Образование молекул и химическая связь

Современная химия достигла такого уровня развития, что существует целый ряд ее специальных разделов, являющихся самостоятельными науками. В зависимости от атомарной природы изучаемого вещества, типов химических связей между атомами различают неорганическую, органическую и элементоорганическую химии. Объектом неорганической химии являются все химические элементы и их соединения, другие вещества на их основе. Органическая химия изучает свойства обширного класса соединений, образованных посредством химических связей углерода с углеродом и другими органогенными элементами водородом, азотом, кислородом, серой, хлором, бромом и йодом. Элементоорганическая химия находится на стыке неорганической и органической химии. Эта третья химия относится к соединениям, включающим химические связи углерода с остальными элементами периодической системы, не являющимися органогенами. Молекулярная структура, степень агрегации (объединения) атомов в составе молекул и крупных молекул — макромолекул привносят свои характерные особенности в химическую форму движения материи. Поэтому существуют химия высокомолекулярных соединений, кристаллохимия, геохимия, биохимия и другие науки. Они изучают крупные объединения атомов и гигантские полимерные образования различной природы. Везде центральным вопросом для химии является вопрос о химических свойствах. Предметом изучения являются также физические, физико-химические и биохимические свойства веществ. Поэтому не только интенсивно разрабатываются собственные методы, но и привлекаются к изучению веществ другие науки. Так важными составными частями химии являются физическая химия и химическая физика, исследующие химические объекты, процессы и сопровождающие их явления с помощью расчетного аппарата физики и физических экспериментальных методов. Сегодня эти науки объединяют целый ряд других квантовая химия, химическая термодинамика (термохимия), химическая кинетика, электрохимия, фотохимия, химия высоких энергий, компьютерная химия и др. Только перечень фундаментальных наук химического направления уже говорит об исключительном разнообразии проявления химической формы движения материи и влиянии ее на пашу повседневную [c.14]

Особым видом ковалентной связи является так называемая координационная, или донорно-акцепторная связь. Координационной называется связь между атомами, один из которых — донор — имеет заполненную внешнюю атомную орбиту (как говорят, имеет неподеленную пару электронов, т. е. пару электронов, не принимающих участия в образовании других химических связей), а второй — акцептор — имеет пустую, не содержащую ни одного электрона, внешнюю атомную орбиту, В молекуле этим двум атом- [c.12]

По методу молекулярных орбиталей изобразите энергетическую диаграмму и опишите образование связи в молекулах Сг и Si . В какой из этих молекул химическая связь будет прочнее и короче Проверьте Ваш вывод по справочнику. [c.79]

Гибридизация атомных орбиталей. Часто в образовании нескольких химических связей участвуют различные атомные орбитали одного и того же атома. Например, в молекуле метана четыре химические связи образованы путем перекрывания трех р- и одной s-орбитали атома углерода с четырьмя s-орбиталями атомов водорода. Так как энергия и форма s- и р-орбиталей различны, то можно было бы ожидать, что одна из четырех свя- [c.42]

Этот процесс может формально рассматриваться как химическая реакция, хотя он не сопровождается разрывом химических связей в молекулах или образованием новых химических связей. Представим себе, что показанный на рис. 4-2 цилиндр вместо СаСОз и СаО наполовину заполнен водой и что вначале поршень приведен в соприкосновение с поверхностью воды. Если поднять поршень на некоторую высоту, жидкость в цилиндре будет испаряться, но только до тех пор, пока давление паров воды не достигнет постоянного значения, зависящего только от температуры. Оно называется равновесным давлением насыщенных паров воды при данной температуре. При 25 С давление насыщенных паров воды равно 0,0313 атм. При 100°С давление насыщенных паров воды достигает 1 атм, и, как мы узнаем из гл. 18, этим и определяется нормальная температура кипения воды. Давление водяных паров над поверхностью жидкой воды в цилиндре не зависит от толщины слоя воды в нем единственным условием существования насыщенных паров (т.е. равновесия в системе жидкая вода-пары воды) является наличие любого количества воды, способного испаряться, чтобы [c.186]

Образование стойкой электронной структуры при взаимодействии двух атомов не всегда происходит путем передачи электронов одним атомом другому. В основе образования химической связи может лежать, как указано выше, обменный механизм. Так, при взаимодействии двух одинаковых или двух разных атомов, незначительно отличающихся строением внешнего уровня, их электронные облака с противоположными спинами перекрывают друг друга. Максимальное перекрывание электронных облаков приводит к возникновению химической связи между атомами, т. е. к образованию молекулы. Химическую связь, возникающую в результате максимального перекрывания электронных облаков вдоль прямой, соединяющей ядра взаимодействующих атомов, называют сигма-(а-)связью. х-Орбитали могут образовывать только а-связи. а-Связи могут образовываться также при перекрывании 5- и р-орбиталей, р- и р-орбиталей. При взаимодействии двух атомов, имеющих на внешнем уровне неспаренные р-электроны (два или три взаим- [c.54]

Донорно-акцепторная связь. Рассмотрим химическую связь в молекуле оксида углерода СО. Распределение электронов в возбужденном атоме углерода и в атоме кислорода (см. рис. 1.34) таково, что между ними возможно образование двух химических связей — в атоме кислорода имеются два неспаренных электрона-Однако при переходе одного электрона от кислорода к углероду в образовавшихся ионах С и 0+ будет по три неспаренных электрона [c.95]

В образовании слабых химических связей могут участвовать как молекулы, так и ионы. Слабые химические взаимодействия, возникающие с участием молекул, наблюдаются при образовании ряда комплексов, например комплекса п-ксилола с тетрабромидом углерода, и ассоциатов, например (С Не)2. Слабые химические взаимодействия, возникающие с участием ионов, наблюдаются тогда, когда ионы имеют заполненные электронные оболочки. Примером такого взаимодействия мОжет служить взаимодействие отрицательно заряженных одноатомных ионов галогенов с нейтральными молекулами галогенов, которое приводит к образованию полиатомных ионов, например Ь, 1СЦ и др. [c.342]

Метод расчета теплот образования газообразных или парообразных органических соединений по энергиям связей отличается малой точностью и состоит в том, что простые вещества разделяют мысленно на газообразные атомы. Затем из этих атомов образуют органическое соединение. При этом затрачивается теплота на разрыв химических связей простых веществ и выделяется теплота при образовании новых химических связей. Энергия связи представляет собой долю энергии, которая поглощается при диссоциации молекулы на атомы и приходится на данную связь. При использовании метода расчета по энергиям связей приближенно полагают, что энергия связи данных двух атомов в разных органических молекулах, например, С—С, С = С, С=С, С—О, О—Н, одинакова. Приближенно теплоты образования газообразных соединений можно рассчитать по уравнению [c.96]

Химическая связь возникает благодаря взаимодействию электрических полей, создаваемых электронами и ядрами атомов, участвующих в образовании молекулы или кристалла. Независимо от типов химической связи причина ее образования — одна. Химическая связь образуется, если электроны взаимодействующих атомов получают возможность двигаться одновременно вблизи положительных зарядов нескольких ядер. Задача заключается в том, чтобы достаточно правильно описать главные детали этого движения многих частиц и научиться рассчитывать в различных участках молекулы электронную плотность, обеспечивающую связывание атомов. Оказалось, что получить даже качественно правильные решения уравнения Шредингера удается не всегда. Поэтому в настоящее время применяются для объяснения свойств химической связи разнообразные приближенные теории, часто сильно отличающиеся друг от друга. Из методов квантовой химии наиболее известны два подхода к расчету молекулярных систем — метод валентных связей (метод ВС) и метод молекулярных орбиталей (метод МО). [c.101]

Свободные радикалы в некоторых случаях могут образоваться 3 реакциях между двумя молекулами. Этот процесс иногда оказывается энергетически более выгодным, чем прямой разрыв связи и молекулах, так как затрата энергии на разрыв одной или двух химических связей частично компенсируется выигрышем энергии в результате образования новой химической связи. Например, образование метильных радикалов по реакции [c.19]

Этого оказывается достаточно для образования новых химических связей. Атом азота оттягивает к себе ион водорода из молекулы НС1 [c.132]

В основе этого метода лежит утверждение, что энергия образования одного моля данного вещества в газообразном состоянии из изолированных атомов равна сумме энергий всех образовавшихся в молекуле химических связей. Уравнение в общем виде выглядит так [c.32]

Под влиянием реактивного взаимодействия энергия образования слабых химических связей снижается, что понижает энергию связи в ассоциативных или агрегативных комбинациях. Это взаимодействие повышает энергию диполь-дипольного, дисперсионного (лондоновского) и поляризационного взаимодействия между молекулами жидкости. [c.102]

Склеивание металлов полимерными клеями представляет большие трудности вследствие различного характера связей металлической связи в металле и ковалентной в полимере. Для менее ответственных соединений здесь может быть достаточным взаимодействие между диполями полярных молекул или взаимодействие их с ионами. Однако высокая адгезия создается главным образом при образовании прочных химических связей между металлом и полимером, как, например, образование связей Си—8, которые создаются между каучуком, вулканизованным серой, и медью, входящей в состав латуни. [c.230]

Опытные данные показывают, что энергия активации, как правило, значительно меньше энергии разрывающихся при данной реакции химических связей, т. е. энергии диссоциации д реагирующих молекул. Очевидно, это можно объяснить тем, что затрата энергии на разрушение старых связей сопровождается выделением энергии при образовании новых химических связей в продуктах реакции, т. е. происходит частичная компенсация энергетических затрат. Для количественной оценки этого явления Г. К. Боресковым была предложена величина [c.280]

На основе молекулярно-кинетической теории газов была разработана для бимолекулярных реакций теория, получившая название теории активных соударений (TA ). Согласно этой теории реакция осуществляется при столкновении между молекулами реагирующих веществ. Во время столкновений происходит разрыв старых и образование новых химических связей. [c.272]

Как уже отмечалось, при образовании двухэлектронной химической связи происходит взаимная компенсация спинов (магнитных спиновых моментов каждой пары электронов. Этому соответствует резкое снижение собственного магнитного момента молекулы по сравнению с составляющими ее атомами, в которых находятся неспаренные электроны. Так, например, у атома водорода магнитный момент л=1р,в (магнетон Бора). При образовании молекулы водорода Нг магнитные спиновые моменты двух атомов взаимно компенсируются, так что (.1 = 0, [c.198]

Часто в образовании нескольких химических связей участвуют различные атомные орбитали одного и того же атома. Например, в молекуле метана четыре химические связи образованы путем перекрывания трех р- и одной -орбитали атома углерода с четырьмя -орбиталями атомов водорода. Так как энергия и форма - и р-орбиталей различны, то можно было бы ожидать, что одна из четырех связей в молекуле метана будет отличаться от других связей по прочности и по характеру направленности. Однако эксперименты показали, что все четыре связи в молекуле метана равноценны. Этот и другие подобные факты удалось объяснить при помощи теории гибридизации атомных орбиталей. [c.49]

Содержание пособия используют для иллюстрации высказанной мысли, ее конкретизации с целью создания более ясного представления об изучаемом явлении. В этом отношении большое значение имеют экранные пособия, в которых последовательность видеоряда соответствует последовательности содержания изложения. Такие экранные средства особенно эффективны для закрепления и совершенствования знаний учащихся. В их отдельные кадры или графопособия включаются закономерности изменения физических констант веществ, схемы строения атомов и молекул, процессы разрыва и образования новых химических связей, энергетические эффекты химических взаимодействий. [c.120]

Представим теперь себе, что оба сосуда соединены между собой таким образом, что молекулы воды могут непосредственно, минуя газообразную фазу, переходить в сосуд с кислотой. В этом случае разрыв старых и образование новых химических связей происходит одновременно, и полная потенциальная энергия молекул воды плавно уменьшается по мере их проникновения вглубь раствора с кислотой. Последнее означает, что процесс теперь происходит в одну элементарную стадию (см. рис. 7). Энергия активации переноса молекул воды в кислоту становится при этом равной нулю, а энергия активации обратного процесса уменьшается на величину теплового эффекта испарения из сосуда с чистой водой [c.47]

Многие молекулы сложных веществ, между атомами которых действуют ковалентные или ионные связи, способны участвовать в реакциях присоединения за счет образования дополнительных химических связей по донорно-акцепторному механизму. [c.106]

Кристаллохимические структуры и их типы. Тенденция атомов одного или различных элементов к взаимному притяжению приводит к возникновению химической связи и образованию молекул химических соединений. Однако этим силы взаимного стяжения частиц не исчерпываются. Молекулы соединений обладают способностью взаимодействовать между собой и образовывать конденсированные продукты, жидкие или твердые. Нет ни одного газа, который при достаточно низкой температуре и высоком давлении не переходил бы в конденсированное состояние. При этом если силы стяжения газообразных молекул слабы, то конденсация вещества не изменяет [c.317]

Современная теория вулканизации, получившая всеобщее признание, объясняет происходящее при вулканизации изменение свойств каучука образованием сложной пространственной сетчатой структуры вулканизата. Под влиянием нагревания, а также воздействия серы, кислорода или других структурирующих веществ происходит усложнение молекулярной структуры каучука в результате образования поперечных химических связей между молекулами, т. е. структурирование каучука. Это могут быть химические связи посредством атомов серы, кислорода или валентные химические связи атомов углерода отдельных цепей. Кроме того, в результате вулканизации увеличивается межмолекулярное взаимодействие. [c.77]

При развитии подобных реакций и межмолекулярного взаимодействия в каучуке все большая часть молекулярных цепей участвует в образовании пространственной структуры. Возникновение единой пространственной структуры приводит к потере растворимости и термопластичности (способности размягчаться при нагревании). Вследствие образования поперечных химических связей между молекулярными цепями и увеличения межмолекулярного взаимодействия затрудняются пластические деформации, связанные со взаимным скольжением молекул вулканизат становится эластичным. [c.79]

Как в гомогенном и рментативном катализе, в гетерогенном катализе наблюдаются явления активации, ингибирования и отравления катализаторов. Отравление катализаторов обусловливается блокировкой активных центров за счет образования прочной химической связи между молекулой каталитического яда и поверхностью катализатора. Так, для платины и ряда других металлов ядами являются HaS, H N, Hg b, OS и др. Никелевые катализаторы теряют свою активность в реакциях гидрирования в результате окисления поверхности металла. Большей частью молекулы каталитических ядов, отравляющих переходные металлы, имеют электроны на несвязывающих орбиталях. За счет взаимодействия несвязывающих [c.635]

На расстояниях, меньших, чем сумма ван-дер-ваальсовых радиусов взаимодействующих молекул, между последними возможно образование слабых химических связей. Различие между сильными и слабыми химическими связями в основном количественные, а именно энергия образования слабых связей на 1—2 порядка ниже энергии образования ковалентной связи. Одной из основных форм слабых взаимодействий являются водородные связи, обозначаемые X—Н... , где X — атом, имеющий сильную химическую связь с водородом, а V — практически любой атом. Различают внутреннюю водородную связь, действующую между атомами одной молекулы (их наличием объясняются конформационные переходы в молекулах н-алканов от шахматной к затененной конформации [27]), и межмолеку-лярную водородную связь. Связь X—Н главным образом ковалентная, но вследствие связывания Н...У указанная связь ослабляется, в результате чего несколько увеличивается расстояние X—Н. Характерным признаком водородной связи служит уменьшение расстояния Н...У по сравнению с суммой нан-дер-ваальсовых радиусов. Водородная связь строго направлена и ненасыщаема. По энергии образования ( обр) и расстоянию между атомами водородные связи делятся на три вида [17] [c.18]

Молекулярные твердые соединения построены из молекул, соединенных друг с другом лишь ван-дер-ваальсовыми силами, включая в определенных случаях водородные связи, и состав этих веществ есть сумма составов всех молекул, вошедших в его структуру. Они образуют молекулярные кристаллы, структурными единицами которых служат молекулы. Молекулярные твердые соединения образуются в результате отвердевания, т.е. фазового превращения вещества, когда имеет место лишь межмолекулярное взаимодействие и не происходит разрыв существующих или образование новых химических связей. При образовании молекулярных кристаллов в условиях низких температур, исключающих межатомные взаимодействия, молекулы без сколько-нибудь существенных изменений входят в кристаллическую структуру, образуя настолько плотную упаковку, насколько позволяет конфигурация. молекул /69/. [c.107]

Рассмотрим образование ковалентной химической связи между двумя атомами водорода (Н и Н ). При сближении атомов водорода между ними возникают разные виды взаимодействия отталкивание между ядрами, отталкивание между электронами, притяжение каждого из электрона к ядрам. Следо-вате. 1ьно, чтобы молекула реально существовала, необходимо, чтобы силы притяжения и отталкивания уравновешивали друг друга. При этом условии происходит взаимное перекрывание атомных орбиталей с антипараллельными спинами электронов. В области перекрывания, которое находится между ядрами, возникает повышенная электронная плотность. Она притягивает к себе оба ядра атомов водорода. При этом образуется достаточно прочная молекула, так как такое состояние отвечает минимуму энергии и определенной длине связи (рис. 8). [c.70]

