracristalino común. Desde cada átomo se alimentan electrones, que comienzan a vagar libremente a través de diferentes partes de la red. Periódicamente, cada uno de ellos se une a un ion en un sitio del cristal y lo convierte en un átomo, luego se desprende nuevamente para formar un ion.

Por tanto, un enlace metálico es el enlace entre átomos, iones y electrones libres en un cristal metálico común. Una nube de electrones que se mueve libremente dentro de una estructura se llama "gas de electrones". Esto es lo que explica la mayoría de los metales y sus aleaciones.

¿Cómo se realiza exactamente un enlace químico metálico? Se pueden dar varios ejemplos. Intentemos verlo en un trozo de litio. Incluso si lo tomamos del tamaño de un guisante, habrá miles de átomos. Imaginemos entonces que cada uno de estos miles de átomos cede su único electrón de valencia al espacio cristalino común. Al mismo tiempo, conociendo la estructura electrónica de un elemento determinado, se puede ver el número de orbitales vacíos. El litio tendrá 3 de ellos (orbitales p del segundo nivel de energía). Tres por cada átomo entre decenas de miles: este es el espacio común dentro del cristal en el que el "gas de electrones" se mueve libremente.

Una sustancia con un enlace metálico siempre es fuerte. Después de todo, el gas de electrones no permite que el cristal colapse, solo desplaza las capas y las restaura inmediatamente. Brilla, tiene cierta densidad (la mayoría de las veces alta), fusibilidad, maleabilidad y plasticidad.

¿Dónde más se venden adhesivos metálicos? Ejemplos de sustancias:

• metales en forma de estructuras simples;
• todas las aleaciones metálicas entre sí;
• todos los metales y sus aleaciones en estado líquido y sólido.

¡Hay simplemente una cantidad increíble de ejemplos específicos, ya que hay más de 80 metales en la tabla periódica!

Enlace metálico: mecanismo de formación.

Si lo consideramos en términos generales, ya hemos resumido los puntos principales anteriormente. La presencia de electrones libres y de electrones que se desprenden fácilmente del núcleo debido a la baja energía de ionización son las principales condiciones para la formación de este tipo de enlaces. Así, resulta que se realiza entre las siguientes partículas:

• átomos en los sitios de la red cristalina;
• electrones libres que eran electrones de valencia en el metal;
• iones en los sitios de la red cristalina.

El resultado es una unión metálica. El mecanismo de formación se expresa generalmente mediante la siguiente notación: Me 0 - e - ↔ Me n+. Del diagrama se desprende claramente qué partículas están presentes en el cristal metálico.

Los propios cristales pueden tener diferentes formas. Depende de la sustancia concreta con la que estemos tratando.

Tipos de cristales metálicos

Esta estructura de un metal o su aleación se caracteriza por un empaquetamiento muy denso de partículas. Lo proporcionan los iones en los nodos cristalinos. Las propias celosías pueden tener diferentes formas geométricas en el espacio.

1. Red cúbica centrada en el cuerpo: metales alcalinos.
2. Estructura compacta hexagonal: todas las tierras alcalinas excepto bario.
3. Cúbico centrado en las caras: aluminio, cobre, zinc y muchos metales de transición.
4. Mercurio tiene una estructura romboédrica.
5. Tetragonal - indio.

Cuanto más bajo se ubica en el sistema periódico, más complejo es su empaquetamiento y organización espacial del cristal. En este caso, el enlace químico metálico, del que se pueden dar ejemplos para cada metal existente, es decisivo en la construcción del cristal. Las aleaciones tienen organizaciones muy diversas en el espacio, algunas de las cuales aún no han sido completamente estudiadas.

Características de comunicación: no direccional.

Los enlaces covalentes y metálicos tienen una característica distintiva muy pronunciada. A diferencia del primero, el enlace metálico no es direccional. ¿Qué significa? Es decir, la nube de electrones dentro del cristal se mueve con total libertad dentro de sus límites en diferentes direcciones, cada electrón es capaz de unirse a absolutamente cualquier ion en los nodos de la estructura. Es decir, la interacción se realiza en diferentes direcciones. De ahí que digan que el enlace metálico no es direccional.

