Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

11 класс (5)

Стандартная теплота образования НСl(г) равна 92,3 кДж/моль, энергии диссоциации Н2 и Сl2 соответственно равны 436 кДж/моль и 242,4 кДж/моль. Что такое энергия химической связи (на примере HCl)? Напишите термохимические уравнения для приведенных в задаче численных данных. Вычислите энергию связи в молекуле HCl.

Необходимо найти энергию связи в молекуле HCl. Энергия связи — это теплота, которая выделяется при образовании 1 моль вещества в газообразном состоянии из атомов.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl(1).

Стандартная теплота образования вещества — это тепловой эффект реакции образования 1 моль вещества из простых веществ, взятых в стандартном состоянии и при стандартных условиях. Следовательно, уравнение химической реакции, тепловой эффект которой равен стандартной теплоте образования HCl(г)

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl(2).

Теплота диссоциации равна тепловому эффекту реакции диссоциации 1 моль газообразного вещества на атомы. Т. е.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl(3),

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl(4).

Чтобы найти тепловой эффект реакции (1) необходимо сложить уравнения (2 — 4) со следующими коэффициентами:

1Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl
–0,5Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl
–0,5Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl
Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Откуда Qx = Есв. = 92,3 – 0,5(–436 – 242,4) = 431,5 (кДж/моль).

Источник

Энергия химической связи

Полезное

Смотреть что такое «Энергия химической связи» в других словарях:

ЭНЕРГИЯ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ — для двухат. молекул энергия удаления атомов на бесконечно большое расстояние друг от друга; для многоат. молекул, радикалов, ионов энергия диссоциации. Суммарная энергия удаления всех атомов многоат. молекулы друг от друга на бесконечно большое… … Физическая энциклопедия

энергия химической связи — [bonding energy] энергия, равная работе, которую необходимо затратить, чтобы разделить молекулу на две части (атомы, группы атомов), удаленные на бесконечно большое расстояние. Энергия химической связи частный случай энергия связи, обычно ее… … Энциклопедический словарь по металлургии

энергия химической связи — cheminio ryšio energija statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Energija, kurios reikia 1 molio medžiagos vieno tipo cheminiams ryšiams suardyti. atitikmenys: angl. chemical bond energy vok. chemische Bindungsenergie, f rus.… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

энергия химической связи — cheminio ryšio energija statusas T sritis chemija apibrėžtis Energija, kurios reikia 1 molio medžiagos vieno tipo cheminiams ryšiams suardyti. atitikmenys: angl. chemical bond energy rus. энергия химической связи … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

энергия химической связи — cheminio ryšio energija statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. chemical bond energy vok. chemische Bindungsenergie, f rus. энергия химической связи, f pranc. énergie de liaison chimique, f … Fizikos terminų žodynas

Энергия разрыва химической связи — Стандартной энергией разрыва химической связи называют изменение энтальпии при химической реакции, в которой происходит разрыв одного моля данной связи. При этом принимается, что исходное вещество и продукты реакции находятся в своих стандартных… … Википедия

ЭНЕРГИЯ СВЯЗИ — энергия связ. системы к. л. ч ц (напр., атома как системы из ядра и эл нов), равная работе, к рую необходимо затратить, чтобы разделить эту систему на составляющие её ч цы и удалить их друг от друга на такое расстояние, на к ром их вз ствием… … Физическая энциклопедия

энергия активации — [activation energy] разность между средней энергией частиц (молекул, радикалов, ионов и др.), вступающих в элементарный акт химической реакции, и средней энергией всех частиц реагирующей системы. Энергия активации разных химических реакций… … Энциклопедический словарь по металлургии

энергия связи — [binding energy; bonding energy] энергия связующей системы каких либо частиц (например, атома), равная работе, которую необходимо затратить, чтобы разложить эту систему на бесконечно удаленные и не взаимодействующие между собой составляющие ее… … Энциклопедический словарь по металлургии

энергия кристаллической решетки — [lattice energy] энергия, равная работе, которую необходимо затратить, чтобы разделить и отделить на бесконечное расстояние частицы, образующие кристаллическую решетку. Энергия кристаллической решетки в значительной степени определяет прочность… … Энциклопедический словарь по металлургии

Источник

Химическая связь

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат (в правом нижнем углу экрана).

