Kako določiti polarnost povezave? Položaj naprej in nazaj

Danes se bomo naučili, kako določiti polarnost povezave in zakaj je to potrebno. Naj razkrije fizični pomen obravnavane količine.

Kemija in fizika

Nekoliko časa so vse discipline, ki so bile namenjene preučevanju sveta okoli nas, združila ena definicija. In astronomi, alhemiki in biologi so bili filozofi. Zdaj pa obstajajo stroga distribucija na področjih znanosti in velike univerze točno vedo, kaj morajo matematiki poznati, in kaj - za lingviste. Vendar pa v primeru kemije in fizike ni jasne meje. Pogosto se medsebojno prodrejo in se zgodi, da gre za vzporedne tečaje. Zlasti je polarnost povezave sporen predmet. Kako ugotoviti, ali je to področje znanja povezano s fiziko ali kemijo? Po uradni indikaciji - drugi znanosti: zdaj šolarji to koncepcijo preučujejo kot del kemije, vendar brez fizičnega vedenja ne morejo storiti.

Struktura atoma

Da bi razumeli, kako določiti polarnost povezave, se moramo najprej spomniti, kako deluje atom. Konec devetnajstega stoletja je bilo znano, da je vsak atom nevtralen na splošno, vendar v različnih okoliščinah vsebuje različne obremenitve. Rezerfod je ugotovil, da je središče katerega koli atoma težko in pozitivno nabito jedro. Zaračunavanje atomskega jedra je vedno celo število, to je +1, +2 in tako naprej. Okoli jedra je ustrezno število lahkih negativno nabitih elektronov, katerih število strogo ustreza jedrskemu naboru. To pomeni, da če je polnjenje jedra +32, potem mora obstajati dvaindvajset elektronov. Zaokrožujejo določene položaje okoli jedra. Vsak elektron, kot je bilo, je "zamazan" okoli jedra v svojih orbitalih. Njegovo obliko, položaj in razdaljo do jedra določajo štiri kvantne številke.

Zakaj se pojavi polarnost?

V nevtralnem atomu, ki je daleč od drugih delcev (na primer v globokem prostoru, zunaj galaksije), so vsa orbita simetrična glede na središče. Kljub precej zapleteni obliki nekaterih od njih, orbitalov kateregakoli dva elektrona ne presadita v enem atomu. Ampak, če je naša ločeno sprejela atom v vakuumu se srečujejo na poti drugi (na primer, vnesite v oblak plina), potem pa želi komunicirati z njim valenčnih orbitalami o zunanjih elektronov v smeri potega v sosednjem atomu, združiti z njo. Obstajal bo skupni elektronski oblak, nova kemična spojina in posledično polariteta vezi. Kako ugotoviti, kateri atom bo vzel velik del celotnega elektronskega oblaka, bomo še povedali.

Kakšne so kemične vezi

Odvisno od vrste medsebojno delujočih molekul, razlike v nabojih njihovih jeder in sile nastajajoče privlačnosti obstajajo naslednje vrste kemijskih vezi:

• en-elektron;
• kovinski;
• kovalenten;
• ionski;
• van der Waals;
• vodik;
• dvo-elektronski tri-center.

Da bi vprašali, kako določiti polarnost vezi v spojini, mora biti kovalentna ali ionska (kot npr. NaCl sol). Na splošno se ti dve vrsti komunikacije razlikujeta le, koliko elektronskega oblaka se premika proti enem od atomov. Če kovalentna vez ne tvori dva identična atoma (npr. O₂), je vedno rahlo polariziran. Pri ionskih vezavah je premik močnejši. Menijo, da ionska vez vodi v nastajanje ionov, saj eden od atomov "vzame" elektrone drugega.

Toda v resnici ni popolnoma polarnih spojin: samo en ion privlači skupni elektronski oblak zase. Tako močna, da je preostali kos ravnotežja mogoče zanemariti. Torej, upamo, da je postalo jasno, da se lahko določi polarnost kovalentne vezi, polarnost ionske vezi pa ni smiselna. Čeprav je v tem primeru razlika med tema dvema vrstama povezav aproksimacija, model in ne pravi fizični pojav.

