В минералогии различают 4 типа хим связи!

1. Ионная – участвуют противоположно заряженные ионы;

2. Ковалентная (равнодействующая связь) – участвуют атомы неметаллов;

3. Металлическая – участвуют обычно атомы металлов;

4. Ван-дер-ваальсовская (остаточная, молекулярная) – участвуют нейтральные молекулы.

Хим связь обуславливает прочность крист решетки, что в свою очередь отражается на физ свойствах. За каждым типом хим связи в минералах тянутся вполне конкретные физ свойства, т. К. эти свойства будут отражать прочность крист решетки. (СЛЕД СЛАЙД)

(СЛЕД СЛАЙД) Ионная связь возникает в крист решетках с ионным строением. Эта связь возникает посредством взаимного электростатического притяжения противоположно заряженных ионов. Образованию ионной связи предшествует ионизация атомов. Ионизация атомов – атомы переходят в катионы или в анионы (ионизируются). Начертить схему ионизации с атомами натрия и хлора. Ионная связь одна из наиболее распространенных хим связей в минеральном мире. Обычно такую хим связь можно наблюдать в минералах, относящихся к кислородным солям. Почему электроны уходят с внешней орбиты натрия и принимаются внешней орбитой хлора? Ответ: нейтральные газы не участвуют в хим реакциях, т. К. у них на внешних уровнях всегда находятся либо 2 электрона (тогда этот внутренний уровень устойчив), либо 8 электронов (тоже устойчивый эл. уровень) и устойчивым является 18-тиэлектронный уровень. И поэтому если мы имеем атом и внешний уровень не соответствует заполненному устойчивому уровню, то с этого внешнего уровня электроны отдаются. Поэтому атомы и способны к ионизации, что они создают внешние устойчивые электронные уровни. В результате мы видим крайнее проявление такого желания создать внешний устойчивый эл. Уровень – это отдать либо принять электроны. Характерная особенность: ионная связь ненаправленная и ненасыщенная. Как это понять? Ответ: мысленно представим что же такое ион. Ионы представляют в виде сфер. Что же происходит у иона? Ион – это заряженная частица, и вот тут заряд по внешней оболочке и будет концентрироваться: электрон ушел => по этой сфере будет распределяться положительный заряд; электрон пришел – отрицательный заряд. То есть внешняя оболочка сферы будет как бы содержать в себе заряд. Почему заряд вот так равномерно распределен? Ответ: вся сфера в любой точке будет нести в себе заряд – почему это происходит? Электрон как бы «размазан» по этой сфере либо если положительный заряд больше, то положительный заряд будет как бы «размазан». Почему «как бы размазан», ведь электрон – это материальная частица? Да, материальная, но эта частица с такой огромной скоростью вращается по этой сфере, что в каждый конкретный момент электрон находится всего лишь мгновение в какой-то точке, а в целом создается видимость, что вся сфера становится заряженной. Как это понять? Пример: вентилятор и его лопасти в выключенном и включенном состояниях. К, допустим, положительной сфере может притягиваться в любую точку отрицательная сфера, поэтому ионная связь ненасыщенная (разное кол-во противоположно заряженных ионов может притягиваться) и ненаправленная (т. К. мы не можем сказать, что вот так вот они притягиваются и не иначе, и тут и тут и тут могут притягиваться).

Ионная связь достаточно прочная. (СЛЕД СЛАЙД)

(СЛЕД СЛАЙД) Ковалентная связь (одновременнодействующая связь) возникает между нейтральными атомами и атомами неметаллов. Эта связь возникает ввиду того, что каждый атом по одному электрону со своей оболочки отдает на образование эл. Пары между этими двумя атомами и эта эл. Пара будет одновременно принадлежать и одному и другому атому (то есть они объединили эти электроны). Почему эти электроны создают общую эл. Пару? Ответ: атомы пытаются создать устойчивую внешнюю оболочку, состоящую либо из 2, либо из 8, либо из 18 электронов. Это тип устойчивой оболочки инертных газов. Начертить схему ковалентной связи у атомов хлора.