Химическая связь и строение вещества

Все системы стремятся к равновесию и к уменьшению свободной энергии — так гласит один из постулатов химической термодинамики. Атомы, взаимодействующие в молекуле вещества, тоже подчиняются этому закону. Они стремятся образовать устойчивую конфигурацию — 8-электронную или 2-электронную внешнюю оболочку. Этот процесс взаимодействия называется химической связью, благодаря ему получаются молекулы и молекулярные соединения.

Химическая связь — это взаимодействие между атомами в молекуле вещества, в ходе которого два электрона (по одному от каждого атома) образуют общую электронную пару либо электрон переходит от одного атома к другому.

Как понятно из определения химической связи, при взаимодействии двух атомов один из них может притянуть к себе внешние электроны другого. Эта способность называется электроотрицательностью (ЭО). Атом с более высокой электроотрицательностью (ЭО) при образовании химической связи с другим атомом может вызвать смещение к себе общей электронной пары.

Механизм образования химической связи

Существует два механизма взаимодействия атомов:

обменный — предполагает выделение по одному внешнему электрону от каждого атома и соединение их в общую пару;

донорно-акцепторный — происходит, когда один атом (донор) выделяет два электрона, а второй атом (акцептор) принимает их на свою свободную орбиталь.

Независимо от механизма химическая связь между атомами сопровождается выделением энергии. Чем выше ЭО атомов, т. е. их способность притягивать электроны, тем сильнее и этот энергетический всплеск.

Энергией связи называют ту энергию, которая выделяется при взаимодействии атомов. Она определяет прочность химической связи и по величине равна усилию, необходимому для ее разрыва.

Также на прочность влияют следующие показатели:

Длина связи — расстояние между ядрами атомов. С уменьшением этого расстояния растет энергия связи и увеличивается ее прочность.

Кратность связи — количество электронных пар, появившихся при взаимодействии атомов. Чем больше это число, тем выше энергия и, соответственно, прочность связи.

На примере химической связи в молекуле водорода посмотрим, как меняется энергия системы при сокращении расстояния между ядрами атомов. По мере сближения ядер электронные орбитали этих атомов начинают перекрывать друг друга, в итоге появляется общая молекулярная орбиталь. Неспаренные электроны через области перекрывания смещаются от одного атома в сторону другого, возникают общие электронные пары. Все это сопровождается нарастающим выделением энергии. Сближение происходит до тех пор, пока силу притяжения не компенсирует сила отталкивания одноименных зарядов.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Основные типы химических связей

Различают четыре вида связей в химии: ковалентную, ионную, металлическую и водородную. Но в чистом виде они встречаются редко, обычно имеет место наложение нескольких типов химических связей. Например, в молекуле фосфата аммония (NH4)3PO4присутствует одновременно ионная связь между ионами и ковалентная связь внутри ионов.

Также отметим, что при образовании кристалла от типа связи между частицами зависит, какой будет кристаллическая решетка. Если это ковалентная связь — образуется атомная решетка, если водородная — молекулярная решетка, а если ионная или металлическая — соответственно, будет ионная или металлическая решетка. Таком образом, влияя на тип кристаллической решетки, химическая связь определяет и физические свойства вещества: твердость, летучесть, температуру плавления и т. д.

Основные характеристики химической связи:

насыщенность — ограничение по количеству образуемых связей из-за конечного числа неспаренных электронов;

полярность — неравномерная электронная плотность между атомами и смещение общей пары электронов к одному из них;

направленность — ориентация связи в пространстве, расположение орбиталей атомов под определенным углом друг к другу.

Ковалентная связь

Как уже говорилось выше, этот тип связи имеет два механизма образования: обменный и донорно-акцепторный. При обменном механизме объединяются в пару свободные электроны двух атомов, а при донорно-акцепторном — пара электронов одного из атомов смещается к другому на его свободную орбиталь.

Ковалентная связь — это процесс взаимодействия между атомами с одинаковыми или близкими радиусами, при котором возникает общая электронная пара. Если эта пара принадлежит в равной мере обоим взаимодействующим атомам — это неполярная связь, а если она смещается к одному из них — это полярная связь.

Как вы помните, сила притяжения электронов определяется электроотрицательностью атома. Если у двух атомов она одинакова, между ними будет неполярная связь, а если один из атомов имеет большую ЭО — к нему сместится общая электронная пара и получится полярная химическая связь.