El mecanismo del enlace covalente implica la formación de pares de electrones compartidos, es decir, nubes de átomos superpuestos. Además, ocurre estrictamente a lo largo de una determinada línea que conecta sus centros. Por tanto, hablan de la dirección de dicha conexión.

Saturabilidad

Esta característica refleja la capacidad de los átomos de tener interacción limitada o ilimitada con otros. Por tanto, los enlaces covalentes y metálicos vuelven a ser opuestos según este indicador.

El primero es saturable. Los átomos que participan en su formación tienen un número estrictamente definido de electrones externos de valencia, que participan directamente en la formación del compuesto. No tendrá más electrones de los que tiene. Por tanto, el número de enlaces formados está limitado por la valencia. De ahí la saturación de la conexión. Debido a esta característica, la mayoría de los compuestos tienen una composición química constante.

Los enlaces metálicos y de hidrógeno, por el contrario, son insaturados. Esto se debe a la presencia de numerosos electrones y orbitales libres dentro del cristal. Los iones también desempeñan un papel en los sitios de la red cristalina, cada uno de los cuales puede convertirse en un átomo y nuevamente en un ion en cualquier momento.

Otra característica del enlace metálico es la deslocalización de la nube electrónica interna. Se manifiesta en la capacidad de un pequeño número de electrones compartidos para unir muchos núcleos atómicos de metales. Es decir, la densidad está, por así decirlo, deslocalizada, distribuida uniformemente entre todas las partes del cristal.

Ejemplos de formación de enlaces en metales.

Veamos algunas opciones específicas que ilustran cómo se forma un enlace metálico. Ejemplos de sustancias son:

• zinc;
• aluminio;
• potasio;
• cromo.

Formación de un enlace metálico entre átomos de zinc: Zn 0 - 2e - ↔ Zn 2+. El átomo de zinc tiene cuatro niveles de energía. Según su estructura electrónica, tiene 15 orbitales libres: 3 en orbitales p, 5 en 4 d y 7 en 4f. La estructura electrónica es la siguiente: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 0 4d 0 4f 0, un total de 30 electrones en el átomo. Es decir, dos partículas negativas de valencia libre pueden moverse dentro de 15 orbitales espaciosos y desocupados. Y lo mismo ocurre con cada átomo. El resultado es un enorme espacio común que consta de orbitales vacíos y una pequeña cantidad de electrones que unen toda la estructura.

Enlace metálico entre átomos de aluminio: AL 0 - e - ↔ AL 3+. Los trece electrones de un átomo de aluminio se encuentran en tres niveles de energía, que claramente tienen en abundancia. Estructura electrónica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 3d 0 . Orbitales libres - 7 piezas. Obviamente, la nube de electrones será pequeña en comparación con el espacio libre interno total del cristal.

Unión de metal cromado. Este elemento es especial en su estructura electrónica. De hecho, para estabilizar el sistema, el electrón cae del orbital 4s al orbital 3d: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 5 4p 0 4d 0 4f 0 . En total hay 24 electrones, de los cuales seis son electrones de valencia. Son ellos quienes entran al espacio electrónico común para formar un enlace químico. Hay 15 orbitales libres, lo que sigue siendo mucho más de lo necesario para llenar. Por lo tanto, el cromo también es un ejemplo típico de metal con un enlace correspondiente en la molécula.

Uno de los metales más activos que reacciona con el fuego incluso con agua corriente es el potasio. ¿Qué explica estas propiedades? Nuevamente, en muchos sentidos: mediante una conexión de tipo metálico. Este elemento tiene sólo 19 electrones, pero se ubican en 4 niveles de energía. Es decir, en 30 orbitales de distintos subniveles. Estructura electrónica: 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 1 3d 0 4p 0 4d 0 4f 0 . Sólo dos con muy baja energía de ionización. Se separan libremente y entran en el espacio electrónico común. Hay 22 orbitales de movimiento por átomo, es decir, un espacio libre muy grande para el "gas de electrones".

Similitudes y diferencias con otro tipo de conexiones.

En general, este tema ya se ha discutido anteriormente. Sólo se puede generalizar y sacar una conclusión. Las principales características de los cristales metálicos que los distinguen de todos los demás tipos de conexiones son:

• varios tipos de partículas que participan en el proceso de unión (átomos, iones o átomo-iones, electrones);
• Diferentes estructuras geométricas espaciales de cristales.