В зависимости от того, какие атомы неметаллов участвуют в образовании этой ковал. Связи, различают неполярную и полярную ковал. Связи.

Неполярная возникает между атомами одного и того же элемента. Пример: атомы хлора.

Полярная возникает между атомами разных элементов. Пример: атомы водорода и хлора.

В случае неполярной связи эл. Пара располагается симметрично, так как атомы с одинаковой силой и ни тот, ни другой к себе эту пару не может перетянуть. А в случае полярной связи атом хлора сильнее, и он перетягивает эл пару в свою сторону, но тем не менее эта эл. Пара существует между этими атомами.

Свойства ковал. Связи: ковал. Связь направленная и насыщенная. Что это значит? (смотрим на рисунок с атомами хлора) Оболочки этих атомов как бы вдавливаются друг в друга; и там, где возникает общая эл. Пара как бы концентрируется отриц. Заряд => ядра атомов 1 и другого хлора притягиваются к этому участку, то есть ковал. Связь действует направленно, она направлена в сторону этой эл. Пары. А почему насыщенная? Потому что хлор может присоединить только 1 атом хлора. В случае HCl тоже связь направленная и насыщенная, то есть 1 водород может присоединить 1 хлор.

Смотрим на нарисованные углероды луизы (крист структура алмаза – много С; и просто одна С – это структура углерода). Ковал. Связь прочная.

В минералогии эта связь встречается, но не так часто. Если она встречается, то она характеризуется большой прочностью крист решетки. Почему алмаз имеет такую колоссальную твердость? Потому что крист решетка чрезвычайно прочная благодаря вот этой ковал. Связи между атомами углерода. (СЛЕД СЛАЙД)

(СЛЕД СЛАЙД) Металлическая связь возникает между атомами в структуре минералов, относящихся к металлам. В узлах крист решетки, так теоретически, находятся нейтральные атомы металла, от которых отделяются электроны внешнего эл. Уровня, свободно перемещающиеся между узлами и обеспечивающие связь всех структурных единиц. Следовательно, суммарный положительный заряд узлов крист решетки и отриц заряд свободно перемещающихся электронов равен. По сути, фактически, мы имеем, что в узлах крист решетки располагаются не атомы, а катионы, а теоретически это вещество состоит из атомов.

Связь достаточно прочная, но эта связь придает особое свойство минералам с таким типом хим связи. Такой тип хим связи характерен для самородных металлов (например, золото: в узлах располагаются не атомы, а ионы золота; а электроны перемещаются между узлами и создают стабильную структуру этого самородного минерала. Также такой тип связи имеют медь, железо, платина и т. Д.). Что характерно для металлов? Ответ: электропроводность, теплопроводность. Почему такие свойства возникают? Ответ: если приложить разность потенциалов для самородного металла, то электроны будут не хаотично перемещаться между узлами, а начнут от отрицательного потенциала к положительному – видим эл. Ток.

Небольшая твердость также связана с этим типом хим связи и ковкость (то есть способность плющиться, размазываться, когда прилагается сила, то есть отдельные прослойки, сложенные катионами, начинают скользить один относительно другого). (СЛЕД СЛАЙД)

(СЛЕД СЛАЙД) Ван-дер-ваальсовская (остаточная или молекулярная) связь в минеральном мире возникает не так часто. Эта связь очень слабая, обычно возникает в минералах со слоистой структурой. Суть этой связи: эта связь образуется за счет остаточных электростатических сил, возникающих при геометрически неравномерном (дипольном) распределении зарядов в молекулах. Ван-дер-ваальсовская связь возникает ввиду геом дипольности нейтральной молекулы (+рисунок воды).

Геометрическая дипольность («ди» – два, «полюс» – полюс) - это явление, при котором мы видим сосуществующие положительный и отриц. Заряды, разделенные, но все-таки в пределах 1 молекулы, двуполюсность молекулы. Что значит геометрическая пространственная двуполюсность молекулы? Смотрим рисунок молекулы воды. Ионы водорода расположены не на 1 прямой, а под углом к кислороду. Угол между направлением хим связи = 104,7 градусов. (на левом рисунке) Геометрически в этой молекуле верхняя часть как бы несет положительный заряд, а нижняя – как бы отрицательный – то есть геом. Дипольность. На самом деле молекула нейтральная, но вот эта геом. Двуполюсность возникла. Тогда что же происходит в пространстве, когда сочетаются дипольные молекулы? Ответ: (правый рисунок) ионы кислорода (отриц заряд) и ионы водорода (положит заряд). Тогда противоположные молекулы ионами водорода слабенько притягиваются к этой нейтральной молекуле воды, но в развернутой относительно их вот этой отриц частью (все они развернуты относительно друг друга). И между этими молекулами воды существует слабая, но тем не менее хим связь – это и есть остаточная, молекулярная либо Ван-дер-ваальсовская связь.

Вода не разлетается на отдельные нейтральные молекулы. А разлетается тогда, когда воду нагреют (энергия сообщится) => эти слабые связи разрываются и образуется пар.

Ван-дер-ваальсовская связь может существовать между атомами неметаллов. Каким образом? Ответ: (слайд с планетарной моделью) Электрон каждое мгновение находится в конкретной точке сферы и здесь тоже может возникать геом дипольность. То есть электрон находится в одной точке – тут отриц заряд, а в противоположной точке будет как бы положительный заряд. И тогда соседний электрон может мгновенно притянуться своей как бы положительной частью к этому электрону. Но это все мгновенно меняется, поэтому атомы газов вот так и разлетаются, так как эта очень слабая связь. (СЛЕД СЛАЙД)

(СЛЕД СЛАЙД) Крист решетка устойчивое жесткое образование, так как там существуют определенные хим связи между структурными элементами. Крист решетки реализуют один из типов хим связи, прочность хим связи очень разная => поэтому прочность крист решеток разная => поэтому в зависимости от прочности крист решетки возникают разные физ свойства минералов (прочность крист решетки будет отражаться на физ свойствах минералов).

Для всех крист веществ/крист решеток одинаковые свойства. Основные свойства:

1. Однородность – в любой точке крист решетки все свойства будут одинаковыми;

2. Анизотропность («ан» – отрицание, «изо» – равный, «тропос» - направление) – неоднородность в непараллельных направлениях (свойства будут разные). Почему такое возникает? Ответ: а только потому, что расстояние между узлами крист решетки в 1 направлении одно => сила хим связи будет одна, в другом непараллельном направлении расстояние будет другое и хим связь тоже. Прочность будет разная. Свойства в параллельных направлениях одинаковые, в непараллельных – разные.;

3. Симметричность – крист решетки закономерно повторяющиеся – значит симметричные образования;

4. Способность к самоогранке с образованием кристаллов в условиях свободного роста. (СЛЕД СЛАЙД)

(СЛЕД СЛАЙД) Кристалл – выпуклый природный многогранник, симметрия которого отвечает симметрии крист решетки минерала. Симметрию крист решетки мы можем судить по симметрии кристалла. Симметрия крист решетки – это пространственное расположение структурных элементов (а это структура минерала). А значит информацию о структуре крист решетки минерала мы можем получить по симметрии кристалла: какова симметрия кристалла соответствующего минерала – такова симметрия крист решетки. (СЛЕД СЛАЙД)

(СЛЕД СЛАЙД) У кристалла различают грани = плоские сетки крист решетки; линия пересечения граней – ребро = ряд крист решетки; точка пересечения ребер – вершина = узел крист решетки. (СЛЕД СЛАЙД)