Ковалентная неполярная связь образуется в молекулах простых веществ, неметаллов с одинаковой ЭО: Cl2, O2, N2, F2 и других.

Посмотрим на схему образования этой химической связи. У атомов водорода есть по одному внешнему электрону, которые и образуют общую пару.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Ковалентная полярная связь характерна для неметаллов с разным уровнем ЭО: HCl, NH3,HBr, H2O, H2S и других.

Посмотрим схему такой связи в молекуле хлороводорода. У водорода имеется один свободный электрон, а у хлора — семь. Таким образом, всего есть два неспаренных электрона, которые соединяются в общую пару. Поскольку в данном случае ЭО выше у хлора, эта пара смещается к нему.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Другой пример — молекула сероводорода H2S. В данном случае мы видим, что каждый атом водорода имеет по одной химической связи, в то время как атом серы — две. Количество связей определяет валентность атома в конкретном соединении, поэтому валентность серы в сероводороде — II.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Число связей, которые могут быть у атома в молекуле вещества, называется валентностью.

Характеристики ковалентной связи:

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Ионная связь

Как понятно из названия, данный тип связи основан на взаимном притяжении ионов с противоположными зарядами. Он возможен между веществами с большой разницей ЭО — металлом и неметаллом. Механизм таков: один из атомов отдает свои электроны другому атому и заряжается положительно. Второй атом принимает электроны на свободную орбиталь и получает отрицательный заряд. В результате этого процесса образуются ионы.

Ионная связь — это такое взаимодействие между атомами в молекуле вещества, итогом которого становится образование и взаимное притяжение ионов.

Разноименно заряженные ионы стремятся друг к другу за счет кулоновского притяжения, которое одинаково направлено во все стороны. Благодаря этому притяжению образуются ионные кристаллы, в решетке которых заряды ионов чередуются. У каждого иона есть определенное количество ближайших соседей — оно называется координационным числом.

Обычно ионная связь появляется между атомами металла и неметалла в таких соединениях, как NaF, CaCl2, BaO, NaCl, MgF2, RbI и других. Ниже схема ионной связи в молекуле хлорида натрия.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Характеристики ионной связи:

не имеет направленности.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Ковалентная и ионная связь в целом похожи, и одну из них можно рассматривать, как крайнее выражение другой. Но все же между ними есть существенная разница. Сравним эти виды химических связей в таблице.

Характеризуется появлением электронных пар, принадлежащих обоим атомам.

Характеризуется появлением и взаимным притяжением ионов.

Общая пара электронов испытывает притяжение со стороны обоих ядер атомов.

Ионы с противоположными зарядами подвержены кулоновскому притяжению.

Имеет направленность и насыщенность.

Ненасыщенна и не имеет направленности.

Количество связей, образуемых атомом, называется валентностью.

Количество ближайших соседей атома называется координационным числом.

Образуется между неметаллами с одинаковой или не сильно отличающейся ЭО.

Образуется между металлами и неметаллами — веществами со значимо разной ЭО.

Металлическая связь

Отличительная особенность металлов в том, что их атомы имеют достаточно большие радиусы и легко отдают свои внешние электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы (катионы). В итоге получается кристаллическая решетка, в узлах которой находятся ионы, а вокруг беспорядочно перемещаются электроны проводимости, образуя «электронное облако» или «электронный газ».

Свободные электроны мигрируют от одного иона к другому, временно соединяясь с ними и снова отрываясь в свободное плавание. Этот механизм по своей природе имеет сходство с ковалентной связью, но взаимодействие происходит не между отдельными атомами, а в веществе.

Металлическая связь — это взаимодействие положительных ионов металлов и отрицательно заряженных электронов, которые являются частью «электронного облака», рассеянного по всему объему вещества.

Наличие такого «электронного облака», которое может прийти в направленное движение, обусловливает электропроводность металлов. Другие их качества — пластичность и ковкость, объясняются тем, что ионы в кристаллической решетке легко смещаются. Поэтому металл при ударном воздействии способен растягиваться, но не разрушаться.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Характеристики металлической связи:

Металлическая связь присуща как простым веществам — таким как Na, Ba, Ag, Cu, так и сложным сплавам — например, AlCr2, CuAl11Fe4, Ca2Cu и другим.