Določitev polarnosti povezave

Upamo, da je bralec že ugotovil, da je polarnost kemične vezi odstopanje porazdelitve v prostoru splošnega elektronskega oblaka iz ravnovesja. In ravnovesna porazdelitev obstaja v izoliranem atomu.

Metode za merjenje polaritete

Kako določiti polarnost povezave? To vprašanje je daleč od enostavne. Najprej je treba reči, da se bo simetrija elektronskega oblaka polariziranega atoma razlikovala od podobne nevtralne, spremenila se bo tudi rentgenski spekter. Tako bo premik vrstic v spektru dal idejo o polarnosti vezi. In če želite razumeti, kako natančneje določiti polarnost vezi v molekuli, morate poznati ne samo spekter emisij ali absorpcije. Potrebno je ugotoviti:

• dimenzije atomov, ki sodelujejo v obveznici;
• naboji njihovih jeder;
• katere povezave so bile ustvarjene na atomu pred pojavom tega;
• kakšna je struktura celotne snovi;
• če je struktura kristalna, kakšne pomanjkljivosti obstajajo v njej in kako vplivajo na celotno snov.

Polarnost povezave je označena kot zgornji znak naslednje oblike: 0,17+ ali 0,3-. Prav tako je treba spomniti, da bodo iste vrste atomov imele drugačno polarnost povezave v povezavi z različnimi snovmi. Na primer, v Oxidu BeO ima kisik polarnost 0,35 - in v MgO - 0,42 -.

Polarnost atoma

Bralec lahko zastavi tako vprašanje: "Kako določiti polarnost kemične vezi, če je toliko dejavnikov?" Odgovor je preprost in zapleten. Kvantitativni ukrepi polarnosti so opredeljeni kot učinkoviti naboji atomov. Ta vrednost je razlika med polnjenjem elektrona, ki se nahaja v določeni regiji in ustreznim območjem jedra. Na splošno ta vrednost dovolj dobro kaže nekaj asimetrije elektronskega oblaka, ki nastane, ko nastane kemična vez. Težava je v tem, da je skoraj nemogoče točno določiti, katera površina elektronske lokacije pripada ravno tej vezi (zlasti v kompleksnih molekulah). Torej, tako kot v primeru ločevanja kemičnih vezi v ionskih in kovalentnih vezih, znanstveniki sklenejo poenostavitve in modele. Hkrati so tisti dejavniki in vrednosti, ki vplivajo na rezultat, zanemarljivi.

Fizični pomen polarnosti spojine

Kakšen je fizični pomen polarnosti povezave? Poglejmo si en primer. Hidrogen atom H vstopi v fluorovodikovo kislino (HF) in klorovodikovo kislino (HCl). Njegova polarnost v HF je 0,40 +, v HCl je 0,18 +. To pomeni, da se skupni elektronski oblak precej bolj odkloni proti fluorju kot proti kloru. To pomeni, da je elektronegativnost atoma fluora veliko močnejša od elektronegativnosti atoma klora.

Polarnost atoma v molekuli

Ampak premišljen bralec se bo spomnil, da poleg preprostih spojin, v katerih sta prisotna dva atoma, obstajajo tudi bolj kompleksne. Na primer, za tvorbo ene molekule žveplove kisline (H₂Tako₄), zahteva dva atoma vodika, eno je žveplo in kar štiri kisline. Potem se pojavi še eno vprašanje: kako določiti največjo polarnost vezi v molekuli? Za začetek se moramo zavedati, da ima kakršna koli povezava nekaj strukture. To pomeni, da žveplova kislina ni kopičenje vseh atomov v en velik kup, ampak določeno strukturo. Centralni atom žvepla je povezan s štirimi atomi kisika, ki tvori podobo križa. Na dveh nasprotnih straneh se kisikovi atomi pridružijo žveplu z dvojnimi vezmi. Na drugih dveh straneh so atomi kisika pritrjeni na žveplo z enojnimi vezmi in "zadržani" na drugi strani z vodikom. Tako v molekuli žveplove kisline obstajajo naslednje povezave:

• O-H;
• S-O;
• S = O.

