Справочники / Врублевский А.И. Химия. Теоретический курс для подготовки к ЕГЭ

Ионная связь образуется в многоэлементных соединениях:

солях (NH4C1, KNO3, Na3PO4), основаниях (КОН, Ва(ОН)2,

Са(ОН)2). При этом в солях, образованных сложными катио­

нами или сложными анионами, сочетаются два вида связи:

ионная и ковалентная полярная. Например, в нитрате аммония связь между катионом NH4 и анионом NO3 ионная, а в слож­

ных ионах NH4 и NO3 — ковалентная полярная. В основани­

ях связь между катионом металла и гидроксогруппой ионная, а между атомами в гидроксогруппе — ковалентная полярная. В соединениях FeS2, СаС2, К2С2, ВаО2 (и других пероксидах

металлов — К2О2, СаО2 и т. п.) одновременно присутствуют

ионная и ковалентная неполярная связи: [Fe]2+[S-1—S-1]2-, [Са2+[С_1=С-1]2-, [Ва]2+[*О- —О"1]2’.

Дисульфиды являются производными дисульфида водорода

Н—S—S—Н (аналог Н2О9), карбиды — производными аце­

тилена (Н—С=С—Н), а пероксиды — производными перок­ сида водорода (Н—О—О—Н).

Следует иметь в виду, что в действительности связи на 100 % ионными никогда не бывают. Поэтому говорят о степе­

ни ионности связи, которую качественно оценивают по раз­ ности электроотрицательностей атомов; например, степень

ионности KF больше, чем KI, так как %(F) > %(1). Считается, что связь между атомами ионная, если для них Ду > 2.

Подобно ковалентной связи, ионная связь характеризуется

длиной (0,16—0,3 нм) и энергией (порядка нескольких сотен

килоджоулей на моль), но, в отличие от ковалентной, ионная связь ненаправленная и ненасыщаемая.

Ненаправленностъ ионной связи объясняется тем, что силы

электростатического взаимодействия (линии вектора напряжен­

ности £) не ориентированы, т. е. направлены во все стороны,

поэтому каждый ион притягивает ионы противоположного

заряда в любом направлении (см. рис. на с. 134).

связь. Например, в простом веществе хром металлическая связь прочнее, чем в простом веществе натрий, так как температуры плавления простых веществ этих металлов соответственно равны 1980 °C и 97,9 °C. Металлическая связь возникает так­ же в сплавах металлов (латунь, бронза, дюралюминий и др.).

5.2. МЕЖМОЛЕКУЛЯРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ

Несмотря на свою электронейтральность, молекулы способ­ ны взаимодействовать между собой. Это взаимодействие на­

зывают межмолекулярным, или ван-дер-ваальсовым (в честь

голландского физика И. Д. Ван-дер-Ваальса). Именно благо­ даря действию этих сил вещества при понижении температу­ ры или увеличении давления переходят из газообразного в жидкое, а затем в твердое состояние. Силы межмолекулярно­ го взаимодействия, как и химическая связь, имеют электро­ статическую природу (т. е. обусловлены притяжением разно­ именных зарядов), однако они не связаны с перекрыванием атомных орбиталей и перераспределением электронной плот­ ности. Энергия межмолекулярного взаимодействия возрастает с ростом абсолютной величины притягивающихся зарядов и уменьшением расстояния между ними.

Различают три составляющие межмолекулярного взаимо­ действия:

а) взаимодействие между полярными молекулами (диполя­ ми). Это взаимодействие называют ориентационным, или

дипольным (рис. 5.2, п);

б) индукционное взаимодействие, которое реализуется меж­ ду полярной и неполярной молекулами вследствие того, что в неполярной молекуле под действием электрического поля полярной молекулы также возникает (индуцируется) диполь

(рис. 5.2, б);

в) дисперсионное взаимодействие; это взаимодействие так называемых мгновенных диполей (рис. 5.2, в), которые возни­ кают в неполярных молекулах вследствие флуктуации (коле­ баний) электронной плотности (в какой-то момент времени в

Энергия межмолекулярного взаимодействия возрастает:

•с понижением температуры;

•с увеличением давления (для газов);

•с ростом полярности молекул (например, для этанола С2Н5ОН она выше, чем для диметилового эфира (СН3)2О);

•с ростом массы молекул вещества (например, для Вг2 она выше, чем для С12), поскольку при этом возрастают

число электронов в ней и способность электронного об­ лака к поляризуемости.

Поскольку масса молекулы пропорциональна молярной массе, можно считать, что энергия межмолекулярного взаимо­ действия тем больше, чем больше молярная масса вещества (забегая вперед, отметим, что это справедливо только при отсутствии водородных связей).

Энергия межмолекулярного взаимодействия зависит еще и от геометрии молекулы, поскольку она влияет на площадь соприкосновения молекул. Например, при одной и той же молярной массе алканы с неразветвленной цепью атомов угле­ рода в молекуле имеют более высокую температуру кипения, чем алканы разветвленного строения. Это обусловлено тем, что в случае неразветвленных молекул площадь их соприкос­ новения больше и, соответственно, большее число электронов участвует в образовании мгновенных диполей. Кроме того, разветвление препятствует более тесному сближению молекул.

Энергия межмолекулярного взаимодействия возрастает с уменьшением расстояния между молекулами. При понижении температуры или увеличении давления расстояние между мо­ лекулами уменьшается, межмолекулярное взаимодействие воз­ растает и вещество последовательно переходит из газообраз­ ного состояния в жидкое, а затем в твердое.

5.3.ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ

Кособому виду межмолекулярного взаимодействия отно­ сится водородная связь, которая бывает межмолекулярной и внутримолекулярной.