Схема металлической связи:

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

M — металл,

n — число свободных внешних электронов.

К примеру, у железа в чистом виде на внешнем уровне есть два электрона, поэтому его схема металлической связи выглядит так:

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Обобщим все полученные знания. Таблица ниже описывает кратко химические связи и строение вещества.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Водородная связь

Данный тип связи в химии стоит отдельно, поскольку он может быть как внутри молекулы, так и между молекулами. Как правило, у неорганических веществ эта связь происходит между молекулами.

Водородная связь образуется между молекулами, содержащими водород. Точнее, между атомами водорода в этих молекулах и атомами с большей ЭО в других молекулах вещества.

Объясним подробнее механизм этого вида химической связи. Есть молекулы А и В, содержащие водород. При этом в молекуле А есть электроотрицательные атомы, а в молекуле В водород имеет ковалентную полярную связь с другими электроотрицательными атомами. В этом случае между атомом водорода в молекуле В и электроотрицательным атомом в молекуле А образуется водородная связь.

Такое взаимодействие носит донорно-акцепторный характер. Донором электронов в данном случае выступают электроотрицательные элементы, а акцептором — водород.

Графически водородная связь обозначается тремя точками. Ниже приведена схема такого взаимодействия на примере молекул воды.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Характеристики водородной связи:

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Кратко о химических связях

Итак, самое главное. Химической связью называют взаимодействие атомов, причиной которого является стремление системы приобрести устойчивое состояние. Во время взаимодействия свободные внешние электроны атомов объединяются в пары либо внешний электрон одного атома переходит к другому.

Образование химической связи сопровождается выделением энергии. Эта энергия растет с увеличением количества образованных электронных пар и с сокращением расстояния между ядрами атомов.

Основные виды химических связей: ковалентная (полярная и неполярная), ионная, металлическая и водородная. В отличие от всех остальных водородная ближе к молекулярным связям, поскольку может быть как внутри молекулы, так и между разными молекулами.

Как определить тип химической связи:

Ковалентная полярная связь образуется в молекулах неметаллов между атомами со сходной ЭО.

Ковалентная неполярная связь имеет место между атомами с разной ЭО.

Ионная связь ведет к образованию и взаимному притяжению ионов. Она происходит между атомами металла и неметалла.

Металлическая связь бывает только между атомами металлов. Это взаимодействие положительных ионов в кристаллической решетке и свободных отрицательных электронов. Масса рассеянных по всему объему свободных электронов представляет собой «электронное облако».

Водородная связь появляется при условии, что есть атом с высокой ЭО и атом водорода, связанный с другой электроотрицательной частицей ковалентной связью.

Химическая связь и строение молекулы: типом химической связи определяется кристаллическая решетка вещества: ионная, металлическая, атомная или молекулярная.

Определить тип химической связи в 8 классе поможет таблица.

Источник

Что такое соляная кислота: химические и физические свойства

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Химическая связь в молекуле HCl

Химическая связь между атомами хлора и водорода в молекуле HCl является ковалентной полярной связью. Атом водорода несет на себе частичный положительный заряд δ+, атом хлора – частичный отрицательный заряд δ-. Однако в отличие от HF, между молекулами HCl не образуется водородных связей.

Физические и химические свойства соляной кислоты

Соляная кислота – бесцветная, едкая жидкость, «дымящая» на воздухе. Она является сильным электролитом и в водном растворе полностью диссоциирует на ионы хлора и водорода:

В одном литре воды при нулевой температуре растворяется 400 литров хлороводорода.

Для HCl характерны все общие свойства кислот. Она активно взаимодействует с:

1. Основаниями и амфотерными гидроксидами:

HCl+NaOH=NaCl+H2O (реакция нейтрализации),

2. Основными и амфотерными оксидами:

3. Металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода (они вытесняют водород из кислот):

4. Солями, образованными анионами более слабых кислот или образующими при взаимодействии с хлорид-ионами нерастворимые соединения, выпадающие в осадок:

Последняя реакция является качественной на хлорид-ион. При взаимодействии катиона серебра с анионом хлора выпадает белый осадок – AgCl:

Получение хлороводорода из водорода и хлора

Хлороводород можно получить прямым синтезом из простых веществ – водорода и хлора:

Эта реакция идет только при участии квантов света hν и не идет в темноте. С водородом, равно как и с металлами и некоторыми менее электроотрицательными, чем хлор, неметаллами, хлор реагирует как сильный окислитель.

