Ван-дер-Ваальса металлические,

Соседние слои атомов углерода в кристалле графита находятся на довольно большом расстоянии друг от друга (335 пм) это указывает на малую прочность связи между атомами углерода, расположенными в разных слоях. Соседние слои связаны между собой в основном силами Ван-дер-Ваальса, но частично связь имеет металлический характер, т. е. обусловлена обобществлением электронов всеми атомами кристалла. Этим объясняется сравнительно высокая электрическая проводимость и теплопроводность графита не только в направлении слоев, но и в перпендикулярном к ним направлении. [c.406]

По природе входящих в состав кристалла частиц и по типу химической связи кристаллические решетки подразделяются на молекулярные, ионные, атомные (ковалентные) и металлические. В узлах молекулярных решеток располагаются молекулы вещества. Вещества, имеющие молекулярные решетки, обычно имеют низкие температуры плавления и кипения, высокое давление насыщенного пара. К такого типа веществам относятся, например, твердые Нг, О2, N2, галогены, СО2, все благородные газы (хотя они одноатомны) и многие органические вещества. Кристаллические Аг и Ь имеют одинаковые решетки (рис. 4.4). Координационное число для атома аргона равно 12. Связь между частицами в решетке осуществляется силами Ван-дер-Ваальса. [c.161]

До открытия электрона невозможно было понять природу химической связи. Правда, понятие о валентности существовало уже в 1852 г. и в эти же годы существовали некоторые представления о геометрических формах молекул. Вант Гофф и Лебель установили тетраэдрическую структуру атома углерода, а Вернер создал стереохимию комплексных ионов. Очевидно, для того чтобы молекула имела определенную геометрическую форму, должны существовать какие-то связывающие силы между ее частями. В структурных формулах такую химическую связь между связанными атомами изображали черточкой. Она указывала на существование связи, но, разумеется, не давала никакого описания ее природы. Незадолго до открытия электрона Аррениус предположил существование свободных ионов. На основе этого предположения были сделаны многочисленные попытки найти объяснение силам, связывающим атомы. Хотя эти попытки были неудачными, они содействовали представлению об электрическом заряде как основе образования связи. После открытия электрона стало возможно дальнейшее развитие теории связи. В течение немногих лет, основываясь на положительно и отрицательно заряженных атомах, было предлол<ено много разных объяснений образованию связи, но почти не было попыток связать заряды атома с его строением. В 1916 г. Льюис предложил свою теорию валентности. С тех пор было много сделано в области применения математики в теории валентности, но в основе представления о химической связи лежит по-прежнему теория Льюиса. Согласно Полингу , химическая связь возникает между двумя атомами в том случае, если связывающая атомы сила настолько велика, что приводит к образованию достаточно устойчивого агрегата, чтобы обеспечить его существование в виде самостоятельной частицы. Обычно различают пять типов химической связи ионная, ковалентная, металлическая, связь, обусловленная силами Ван-дер-Ваальса, и водородная, причем три первых очень прочны. Все эти связи одинаково важны, но металлическая связь здесь не будет рассмотрена о ней можно прочесть в других источниках . [c.134]

Отметим, что кроме ионной и ковалентной связи существует еще три типа сил притяжения силы Ван-дер-Ваальса, или молекулярные силы, металлические связи и водородные. [c.157]

Силы взаимодействия принято делить на близкодействующие, к которым относят силы отталкивания и силы, ведущие к образованию химических связей, и дальнодействующие — силы Ван-дер-Ваальса, электростатические силы между ионами и силы металлической связи. [c.236]

Степень протекания химических сольватационных процессов зависит от электронной структуры молекул и частиц компонентов растворителя и растворенного вещества, способности частиц к ком-плексообразованию, диссоциации, ассоциации, образованию ионных пар и т. д. При сольватационных близкодействующих взаимодействиях их энергия достигает 400 кДж/моль. К дальнодействующим силам взаимодействий относят электростатические взаимодействия между ионами, металлическую связь и силы Ван-дер-Ваальса. Молекулы растворителя ориентируются в структуры различной устойчивости вокруг растворенных частиц с образованием сольватных оболочек. Число частиц растворителя в первой сольватной оболочке определяют как координационное число сольватации (гидратации) Пс- Значение Пс в водных растворах достигает 6—8. [c.91]

