ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химическая связь и поляризация ионов из "Курс химического и качественного анализа" Менделеев в Основах химии писал, что Всякие химические изменения, называемые реакциями (от слова реакции происходит и слово реагировать, т. е. изменяться химически), совершаются не иначе, как при полном, теснейшем прикосновении действующих вешеств, и определяются силами, свойственными малейшим невидимым частицам (молекулам) вещества . [c.31] Теснейшее прикосновение вешеств при химических реакциях происходит между атомами, входящими в состав молекул, по границам их внешних электронных оболочек силы химического взаимодействия сосредоточены также у этих оболочек. [c.31] При соприкосновении атомов могут происходить следующие процессы 1) атомы отталкиваются друг от друга 2) атомы объединяются в молекулы 3) некоторые из внешних электронов одних атомов переходят на электронные орбиты других атомов. В первом из этих случаев не происходит химической реакции второй и третий случаи представляют собой виды химического взаимодействия, в результате которого между элементами возникает химическая связь. [c.31] Чем объясняется то или иное поведение атомов нри их соприкосновении, в результате которого между элементами возникает химическая связь Прежде всего при соприкосновении атомов самопроизвольно идут процессы, приводящие к образованию системы с минимальным значением энергии, как это имеет место и для всяких макроскопических систем. При соприкосновении атомов по поверхностям их электронных оболочек изменение энергии может происходить только за счет изменения состояния электронов в атомах (поскольку ядра атомов остаются неизменными). Полная энергия электронов и атомов состоит из потенциальной и кинетической энергий. Потенциальная энергия определяется притяжением электронов к ядру, и она тем меньше, чем сильнее притягивается электрон к ядру кинетическая энергия электрона, наоборот, тем больше, чем сильнее электрон притягивается к ядру. Специальный расчет показывает, что потенциальная энергия электрона в данном состоянии в два раза превышает его кинетическую энергию, поэтому полная энергия электрона определяется в основном его потенциальной энергией. Вследствие этого при соприкосновении атомов электроны стремятся образовать общие орбиты вокруг обоих ядер соприкасающихся атомов, так как притяжение каждого электрона к двум близко расположенным ядрам уменьшает потенциальную энергию, а значит, и общую энергию электронов в атомах (увеличивается сцепление электронов с ядрами вследствие того, что возрастает суммарный положительный заряд ядер) таким путем образуется молекула из атомов, соединенных друг с другом общими электронами. [c.32] Но соединение атомов в молекулу определяется не только возможностью образовать систе.му с минимальной энергией, но еще и специфическими законами микромеханики, выраженными принципом Паули. Согласно этому принципу на одной орбите могут двигаться два электрона с антипараллельными спинами. Следовательно, общие орбиты между двумя атомами способны образовать только непарные электроны соприкасающихся атомов. Таким образом, химически активными, т. е. валентными электронами атомов, являются непарные электроны внешних оболочек атома или слабо связанные парные электроны, относительно легко переводимые в непарное состояние. [c.32] Разберем теперь более детально, с точки зрения изложенных выше принципов, три возможных направления процессов, происходящих при соприкосновении атомов. [c.32] Подробнее см. в учебниках физики. [c.32] Получающиеся при этом соединения носят названия металлов (если соединяются атомы одного элемента) или сплавов (если соединяются атомы разных элементов). [c.33] Получаюцщеся ионы не образуют молекул, но могут, в зависимости от условий окружающей их среды, либо электростатически уплотниться в кристаллическую решетку ионного соединения, либо сольватироваться и перейти в раствор. [c.34] Химические реакции, при кот.орых происходят перемещения электронов сдвиг к одному из атюлюв или полный пере.ход), носят название окислительно-восстановительных реакций. [c.34] При образовании полярных ковалентных соединений одновременно происходят оба процесса. [c.34] Ионы не являются абсолютно жесткими образованиями в них под влиянием внешнего электрического поля, в том числе и поля других ионов, происходит деформация электронных оболочек, т. е. смещение электронов относительно ядра атома, нарушение первоначальной сил метрии оболочек относительно оси, проходящей через ядро атомного иона Ка , С1 к т. п.) или через центр тяжести положительных зарядов сложного иона (504 , 5СК-и т. п.). Это смещение носит название поляризации ионов. Величина поляризации данного иона зависит от его специфической способности поляризоваться (поляризуемости) и от поляризующей силы взаимодействующих с ним ионов (или молекул). Поляризуемость иона тем больше, чем больше его размеры и чем более рыхлой , слабой, является его электронная структура. Наибольшей поляризуемостью обладают анионы, так как их размеры сравнительно с катионами велики. Кроме того, избыточные наружные электроны у них довольно слабо связаны. Поляризуемость и поляризующая сила некоторых ионов представлены данными табл. 4. [c.35] Катионы тем более поляризуемы, чем больше их радиусы и чем. меньше заряд. Анионы тоже тем больше поляризуются, чем больше их радиусы, но с увеличением заряда поляризуемость у них не уменьшается, а увеличивается. [c.35] Соединение катиона большой поляризуюш,ей силы с легко поляризующимся анионом приводит к образованию уж е не чисто ионной химической связи, а ковалентной или гомеополярной. [c.36] Вернуться к основной статье