Фотоны света инициируют распад молекулы Cl2 на атомы хлора, обладающие высокой реакционной способностью. Реакция с водородом протекает по цепному механизму.

Получение HCl при помощи концентрированной серной кислоты

При действии концентрированной серной кислоты H2SO4 на твердые хлориды (например, NaCl) можно также получить хлороводород:

В результате реакции выделяется газообразный хлороводород и образуется кислая соль – гидросульфат натрия. Тем же способом можно получить HF из твердых фторидов, но нельзя получить бромоводород и йодоводород, поскольку эти соединения являются сильными восстановителями и окисляются концентрированной серной кислотой до брома и йода.

Источник

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Ковалентная химическая связь имеет определенные качественные или количественные характеристики. К ним относятся:

4.1. Насыщаемость ковалентной связи

Атом не может образовать бесконечное число ковалентных связей, оно вполне определенное. Максимальное число связей, которое может образовать атом, определяется числом его валентных электронных орбиталей. Это и определяет насыщаемость ковалентной связи.

4.2. Энергия связи

Энергия связи – это энергия, которая выделяется при образовании молекулы из одиночных атомов. Энергия связи отличается от ΔHобр. Теплота образования – это энергия, которая выделяется или поглощается при образовании молекул из простых веществ. Так:

Энергии связей в молекулах, состоящих из одинаковых атомов, уменьшаются по группам сверху вниз (табл. 4.1).

По периоду энергии связей растут. В этом же направлении возрастает и сродство к электрону

Энергии связей некоторых двухатомных молекул

Cs21041,8F236150,6Cl257238,5Br246192,5I236150,6

Если в молекуле соединяются более двух различных атомов, то средняя энергия связи не совпадает с величиной энергии диссоциации молекулы. Если в молекуле представлены различные типы связи, то каждому из них можно приближенно приписать определенное значение Е. Это позволяет оценить энергию образования молекулы из атомов. Например, энергию образования молекулы пентана из атомов углерода и водорода можно вычислить по уравнению:

В табл. 4.2 рассматривается взаимосвязь между энергией химической связи и свойствами веществ.

Взаимосвязь между энергией химической связи и свойствами веществ

Энергия связи, кДж/моль

Высокие твердость, прочность, температуры кипения и плавления

Высокая пластичность

Низкие твердость, прочность, температуры кипения и плавления

4.3. Длина связи

Длина связи – это расстояние между ядрами взаимодействующих атомов. Ориентировочно оценить длину связи можно, исходя из атомных или ионных радиусов, или из результатов определения размеров молекул с помощью числа Авогадро. Так, объем, приходящийся на одну молекулу воды: Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl, отсюда Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

С помощью различных методов физико-химических исследований (например электронографии) определяют d более точно. Исследование длин связей показало, что для данной пары атомов в различных (сходных) соединениях длина связи остается величиной постоянной.

Из длин связей между атомами в молекуле можно вычислить ковалентные радиусы атомов. Если рассмотреть гомоядерные двухатомные молекулы с простой связью, такие как F 2 или С l 2, атомам F и С l можно приписать ковалентные радиусы простых связей, равные половине межъядерного расстояния в соответствующих молекулах. Для элементов, которые не могут образовать двухатомные молекулы с простыми связями, используют другие методы определения радиусов. Так, поскольку расстояние С—С в алмазе и множестве органических молекул найдено равным 1,54+0,01 Å, то ковалентный радиус атома углерода принимают равным 0,77. Чтобы получить ковалентный радиус атома азота, вычитают 0,77 из расстояния С—N в молекуле Н3С— NH 2, при этом получают 0,70. Этим способом можно составить таблицу ковалентных радиусов простых связей (табл. 4.3).

Некоторые ковалентные радиусы простых связей

Ковалентный радиус, Å

Ковалентный радиус, Å

Также можно получить и радиусы кратных связей. Например, для тройной связи радиусы атомов углерода и азота можно вычислить из длин связей в Н—С º С—Н и N º N ; они равны 0,60 и 0,55, причем для длины связи C º N они дают величину 1,15 по сравнению с 1,16, полученной экспериментально. Можно сделать вывод, что чем выше порядок связи между атомами, тем она короче (см. табл. 4.4).

