3.ХИМИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ В ТВЕРДЫХ ВЕЩЕСТВАХ и жидкостях
3.1 Агрегатные состояния
Есвязи Екин
•твердое тело
Екин Есвязи
(форма, объём)
•жидкость
Екин Есвязи
(расстояние между частицами сравнимо с их диаметрами, вклад меж- молекул.взаимод. в Е связи )
•газ
•Екин>Есвязи
(броуновское движение)
Среднее расстояние (размеры пространства) между частицами
Газ для
одной
частицы V = 22.4 л
V = V / NA
aa
d
a
1 моль NA = 6.02 1023 частиц
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Кристалл(твёрдое в-во) |
||||||||||
|
a V 33А, ребро |
|
|
||||||||||||||
|
куба |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
серебро |
Vν M |
|
|
108 |
10.3 cм3 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
0 |
|
|
|
|
|
ρ |
10.50 |
|
|
|
|||||
|
d N2 |
3А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
0 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
a 2.6 А |
|
|
dAg 2.68А |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Жидкость - бром (Br2) |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
M 160 51.2 cм3 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ν |
ρ |
3.12 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
d Br2 4.5 А |
|
|||||||
|
|
|
|
|
a 4.4 А |
|
|
|
|||||||||
3.1 Межмолекулярное взаимодействие.
Полярность связи и дипольный момент молекулы
•Полярность связи |
|
|
|
А В |
Электрический |
||
|
диполь |
Дипольный момент |
|
|
|
|
|
A |
B |
|
(мера полярности связи) |
|
= l |
||
|
|
l |
|
|
[Кл м], Дебай (D) |
||
l |
|
|
1 D = 3,33 10-30 Кл м |
|
|
-заряд, l-длина диполя |
|
•Поляризуемость молекул
+ |
|
|
Е |
|
|
|
|
– |
μи α E |
||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
μи –индуцированный(наведенный) дип.момент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- коэффициент поляризуемости (поляризуемость) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е – напряженность электрического поля |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Дипольный момент молекул
Молекула |
Дипольный |
Дипольный |
Строение |
|||
|
момент |
момент |
молекулы |
|||
|
связи, D |
молекулы, D |
|
О |
|
|
O3 |
|
|
|
|
||
0 |
0 |
О |
|
О |
||
|
|
|
|
|||
H2O |
|
|
Н + |
|
||
1,5 |
1,84 |
|
|
+ |
||
|
Н |
|||||
|
|
|
О |
|
||
CO2 |
2,7 |
0 |
|
+ |
|
|
O |
С |
O |
||||
|
||||||
Силы Ван-дер-Ваальса [без обмена электронами, межмолекулярное взаимодействие (притяжение) диполей]
1. Ориентационный эффект (Кьезома) (взаимодействие(электростатическое притяжение) пост.диполь – пост.диполь)
+ |
+ |
+ |
|
Eор |
1. 2 |
|
r6T |
||||||
|
+ |
|
||||
1 |
2 |
|
|
|
|
2. Индукционный эффект (Дебая ) (взаимодействие постоянный диполь |
||||
– наведенный(индуцированный) диполь). |
|
μ2 α |
|
|
|
- + |
Eинд |
||
|
r6 |
|||
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Дисперсионный эффект (Лондона) (взаимодействие мгновенных диполей).
Eдис α1r6α2
Относительный вклад каждой составляющей в энергию
межмолекулярного взаимодействия для различных молекул
|
|
|
- Особый тип межмолекулярного |
|
Водородная связь |
|
|
|
|
взаимодействия |
|
|
|
|
|
|
|
|
H O, |
H F, |
H N |
E |
2 |
r6 |
||||
1. r<< |
|
r |
r |
|
|
|
|
||
небольшой размер атомов, |
|
|
|
|
больше энергия связи Е |
|
|
|
|
2. >> O,F,N – max - большая поляризация связи(сильное диполь-
3. дипольное ориентационное взаимодействие), бОльшая Е водородн.связи частично ковалентная составляющая Е связи по донорно-акцепторному
механизму
•Энергия водородн.связи~100 кДж/моль (силы Ван-дер-Ваальса~10-20 кДж/моль)
Пример: HF образование ассоциатов или |
F |
F |
F |
|
цепей |
|
|
|
|
H 1s1 F...2s 2 2p2x 2p2y 2p1z H + |
H + |
H + H + |
H + |
|
F F
Молекула воды H2O-
[4 водородн.связи: две между атомом О(донор) и атомами Н двух соседних молекул воды, ещё две – за счет двух атомов Н(акцепторы)]-упорядоченная структура в кристалл.состоянии
О 
Н + |
Н + |
О |
О |
|
Н +
Н +Н +
Н +
О
Н +
Н +
Длина связи О |
|
Н |
0,99 А |
|
|||
Длина связи О….Н |
1,77 А |
||
Угол связи 104,5о |
|
||
|
3.2 Твердые тела. Химическая связь в твердом теле. |
|
|
|
|
Екин |
Есвязи (фиксир.положение частиц, колебат.и вращат. |
|
по характеру |
|
|
движение частиц) |
|
|
|
|
|
распределения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
частиц в |
|
|
|
|
пространстве |
Кристаллические(периодичность) 
Аморфные(хаотичность)
Еi min |
Е Еmin |
твердое жидкое |
твердое жидкое |
скачек |
плавно |
Тпл, Нпл, Sпл |
|
•монокристаллы |
• |
стекла |
|
•поликристаллы |
• |
мелкодисперсные |
|
|
порошки |
Плотнейшая упаковка
( Еi min минимум энергии кристаллов)
1-2-1-2….
ГПУ(гексагональная)
1-2-3-1-2-3…
КПУ(кубическая)