Кроме рассмотренных выше типов химического взаимодействия различают три сорта сил сцепления силы Ван-дер-Ваальса, водородную и металлическую связи. Силами Ван-дер-Ваальса называют силы. .., действующие между молекулами газообразных, жидких и твердых тел. [c.234]

Среди проводников электрического тока различают проводники 1-го и 2-го рода по механизму прохождения тока. В проводниках 1-го рода (металлы, сплавы, некоторые интерметаллические соединения) прохождение тока обусловливается перемещением электронов и не связано с переносом частиц самого вещества. Хорошая электронная проводимость этих тел — следствие металлической связи в них (о металлической связи см. гл. IV и IX). Проводники 2-го рода — соли, некоторые оксиды и гидроксиды — неэлектропроводны в твердом состоянии, но проводят ток в расплавленном виде. Носителями зарядов в них являются ионы, которые в расплаве приобретают подвижность. Прохождение тока через расплавы таких веществ сопровождается их разложением (электролиз). Этот механизм проводимости характерен для соединений с ионной связью. Известны неметаллические вещества с электронной проводимостью, возбуждаемой нагреванием, освещением и другими энергетическими воздействиями. Это полупроводники. В подавляющем большинстве они состоят из атомов с ковалентной связью между ними. Вещества, не являющиеся проводниками ни в одном из агрегатных состояний, имеют молекулярное строение. Это преимущественно соединения неметаллических элементов друг с другом. Между атомами в них действуют ковалентные связи, а межмолекулярное взаимодействие обусловлено силами Ван-дер-Ваальса (см. 13). Среди прочих типов связей наиболее распространены водородная и донорно-акцепторная, которая может рассматриваться как разновидность ковалентной связи. [c.86]

Дальнодействующие силы подразделяются на электростатические взаимодействия между ионами, металлическую связь и силы Ван-дер-Ваальса, названные так в честь голландского физика Я. Д. Ван-дер-Ваальса, известного своими исследованиями газов и жидкостей. [c.10]

Уравнение Ван-дер-Ваальса. В предыдущих главах рассмотрены соединения атомов одного или разных элементов, связанные прочными ковалентными, ионными или металлическими силами химической связи. Пространственное распределение этих сил определяет расположение атомов или ионов в соединении, создавая стройную картину структуры. Однако наряду с этими силами, определяющими основу энергетики и структуры вещества, существуют иные, значительно более слабые межмолекулярные или остаточные силы невалентного происхождения. Наличие таких сил проявляется, в частности, в неподчинении газов, находящихся под большим давлением, закону Менделеева—Клапейрона, в способности всех газов конденсироваться при соответствующих температурах и давлениях, в так называемом эффекте Джоуля — Томсона (изменение температуры газа, продавливаемого через пористую перегородку). [c.346]

Первоначально сложилось представление об эффективных радиусах атомов, проявляющихся в их действиях, т.е. в химических соединениях. Эффективные радиусы определяли из экспериментальных данных по межъядерным расстояниям в молекулах и кристаллах. При этом предполагалось, что атомы представляют собой несжимаемые шары, которые соприкасаются своими поверхностями в соединениях. При определении значения эффективного радиуса из межъядерных расстояний в ковалентных молекулах подразумевали ковалентные радиусы, при вычислении их из данных для металлических кристаллов — металлические радиусы. Наконец, эффективные радиусы, рассчитанные для кристаллов с преимущественно ионной связью, назывались ионными радиусам[и. Для этого определяли радиус какого-нибудь иона, а затем вычисляли ионные радиусы других элементов из экспериментальных данных по межъядерным расстояниям в кристаллических решетках. Так, с помощью оптических методов, а затем расчетом был определен радиус аниона фтора, равный 0,11.3 нм. А расстояние между атомами Na и Г в решетке МаГ было установлено равным 0,231 нм. Отсюда радиус иона Ма равен 0,231 — 0,113 = 0,118 нм. Металлические радиусы получены делением пополам расстояния между центрами двух смежных атомов в кристаллических решетках металлов. Ковалентные радиусы неметаллов также вычислены как половина межъядерного расстояния в молекулах или кристаллах соответствующих простых веществ. Для одного и того же элемента эффективные радиусы (ковалентный, ионный, металлический) не совпадают между собой. Это свидетельствует о зависимости эффективных радиусов не только от природы атомов, но и от характера химической связи, координационного числа и других факторов (см. табл. 4). Изменение эффективных радиусов атомов носит периодический характер (рис. 22). В периодах по мере роста заряда ядра эффективные радиусы атомов уменьшаются, так как происходит стягивание электронных слоев к ядру (при постоянстве их числа для данного периода). Наибольшее уменьшение характерно для 5- и р-элементов. В больших периодах для и /-элементов наблюдается более плавное уменьшение эффективных радиусов, называемое соответственно г- и /сжатием. Эффективные радиусы атомов благородных газов, которыми заканчиваются периоды системы, значительно больше эффективных радиусов предшествующих им р-элементов. Значения эффективных радиусов благородных газов (см. табл. 4) получены из межъядерных расстояний в кристаллах этих веществ, существующих при низких температурах. А в кристаллах благородных газов действуют слабые силы Ван-дер-Ваальса в отличие, например, от молекул галогенов, в которых имеются прочные ковалентные связи. [c.52]

Сущность граничной смазки заключается в следующем. В результате взаимодействия металлических поверхностей со смазочным маслом на образовавшейся окисной пленке, покрывающей основной металл, формируются вторичные адсорбционные граничные пленки из компонентов масла. Силы, действующие на адсорбированные слои смазки, можно условно разделить на химические (хемосорбция), адсорбционные (силы Ван-дер-Ваальса между твердым телом и молекулами, адсорбированными на его поверхности) и межмо-лекулярные (между адсорбированными молекулами), а также силы водородной связи. [c.9]

На металлических поверхностях контактных элементов с исходной структурой (зона 1 на рис. 4.7) в процессе обработки формируется подповерхностный слой металла с деформированными кристаллами 2, а сразу после обработки - пленки окислов 3, которые воспроизводят микрорельеф. При взаимодействии поверхности с воздухом и со смазочным материалом за счет физической адсорбции или химических реакций на пленках окислов образуется фаничный слой. Толщина этого слоя, состоящего из адсорбированных молекул влаги, газов и смазочного материала, соизмерима с высотой неровностей профиля, а структура может несколько различаться в зависимости от химического состава и свойств материалов. Вследствие сил Ван-дер-Ваальса полярные молекулы смазочного материала образуют упорядоченную структуру 4, так называемую "щетку". Близлежащие к поверхности молекулы также ориентируются в поле металла, образуя граничный смазочный слой 5. [c.470]

Значительно более слабые, чем ковалентная, ионная и металлическая связи, межмолекулярные силы, которые обеспечивают взаимное удерживание молекул в молекулярных кристаллических решетках, например в решетке твердого диоксида углерода, или в жидкостях, например в воде. Эти силы называются силами Ван-дер-Ваальса (см. 6.3). [c.111]

Мы видели, что кристаллическая структура алмаза определяется в значительной степени тетраэдрической гибридизацией орбиталей sp это подтверждается тем, что межатомное расстояние в алмазе 1,54 А почти такое же, как в молекуле этана и в более тяжелых углеводородах. Естественно связать тригональную гибридизацию, рассмотренную в гл. 9 для ароматических молекул, со структурой графита. Действительно, строение графита (рис. 11.5), где каждый слой образован из шестиугольников, сильно напоминает высокомолекулярные ароматические соединения. Расстояние между соседними плоскостями слоев, равное 3,35 А, настолько велико, что может быть объяснено лишь действием сил Ван-дер-Ваальса. В каждой из плоскостей имеется набор локализованных а-связей, образованных тригонально гибридизованными sp -орбиталями остальные электроны (которые мы называли подвижными при рассмотрении бензола в гл. 9) занимают МО типа двойных баллонов , простирающихся на всю плоскость. Такая структура еще ближе к металлической структуре. Действительно, графит проявляет небольшую электропроводность вдоль своих базисных плоскостей, но не поперек их. Точные расчеты показывают, что порядок связи С—С равен [c.329]

В 1916 г. Льюис [1] предложил свою теорию валентности. С тех пор было много сделано в математическом описании теории валентности, но в основе представления о химической связи лежит по-прежнему теория Льюиса. Согласно Полингу [2], химическая связь возникает между двумя атомами в том случае, если связывающая атомы сила настолько велика, что приводит к образованию достаточно устойчивого агрегата, способного существовать в виде самостоятельной частицы. Обычно различают пять типов химической связи ионную, ковалентную, металлическую, связь, обусловленную силами Ван-дер-Ваальса, и водородную, причем три первых очень прочны. Все эти связи одинаково важны, но металлическая связь здесь не будет рассматриваться о ней можно прочесть в других источниках [2]. [c.159]

В твердом металле маловероятно существование ионных связей, так как все атомы в этом случае только одного типа. Силы сцепления слишком велики, чтобы их можно было приписать эффекту Ван-дер-Ваальса. Поэтому остается лишь предположить наличие ковалентных связей. Однако в кристаллическом металле каждый атом обычно имеет восемь или двенадцать ближайших соседей, а это, очевидно, слишком много, чтобы образовались обычные ковалентные связи с обобществленной электронной парой. Отсюда следует, что в этом случае имеется новый тип сил сцепления — металлическая связь. [c.115]

Металлическая связь присуща веществам в жидком и твердом агрегатных состояниях. В газообразном состоянии металлы представляют собой скопление чаще всего одноатомных молекул, которые, подобно другим неметаллическим газам, связаны слабыми силами Ван-дер-Ваальса. [c.219]

К дальнодействующим силам относят силы Ван-дер-Ваальса, электростатические силы между ионами, а также металлическую связь. Связи между ионами, хотя и рассматриваются как химические, не насыщаются, и поэтому данное взаимодействие является дальнодействующим. Наиболее распространенными силами прнтя-жения при сжатии пленок являются ван-дер-ваальсовы силы. Радиус действия их находится в пределах I —100 нм. [c.274]

Все возможные взаимодействия между атомами и молекулами не исчерпываются ионной, ковалентной и металлической формами химических связей. Так, например, из факта, что атомы благородных газов не объединяются в молекулы, еще не следует, что между этими атомами не существует никакого взаимодействия. Действительно, если благородные газы удается перевести в жидкое и твердое состояние, то это означает наличие между частицами сил притяжения. В то же время исключительно низкие температуры, необходимые для их конденсации, свидетельствуют о том, что эти силы чрезвычайно малы. Эти слабые силы представляют собой взаимодействия нескольких типов, но их объединяют под общим названием ван-дер-ваальсовы силы в честь голландского физика Дж. Д. Ван-дер-Ваальса, впервые постулировавшего существование сил притяжения, действующих между атомами и молекулами. Для их учета Ван-дер-Ваальс ввел в 1873 г. специальный член alv в уравнение состояния идеальных газов. [c.204]

Структура неорганических веществ отличается большим многообразием в зависимости от природы и числа частиц, входящих в кристаллическую решетку. При этом частицы одного вида соединяются друг с другом посредством металлической связи (элементы левой части таблицы Д. И. Менделеева), ковалентной связи с образованием полимерного каркаса (элементы середины таблицы), связи частично ионной и частично ковалентной (некоторые элементы П1, IV и V групп таблицы Д. И. Менделеева), ковалентной связи с образованием отдельных молекул и ван-дер-ваальсовых сил между этими молекулами. При наличии в составе соединения частиц двух видов связь между ними может быть ионной или близкой к ней при значительной разности электроотрицательностей между элементами (фториды, хлориды, ряд оксидов) при малой разности электроотрицательностей — преимущественно ковалентной (SO2, СО т. д.), а также связью, сочетающей признаки и ионной, и ковалентной (большинство оксидов, карбиды, нитриды, бо-риды, силициды). При наличии же в составе соединения трех и более элементов картина может быть еще более сложной. Отдельные элементы за счет преимущественно ковалентной связи между ними могут образовать самостоятельные структурные группировки — радикалы типа SO42-, Si04 -, А104 и т. д., остальные же элементы вследствие передачи своих электронов этим радикалам могут связываться с ними посредством преимущественно ионной связи (Na+, Са2+, АР+ и т. д.). Более того, могут возникать группировки в виде цепей, лент, слоев и даже каркасов, имеющих заряды, равномерно локализованные по фрагментам этих группировок, связанных друг с другом через катионы металлов. Б случае же незаряженных структурных единиц, например слоев у некоторых глинистых минералов, связь между слоями является ван-дер-ваальсо-вой, или водородной. [c.25]

При образовании гомоатомных соединений (простых веществ) все эффекты, связанные с разностью электроотрицательностей взаимодействующих атомов, исключаются. Поэтому в простых веществах не реализуются полярные, а тем более преимущественно ионные связи. Следовательно, в простых веществах осуществляется лишь металлическая и ковалентная связь. Следует при этом учесть и возможность возникновения дополнительного ван-дер-ваальсов-ского взаимодействия. Преобладание вклада металлической связи приводит к металлическим свойствам простого вещества, а неметаллические свойства обусловлены преимущественно ковалентным взаимодействием. Для образования ковалентной связи взаимодействующие атомы должны обладать достаточным количеством валентных электронов. При дефиците валентных электронов осуществляется коллективное электронно-атомное взаимодействие, приводящее к возникновению металлической связи. На этой основе в периодической системе можно провести вертикальную границу между элементами П1А- и 1УА-групп, слева от которой располагаются элементы с дефицитом валентных электронов, а справа — с избытком. Эта вертикаль называется границей Цинтля Ее положение в периодической системе обусловлено тем, что в соответствии с современными представлениями о механизме образования ковалентной связи особой устойчивостью обладает полностью завершенная октетная электронная 5 /гр -конфигурация, свойственная благородным газам. Поэтому для реализации ковалентного взаимодействия при образовании простых веществ необходимо, чтобы каждый атом пмел не менее четырех электронов. В этом случае возможно возникгювение четырех ковалентных связей (5/) -гибридизация ), что и реализуется у элементов 1УА-группы (решетка типа алмаза у углерода, кремния, германия и а-олова с координационным числом 4). Если атом имеет 5 валентных электронов (УА-группа), то до завершения октета ему необходимо 3 электрона. Поэтому он может иметь лишь три ковалентные связи с партнерами (к. ч. 3). В этом случае кристалл образован гофрированными сетками, которые связаны между собой более слабыми силами. Получается слоистая структура, в которой расстояние между атомами, принадлежащими одному слою, намного меньше, чем между атомами различных слоев (черный фосфор, мышьяк, сурьма) [c.29]

Графит — устойчивая при нормальных условиях аллотропная форма углерода. Он имеет серо-черный цвет и металлический блеск, кажется жирным на ощупь, очень мягок, оставляет черные следы на бумаге. Графит хорошо проводит теплоту и электрический ток, но его свойства резко анизотропны. Кристаллохимическое строение графита существенно отличается от структуры алмаза. Он имеет гексагональную структуру (рис. 144). Атомы углерода в графите расположены отдельными слоями, образованными из плоских шестиугольников. Каждый атом углерода на плоскости окружен тремя соседями ( р -гибридизация), расположенными вокруг него в виде правильного треугольника на расстоянии 0,412 нм. А расстояние между ближайшими атомами соседних слоев равно 0,340 нм и более чем в два раза превышает кратчайшее расстояние м ду атомами углерода в плоском слое. Поэтому графит имеет меньшую плотность по сравнению с алмазом, легко расщепляется на тонкие чешуйки. Химическая связь между атомами углерода внутри слоя имеет ковалентный характер с ярко выраженной склонностью к металлизации. Последняя обусловлена возникновением делокализованных 5Гр.р-связей в пределах шестиугольников (как в молекуле бензола) и всего макрослоя. Этим и объясняются хорошая электрическая проводимость и металлический блеск графита. Углеродные атомы различных слоев связаны слабыми силами Ван-дер-Ваальса. Преимущественно ковалентная связь между атомами углерода внутри слоя сближает графит с алмазом и тот и другой необычайно тугоплавки и обладают малой упругостью паров при нагревании. [c.359]

Каков же механизм возникновения адгезионной связи между полимерным покрытием и металлической поверхностью Существует несколько теорий, различным образом трактующих природу этого явления. За рубежом главным образом придерживаются адсорбционной теории, разработанной Н. А. Дебройном, который рассматривает адгезионную связь как адсорбционную. По мнению советских ученых [36], адсорбционная теория ошибочна по своей сути, поскольку теория адгезии должна охватывать любые основные факторы, влияющие на величину адгезии, между тем адсорбционные явления не всегда сопутствуют возникновению адгезионной связи. По наиболее современным представлениям, развитым Б. В. Дерягиным, Н. А. Кротовой, В. П. Смилгой [36], адгезия во всех случаях является результатом межмолекулярного взаимодействия поверхностей разнородных материалов и обусловливается силами химической связи, или силами Ван-дер-Ваальса. Поэтому нельзя противопоставлять электронную теорию адгезии химической теории. [c.29]

Рис. 239. Схемы, иллюстрирующие переходные случаи между ионными, ковалентными и металлическими связями (а) и между этими связями и ван-дер-ваальсов-ским типом химических связей (б)

Свойства простого вещества и соединений. В свободном виде галлий обладает металлическими признаками серебристо-белый цвет, высокая плотность (5,96 г/см ), хорошая ковкость (по твердости напоминает свинец), значительная электропроводность. Но температурой плавления он резко выделяется среди металлов — соседей по периоду и подгруппе. Его температура плавления 29,8 С, и он имеет самый большой интервал температур, при которых является жидкостью от 29,8 " С до /кип = 2247° С. Склонность к переохлаждению позволяет использовать галлий как жидкость в термометрах для измерения высоких температур. Аномально низкая температура плавления объясняется тем, что в конденсированном (твердом или жидком) состоянии кристаллическая решетка галлия образована молекулами Саг с межатомным расстоянием 2,48А. Атомы в молекуле Саг прочно связаны химическими связями, но молекулы между собой связаны только слабыми ван-дер-ваальсо-вымн силами, поэтому разорвать эти связи очень легко. У всех металлов в узлах кристаллической решетки расположены ионы металлов, а в решетке галлия находятся ионизированные молекулы Саг+. Ионизация молекулы доказывает, что связь между атомами в значительной мере ионная. Таким образом, галлий очень редкий для простых веществ пример кристаллической решетки, где существуют одновременно как металлическая, так и молекулярная структуры. Металлическая структура решетки галлия подтверждается его достаточно высокой электропроводностью. [c.318]

Из четырех основных видов межатомных связей — ван-дер-ваальсов-ской, металлической, ковалентной и ионной — подробно будут рассмотрены только две последние. Ван-дер-ваальсовская связь обусловливает слабое притяжен е между атомами с устойчивой электронной конфигурацией и не имеет значения при рассмотрении химических реакций, но является причиной сцепления молекул в молекулярных кристаллах. [c.56]

В некоторых молекулярных кристаллах величина расстояний между атомами различных молекул заставляет предполагать, что меж-молекулярные связи не являются чистыми связями ван-дер-Ваальса такое предположение подтверждается также физическими свойствами этих кристаллов. В селене и теллуре атомы соединены в бесконечные цепочки, в которых каждый атом образует две связи.Простейший взгляд на такую структуру состоял бы в предположении, что связи внутри цепочки являются ковалентными, а между цепочками — связями ван-дер-Ваальса. Однако металлические свойства кристаллов указывают на то, что связи не принадлежат к этим чистым типам. При интерпретации физических свойств следует соблюдать осторожность. Например, хотя теплота возгонки простых молекулярных кристаллов обычно невелика, большая величина теплоты возгонки не обязательно означает, что межмолекулярные связи в этом случае сильнее простых связей ван-дер-Ваальса. Так, в частности возгонка ромбической серы или селена заключается не только в разделении молекул Sg или цепочек Seoo, но также и в распаде этих структурных единиц на простые двухатомные молекулы. В соответствии с этим теплота возгонки ромбической серы и селена значительно выше теплоты возгонки кристаллов, содержащих молекулы такой же степени комплексности, как и молекулы, существ ющие в их парах, что. можно видеть из следующих примеров. Теплота возгонки в ккал1моль Зроиб.—20 Se — 30 02—1,74 СН4 —2,40 и НС1 —4,34. [c.82]

В некоторых случаях образование конденсированных агрегатных состояний не может быть объяснено на основе представлений об ионной, ковалентной и металлической связи. Какие силы, например, обусловливают сцепление молекул фтора или хлора, образующих жидкие фазы Силы эти малы. Например, энергия сублимации молекул хлора (С12) равна 5 ктл1моль. Эти слабые мелшолекулярные силы получили название вандерваальсовских, поскольку они были впервые обнаружены Ван дер Ваальсом, который для учета этих сил ввел в [c.88]