4.4. Кратность связи

Кратность связи определяется количеством электронных пар, участвующих в связи между атомами. Химическая связь обусловлена перекрыванием электронных облаков. Если это перекрывание происходит вдоль линии, соединяющей ядра атомов, то такая связь называется σ-связью. Она может быть образована за счет s – s электронов, р – р электронов, s – р электронов. Химическая связь, осуществляемая одной электронной парой, называется одинарной.

Если связь образуется более чем одной парой электронов, то она называется кратной.

Кратная связь образуется в тех случаях, когда имеется слишком мало электронов и связывающихся атомов, чтобы каждая пригодная для образования связи валентная орбиталь центрального атома могла перекрыться с какой-либо орбиталью окружающего атома.

Поскольку р-орбитали строго ориентированы в пространстве, то они могут перекрываться только в том случае, если перпендикулярные межъядерной оси р-орбитали каждого атома будут параллельны друг другу. Это означает, что в молекулах с кратной связью отсутствует вращение вокруг связи.

4.5. Полярность связи

Если двухатомная молекула состоит из атомов одного элемента, как, например, молекулы Н2, N2, Cl 2 и т. п., то каждое электронное облако, образованное общей парой электронов и осуществляющее ковалентную связь, распределяется в пространстве симметрично относительно ядер обоих атомов. В подобном случае ковалентная связь называется неполярной или гомеополярной. Если же двухатомная молекула состоит из атомов различных элементов, то общее электронное облако смещено в сторону одного из атомов, так что возникает асимметрия в распределении заряда. В таких случаях ковалентная связь называется полярной или гетерополярной.

Для оценки способности атома данного элемента оттягивать к себе общую электронную пару пользуются величиной относительной электроотрицательности. Чем больше электроотрицательность атома, тем сильнее притягивает он общую электронную пару. Иначе говоря, при образовании ковалентной связи между двумя атомами разных элементов общее электронное облако смещается к более электроотрицательному атому, и в тем большей степени, чем больше различаются электроотрицательности взаимодействующих атомов. Значения электроотрицательности атомов некоторых элементов по отношению к электроотрицательности фтора, которая принята равной 4, приведены в табл. 4.5.

У элементов одной и той же подгруппы электроотрицательность с ростом заряда ядра проявляет тенденцию к уменьшению. Таким образом, чем более типичным металлом является элемент, тем ниже его электроотрицательность; чем более типичным неметаллом является элемент, тем выше его электроотрицательность.

Относительная электроотрицательность элементов

Так, в молекуле хлористого водорода общая электронная пара смещена в сторону более электроотрицательного атома хлора, что приводит к появлению у атома хлора эффективного отрицательного заряда, равного 0,17 заряда электрона, а у атома водорода такого же по абсолютной величине эффективного положительного заряда. Следовательно, молекула НС1 является полярной молекулой. Ее можно рассматривать как систему из двух равных по абсолютной величине, но противоположных по знаку зарядов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга.

4.6. Типы ковалентных молекул

Электрический момент диполя молекулы представляет собой векторную сумму моментов всех связей и несвязывающих электронных пар в молекуле. Результат сложения зависит от структуры молекулы.

Многоатомные молекулы также могут быть неполярными при симметричном распределении зарядов, или полярными – при асимметричном распределении зарядов. В последнем случае дипольный момент молекулы будет отличаться от нуля. Каждой связи в многоатомной молекуле можно приписать определенный дипольный момент, характеризующий ее полярность; при этом следует принимать во внимание не только величину дипольного момента, но и его направление, т. е. рассматривать дипольный момент каждой связи как вектор. Тогда суммарный дипольный момент молекулы в целом можно считать равным векторной сумме дипольных моментов отдельных связей. Дипольный момент обычно принято считать направленным от положительного конца диполя к отрицательному.

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Рис. 4.1. Дипольные моменты отдельных связей в молекулах типа АВ2 различного строения: а – линейное строение, б – угловое строение

На рис. 4.1 изображены схемы возможного строения молекулы типа АВ2; векторы дипольных моментов отдельных связей А—В показаны стрелками, направленными от А к В. При линейном строении (рис. 4.1, а) равные по величине дипольные моменты двух связей А—В противоположны по направлению. Следовательно, дипольный момент такой молекулы будет равен нулю. В случае углового строения (рис. 4.1, б) векторная сумма дипольных моментов двух связей А—В отличается от нуля; такая молекула обладает дипольным моментом и является полярной. Поэтому наличие или отсутствие дипольного момента у молекулы типа АВ2 позволяет сделать вывод о ее геометрическом строении.