Los enlaces metálicos tienen en común con el hidrógeno y los enlaces iónicos la insaturación y la no direccionalidad. Con polar covalente: fuerte atracción electrostática entre partículas. Por separado de los iónicos, un tipo de partículas en los nodos de la red cristalina (iones). Con átomos covalentes no polares en los nodos del cristal.

Tipos de enlaces en metales de diferentes estados de agregación.

Como señalamos anteriormente, un enlace químico metálico, cuyos ejemplos se dan en el artículo, se forma en dos estados de agregación de metales y sus aleaciones: sólido y líquido.

Surge la pregunta: ¿qué tipo de enlace hay en los vapores metálicos? Respuesta: covalente polar y no polar. Como ocurre con todos los compuestos que se encuentran en forma de gas. Es decir, cuando el metal se calienta durante mucho tiempo y se transfiere del estado sólido al líquido, los enlaces no se rompen y se conserva la estructura cristalina. Sin embargo, cuando se trata de pasar el líquido a estado de vapor, el cristal se destruye y el enlace metálico se convierte en covalente.

La lección cubrirá varios tipos de enlaces químicos: metálicos, de hidrógeno y de van der Waals, y también aprenderá cómo las propiedades físicas y químicas dependen de los diferentes tipos de enlaces químicos en una sustancia.

Tema: Tipos de enlaces químicos.

Lección: Enlaces químicos de metal e hidrógeno

Conexión metálica es un tipo de enlace en los metales y sus aleaciones entre átomos o iones metálicos y electrones relativamente libres (gas de electrones) en la red cristalina.

Los metales son elementos químicos con baja electronegatividad, por lo que ceden fácilmente sus electrones de valencia. Si hay un no metal al lado de un elemento metálico, entonces los electrones del átomo metálico van al no metal. Este tipo de conexión se llama iónico(Figura 1).

Arroz. 1. Educación

Cuando sustancias simples metales o su aleaciones, la situación está cambiando.

Cuando se forman moléculas, los orbitales electrónicos de los metales no permanecen sin cambios. Interactúan entre sí, formando un nuevo orbital molecular. Dependiendo de la composición y estructura del compuesto, los orbitales moleculares pueden estar cerca de la totalidad de los orbitales atómicos o significativamente diferentes de ellos. Cuando los orbitales electrónicos de los átomos metálicos interactúan, se forman orbitales moleculares. De modo que los electrones de valencia del átomo metálico puedan moverse libremente a través de estos orbitales moleculares. No se produce una separación completa de carga, es decir metal- Esto no es una colección de cationes y electrones flotando. Pero ésta no es una colección de átomos que a veces se transforman en una forma catiónica y transfieren su electrón a otro catión. La situación real es una combinación de estas dos opciones extremas.

Arroz. 2

La esencia de la formación de enlaces metálicos. consiste en de la siguiente manera: los átomos de metal donan electrones externos y algunos de ellos se convierten en iones cargados positivamente. Arrancado de los átomos electrones moverse con relativa libertad entre países emergentes positivoiones de metal. Entre estas partículas surge un enlace metálico, es decir, los electrones parecen cementar los iones positivos en la red metálica (Fig. 2).

La presencia de un enlace metálico determina las propiedades físicas de los metales:

Alta ductilidad

Conductividad térmica y eléctrica.

Brillo metalico

El plastico - esta es la capacidad de un material para deformarse fácilmente bajo carga mecánica. Un enlace metálico se realiza entre todos los átomos del metal simultáneamente, por lo tanto, cuando un metal se somete a una acción mecánica, los enlaces específicos no se rompen, solo cambia la posición del átomo. Los átomos de metal, no conectados entre sí por enlaces rígidos, pueden, por así decirlo, deslizarse a lo largo de una capa de gas de electrones, como sucede cuando un vaso se desliza sobre otro con una capa de agua entre ellos. Gracias a esto, los metales se pueden deformar fácilmente o enrollar en láminas finas. Los metales más dúctiles son el oro puro, la plata y el cobre. Todos estos metales se encuentran en la naturaleza en forma nativa en diversos grados de pureza. Arroz. 3.

Arroz. 3. Metales que se encuentran en la naturaleza en forma nativa.

Con ellos se elaboran diversas joyas, especialmente oro. Debido a su asombrosa plasticidad, el oro se utiliza en la decoración de palacios. Puede extender papel de aluminio hasta un grosor de solo 3. 10-3 mm. Se llama pan de oro y se aplica sobre yeso, molduras u otros objetos.

Conductividad térmica y eléctrica. . El cobre, la plata, el oro y el aluminio son los mejores conductores de la electricidad. Pero como el oro y la plata son metales caros, se utilizan cobre y aluminio más baratos para fabricar cables. Los peores conductores eléctricos son el manganeso, el plomo, el mercurio y el tungsteno. El tungsteno tiene una resistencia eléctrica tan alta que cuando una corriente eléctrica lo atraviesa, comienza a brillar. Esta propiedad se utiliza en la fabricación de lámparas incandescentes.

Temperatura corporal es una medida de la energía de sus átomos o moléculas constituyentes. El gas de electrones de un metal puede transferir el exceso de energía con bastante rapidez de un ion o átomo a otro. La temperatura del metal se iguala rápidamente en todo el volumen, incluso si el calentamiento se produce en un lado. Esto se observa, por ejemplo, si se sumerge una cuchara de metal en té.

Brillo metálico. El brillo es la capacidad de un cuerpo para reflejar los rayos de luz. La plata, el aluminio y el paladio tienen una alta reflectividad de la luz. Por tanto, son estos metales los que se aplican en una fina capa sobre la superficie del vidrio en la fabricación de faros, focos y espejos.

Enlace de hidrógeno

Consideremos las temperaturas de ebullición y fusión de los compuestos de hidrógeno de los calcógenos: oxígeno, azufre, selenio y telurio. Arroz. 4.

Arroz. 4

Si extrapolamos mentalmente los puntos de ebullición y fusión directos de los compuestos de hidrógeno de azufre, selenio y telurio, veremos que el punto de fusión del agua debe ser de aproximadamente -100 0 C, y el punto de ebullición, de aproximadamente -80 0 C. Esto sucede porque hay una brecha entre la interacción de las moléculas de agua - enlace de hidrógeno, cual une moléculas de agua a la asociación . Se requiere energía adicional para destruir a estos asociados.

Un enlace de hidrógeno se forma entre un átomo de hidrógeno altamente polarizado y con carga muy positiva y otro átomo con muy alta electronegatividad: flúor, oxígeno o nitrógeno. . En la figura 1 se muestran ejemplos de sustancias capaces de formar enlaces de hidrógeno. 5.

Arroz. 5

Considere la formación de enlaces de hidrógeno. entre moléculas de agua. Un enlace de hidrógeno está representado por tres puntos. La aparición de un enlace de hidrógeno se debe a la característica única del átomo de hidrógeno. Dado que el átomo de hidrógeno contiene solo un electrón, cuando otro átomo separa un par de electrones común, queda expuesto el núcleo del átomo de hidrógeno, cuya carga positiva actúa sobre los elementos electronegativos de las moléculas de las sustancias.

Comparemos las propiedades. alcohol etílico y éter dimetílico. De la estructura de estas sustancias se deduce que el alcohol etílico puede formar enlaces de hidrógeno intermoleculares. Esto se debe a la presencia de un grupo hidroxo. El dimetiléter no puede formar enlaces de hidrógeno intermoleculares.

Comparemos sus propiedades en la Tabla 1.

Mesa 1

El punto de ebullición, pf, la solubilidad en agua es mayor para el alcohol etílico. Este es un patrón general para sustancias cuyas moléculas forman enlaces de hidrógeno. Estas sustancias se caracterizan por un mayor punto de ebullición, temperatura de fusión, solubilidad en agua y menor volatilidad.

Propiedades físicas Los compuestos también dependen del peso molecular de la sustancia. Por lo tanto, es legítimo comparar las propiedades físicas de sustancias con enlaces de hidrógeno solo para sustancias con masas moleculares similares.

Energía uno enlace de hidrógeno aproximadamente 10 veces menos energía de enlace covalente. Si las moléculas orgánicas de composición compleja tienen varios grupos funcionales capaces de formar enlaces de hidrógeno, entonces en ellas se pueden formar enlaces de hidrógeno intramoleculares (proteínas, ADN, aminoácidos, ortonitrofenol, etc.). Debido a los enlaces de hidrógeno, se forma la estructura secundaria de las proteínas, la doble hélice del ADN.

Conexión de Van der Waals.

Recordemos los gases nobles. Aún no se han obtenido compuestos de helio. No es capaz de formar enlaces químicos ordinarios.

A temperaturas muy bajas se puede obtener helio líquido e incluso sólido. En estado líquido, los átomos de helio se mantienen unidos por fuerzas de atracción electrostática. Existen tres variantes de estos poderes:

·fuerzas de orientación. Esta es la interacción entre dos dipolos (HCl)

· atracción inductiva. Esta es la atracción entre un dipolo y una molécula apolar.

· atracción de dispersión. Esta es la interacción entre dos moléculas no polares (He). Ocurre debido al movimiento desigual de los electrones alrededor del núcleo.

Resumiendo la lección

La lección cubre tres tipos de enlaces químicos: metálicos, de hidrógeno y de van der Waals. Se explicó la dependencia de las propiedades físicas y químicas de los diferentes tipos de enlaces químicos de una sustancia.

Bibliografía

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Tarea

1. No. 2, 4, 6 (pág. 41) Rudzitis G.E. Química. Fundamentos de química general. 11º grado: libro de texto para instituciones de educación general: nivel básico / G.E. Rudzitis, F.G. Feldman. - 14ª ed. - M.: Educación, 2012.

2. ¿Por qué se utiliza el tungsteno para fabricar filamentos de lámparas incandescentes?

3. ¿Qué explica la ausencia de enlaces de hidrógeno en las moléculas de aldehído?

Como ya se indicó en el punto 4.2.2.1, conexión metálica- conexión electrónica de núcleos atómicos con localización mínima de electrones compartidos tanto en núcleos individuales (a diferencia de un enlace iónico) como en enlaces individuales (a diferencia de un enlace covalente). El resultado es un enlace químico multicéntrico deficiente en electrones en el que los electrones compartidos (en forma de “gas de electrones”) proporcionan enlace al máximo número posible de núcleos (cationes) que forman la estructura de sustancias metálicas líquidas o sólidas. Por lo tanto, el enlace metálico en su conjunto es no direccional y está saturado; debe considerarse como Caso límite de deslocalización de un enlace covalente. Recordemos que en los metales puros el enlace metálico aparece principalmente homonuclear, es decir. no puede tener un componente iónico. Como resultado, una imagen típica de la distribución de la densidad de electrones en los metales son los núcleos (cationes) esféricamente simétricos en un gas de electrones distribuido uniformemente (figura 5.10).

En consecuencia, la estructura final de compuestos con un tipo de enlace predominantemente metálico está determinada principalmente por el factor estérico y la densidad de empaquetamiento en la red cristalina de estos cationes (alto CN). El método BC no puede interpretar enlaces metálicos. Según MMO, un enlace metálico se caracteriza por una deficiencia de electrones en comparación con un enlace covalente. La aplicación estricta de MMO a uniones y conexiones metálicas conduce a teoria de bandas(modelo electrónico de un metal), según el cual en los átomos incluidos en la red cristalina de un metal, existe una interacción de electrones de valencia casi libres ubicados en órbitas electrónicas externas con el campo periódico (eléctrico) de la red cristalina. Como resultado, los niveles de energía de los electrones se dividen y forman una banda más o menos ancha. Según las estadísticas de Fermi, la banda de energía más alta está poblada por electrones libres hasta su llenado completo, especialmente si los términos de energía de un átomo individual corresponden a dos electrones con espines antiparalelos. Sin embargo, puede llenarse parcialmente, lo que brinda la oportunidad a los electrones de moverse a niveles de energía más altos. Entonces

esta zona se llama zona de conducción. Existen varios tipos básicos de disposición relativa de bandas de energía, correspondientes a un aislante, un metal monovalente, un metal divalente, un semiconductor con conductividad intrínseca, un semiconductor tipo - y un semiconductor de impurezas/tipo b. La relación de bandas de energía también determina el tipo de conductividad de un sólido.

Sin embargo, esta teoría no permite una caracterización cuantitativa de diversos compuestos metálicos y no ha llevado a una solución al problema del origen de las estructuras cristalinas reales de las fases metálicas. N.V. considera la naturaleza específica de los enlaces químicos en metales homonucleares, aleaciones metálicas y heterocompuestos intermetálicos. Ageev)