Рассмотрим в качестве примера гибридизации образование молекулы фторида бериллия ВеГ2. Каждый атом фтора, входящий в состав этой молекулы, обладает одним неспаренны.м электроном, который и участвует в образовании кова.пентной связи. Атом берил.лия в невозбужденном состоянии (1з 2з ) неспаренных электронов не имеет, поэтому для участия в образовании прочных химических связей атом бериллия должен перейти в возбужденное состояние [c.136]

Зависимость скорости реакции от природы реагирующих веществ. Влияние природы реагирующих частиц определяется их атомным составом, пространственным строением и молекулярными свойствами. Скорость химической реакции определяется скоростью разрыва одних и образования других химических связей. Эти превращения происходят в элементарном акте реакции. Мы знаем, что изменение длины химической связи, валентных углов и других геометрических параметров молекулы сопровождается изменением ее потенциальной энергии. Поэтому и взаимодействие частиц в элементарном акте реакции также должно характеризоваться изменением потенциальной энергии всей системы. Поскольку реагирующие молекулы обьгчно содержат много атомов, то элементарный акт химической реакции характеризуется многомерной поверхностью потенциальной энергии. На этой поверхности потенциальной энергии отражается влияние изменения каждого геометрического параметра одной молекулы на энергии ее взаимодействия с другой молекулой и наоборот. [c.189]

В гаких молекулах имеется электрический дипольный момеггг, т.е. они полярные. Это происходит из-за раз]шчной электроозрицательнос-ти атомов, участвующих в образовании ковалентной химической связи. [c.178]

Большинство молекул состоит не из ионов, а из электрически нейтральных атомов, например, Hj, Oj, HjO, I4, eHe, H3OH. Очевидно, в этих случаях нельзя предположить, что при образовании молекулы одни атомы отдают электроны, а другие их принимают. Все атомы данной молекулы прочно удерживают свои электроны. В атомных молекулах химические связи между двумя атомами осуществляются валентными электронами в результате образования ими электронных пар с противоположными спинами. Именно пары электронов с антипа-раллельными спинами — по одному от каждого атома — образуют ковалентные связи между ними. Прочность и направленность этих связей зависит от того, в каких квантовых состояниях находятся валентные электроны атомов. Известно, что электроны, вращаясь вокруг ядер, образуют электронные облака, распределение плотности которых описывается функцией [c.117]

Различные конформации молекулы могут взаимопреврашаться только за счет вращения вокруг связей, т. е. без разрыва и образования новых химических связей (ср. конфигурация , разд. 12.1). [c.209]

Многие химические реакции сопровождаются выделением или поглощением энергии. Это объясняется тем, что при протекании любой химической реакции происходит разрыв химических связей в молекулах исходных веществ и образование новых химических связей в молекулах продуктов реакции. Разрыв химическик связей сопровождается поглощением определенного количества энергии. Образование химических связей — ее выделением. В зависимости от соотношения этих количеств в результате реакции энергия выделяется или поглощается. Например, при протекании реакции [c.129]

Водородная связь. Атом водорода в соединениях с кислородом, азотом, фтором, хлором, иногда серой и фосфором обладает способностью связывать не один, а два атома этих элементов. С одним из них водород связывается прочной химической (ковалентной) связью, а с другим - менее прочной, так называемой водородной связью. Возмомаюсть образования такой Н-связи обусловливается тем, что атом водорода содержит всего один электрон отдав свой единственный электрон для образования прочной химической связи, ядро водорода с диаметром в тысячи раз меньше диаметров остальных атомов приобретает способность подойти исключительно близко к другим атомам молекул, не вызывая при этом сил отталкивания, и вступить во взаимодействие с их электронами. Прочность Н-евязи зависит от свойств тех атомов, между которыми находится атом водорода, и обычно составляет 8-40 кДж/моль против 8 -12 кДж/моль обычной Ван-дер-Ваальсовой связи (но на порядок слабее ковалентной связи). [c.26]