Например, молекула СО2 имеет симметричное линейное строение:

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Полярность молекул оказывает заметное влияние на свойства образуемых ими веществ. Полярные молекулы стремятся ориентироваться по отношению друг к другу разноименно заряженными концами. Следствием такого диполь-дипольного взаимодействия является взаимное притяжение полярных молекул и упрочнение связей между ними. Поэтому вещества, образованные полярными молекулами, обладают, как правило, более высокими температурами плавления и кипения, чем вещества, молекулы которых неполярны.

Строение и ожидаемая полярность молекул

Пространственная конфигурация

ПримерыA 2ГантелевиднаяНеполярнаяH2, Cl2, N 2ABГантелевиднаяПолярнаяHCl, ClFAB 2ЛинейнаяНеполярнаяCO2, CS2, BeCl2 ( г )AB 2УгловаяПолярнаяH2O, SO2, NO 2ABCЛинейнаяПолярнаяCOS, HCNAB 3Плоский треугольникНеполярнаяBCl 3AB 3Тригональная пирамидаПолярнаяH3N, PCl3, NF 3AB 3Т-образнаяПолярнаяClF3, BrF 3AB 4Правильный тетраэдрНеполярнаяCH4, CCl4, SiF 4AB 4Плоский квадратНеполярнаяXeF 4AB 4Неправильный тетраэдрПолярнаяSF4, TeCl 4AB 5Тригональная бипирамидаНеполярнаяPF5, PCl5 (г)AB 5Квадратная пирамидаПолярнаяIF 6AB 6Правильный октаэдрНеполярнаяSF6, WF 6AB 7Пентагональная бипирамидаНеполярнаяIF 7

Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Смотреть картинку Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Картинка про Что такое энергия химической связи в молекуле hcl. Фото Что такое энергия химической связи в молекуле hcl

Рис. 4.2. Сложение электрических моментов диполя связывающей и несвязывающей электронных пар молекул H 3 N и NF 3

Это объясняется тем, что в Н3 N направление электрического момента диполя связывающей N—Н и несвязывающей электронной пары совпадает и при векторном сложении обусловливает большой электрический момент диполя. Наоборот, в NF 3 моменты связей N—F и электронной пары направлены в противоположные стороны, поэтому при сложении они частично компенсируются (рис. 4.2). Значения электрических моментов диполя некоторых молекул приведены в табл. 4.7.

Электрический момент диполя

4,6HCl3,4COCl 23,9C6H5Br5,1HCN9,7PCl 33,7H2O6,1C6H5NO 213,3PBr2,0HBr2,6SCl 22,0H2Se0,97

4.7. Вопросы и задания

4.7.14. Вычислите среднюю энергию связи Н— Se и Н—Те для соединений H 2 Se и Н2Те, если стандартные теплоты образования этих соединений соответственно равны 85,77 и 154,39 кДж/моль. Энергия диссоциации H 2 равна 435,9 кДж/моль.

4.7.17. К каким атомам смещены связывающие электронные облака в следующих молекулах: а) НС1; б) НВг; в) HI ; г) NaH ; д) КН; е) ВеО; ж) N0; з) BN ; и) C 1 F ; к) ClBr ; л) MgS ; м) BeCl 2; н) ВВ r 3; о) СО2; п) OF 2; р) MgF 2; с) А1С13?

4.7.18. Рассчитайте эффективные заряды на атомах следующих молекул: a ) BrCl ; б) BrF ; в) C 1 F ; г) НС1; д) НВ r ; е) HI ; ж) LiBr ; з) LiF ; и) NaCl ; к) Nal ; л) NO ; м) Н2О ( NH 3 ( HNH = 107°).

4.7.19. Как изменяется полярность в ряду молекул: а) HF ; НС1; НВ r ; HI ; б) NH 3; РН3; А sH 3?

4.7.27. Какая молекула, аммиак или арсин имеет больший дипольный момент? Почему?

4.7.28. Почему молекула CCl 4 неполярная, а CH 3 Cl – полярная?

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *