Ионная связь

Ионная химическая связь образуется в результате электростатического взаимодействия отрицательно и положительно заряженных ионов. Условием образования ионной связи является большая разность в значениях электроотрицательности атомов, образующих молекулу. Считается, что ионная связь образуется между элементами, разность в электроотрицательности которых достигает или превышает 2.0. К наиболее типичным соединениям с ионной связью относятся галогениды щелочных и щелочноземельных металлов.

При образовании ионной связи атомы стремятся отдать или принять такое число электронов, чтобы строение их внешней электронной оболочки оказалось аналогичным строению ближайшего к ним инертного газа (восемь электронов на внешнем энергетическом уровне).

Например, хлорид натрия (NaC1) состоит из катионов Na⁺ и анионов C1^-, которые являются продуктами в результате окисления атомов натрия и восстановления атомов хлора:

Na - 1ē = Na⁺ (1s²2s²2p⁶)

Cl + 1ē = Cl^- (1s²2s²2p⁶3s²3p⁶)

При обычных условиях ионные соединения представляют собой кристаллические вещества. В кристаллической решетке ионных соединений ион одного знака окружен определенным количеством ионов противоположного знака, число которых определяется соотношением ионного радиуса. Каждый ион притягивает к себе ионы противоположного знака в любом направлении. Так, в кристалле NaC1 каждый ион натрия окружен шестью ионами хлора, также как и каждый ион хлора окружен шестью ионами натрия. Поэтому, ионная связь характеризуется ненаправленностью и ненасыщаемостью.

Металлическая связь

В твердом и жидком состоянии металла проявляется металлическая связь. Валентные электроны металлов достаточно слабо связаны со своими ядрами и могут легко отрываться от них. Поэтому металл содержит атомы, положительно заряженные ионы, и большое количество «полусвободных» электронов, которые легко подвижны, непрочно связаны с атомом и становятся одновременно общими для всех атомов (образуется так называемый «электронный газ»). Электроны в металле осуществляют связь между всеми атомами металла – такая связь называется металлической. Благодаря этому металлы характеризуются высокой электропроводностью и теплопроводностью.

6. Энергетика химических процессов

Одной из важнейших задач химии является создание веществ и материалов с заранее заданными свойствами. Для решения этой задачи необходимо знать общие закономерности протекания химических процессов. Такие знания дает химическая термодинамика.

Химическая термодинамика изучает энергетические эффекты, сопровождающие химические реакции, направление и пределы их самопроизвольного протекания. Объектом изучения в химической термодинамике является система. Система – вещество или совокупность находящихся во взаимодействии веществ, мысленно или фактически обособленных от окружающей среды. Системы бывают: открытые (обмениваются с внешней средой и веществом и энергией),

закрытые (обменивается с внешней средой энергией, но не обмениваются веществом), изолированные (не обмениваются с внешней средой ни веществом, ни энергией). Каждая система может быть охарактеризована термодинамическими параметрами (температура, давление, объем, концентрация), которые могут быть непосредственно измерены. Совокупность термодинамических параметров определяет состояние системы. Кроме термодинамических параметров для характеристики состояния системы в термодинамике широко используются величины, называемые функциями состояния, значения которых зависят от состояния системы, но не от способа, которым это состояние достигается. К функциям состояния относятся внутренняя энергия (U), энтальпия (H), энтропия (S), энергия Гиббса (G).