Po določitvi polarnosti vsake od teh povezav v skladu z imenikom, lahko najdete največji. Vendar pa je treba spomniti, da če je na koncu dolge verige atomov treba močno elektro element, da lahko "drag" se elektroni oblaki sosednjih obveznic, povečati njihovo polarnost. V strukturi, ki je kompleksnejša od verige, so drugi učinki povsem možni.

Zakaj je polarnost molekule drugačna od polarnosti vezi?

Kako določiti polarnost povezave, smo povedali. Kakšen je fizični pomen koncepta, smo odkrili. Toda te besede najdemo tudi v drugih besednih zvezah, ki se nanašajo na ta oddelek kemije. Resnično bralci so zainteresirani, kako interakcije kemijskih vezi in polarnosti molekul. Odgovorimo: ti koncepti se medsebojno dopolnjujejo in se nemogoče ločeno. To dokazujemo na klasičnem primeru vode.

V molekuli H₂O dve enaki H-O vezi. Med njimi je kot 104,45 stopinj. Torej je struktura molekule vode nekaj podobnega kot dvodelni čep z vodikom na koncih. Kisik je bolj elektronegativni atom, se potegne na elektronske oblake dveh vodikov. Tako so s splošno elektroneutralnostjo vilice z vilicami nekoliko bolj pozitivne in tla nekoliko bolj negativne. Poenostavitev vodi do dejstva, da ima molekula vode pole. To se imenuje polarnost molekule. Zato je voda tako dobro topilo, ta razlika v nabojih omogoča, da molekule rahlo potegnejo elektronske oblake drugih snovi, ločujejo kristale v molekule in molekule do atomov.

Da bi razumeli, zakaj se molekule v odsotnosti brezplačno polarnost obstaja, je treba vedeti, da je pomembno ne le za kemijsko formulo snovi, ampak tudi strukturo molekule, vrst in tipov povezav, ki se pojavljajo v njem, razlika v elektronegativnosti njenih sestavnih atomov.

Inducirana ali prisilna polarnost

Poleg lastne polarnosti obstaja tudi vzrok ali vzrok dejavnikov od zunaj. Če na molekulo deluje zunanji elektromagnetno polje, ki je pomembnejše od sile v molekuli, lahko spremeni konfiguracijo elektronskih oblakov. To pomeni, da se molekula kisika v H vleče v oblake vodika₂O, zunanje polje pa je s tem ukrepom usmerjeno, nato pa se polarizacija poveča. Če se zdi, da polje moti kisik, se polarnost povezave nekoliko zmanjša. Treba je opozoriti, da je potrebno veliko truda, da bi nekako vplivali na polarnost molekul in še bolj - vplivali na polarnost kemične vezi. Ta učinek se doseže le v laboratorijih in vesoljskih procesih. Običajna mikrovalovna pečica samo ojačuje amplitudo vibracij z vodo in maščobnimi atomi. Toda to nikakor ne vpliva na polarnost povezave.

V tem primeru je smer polarnosti

V povezavi s tem, kar menimo, je nemogoče, da ne omenjamo, kaj je direktno in obratno polariteto. Če govorimo o molekulah, ima polarnost znak plus ali znak minus. To pomeni, da atom odda svoj elektronski oblak in tako postane malo bolj pozitiven, ali pa nasprotno potegne oblak proti sebi in pridobi negativno naboj. In smer polarnosti je smiselna le, ko se prenosni tok premika, to je, ko tok teče skozi prevodnik. Kot je znano, se elektroni selijo iz svojega vira (negativno napolnjene) v kraj privlačnosti (pozitivno napolnjene). Treba je opozoriti na obstoj teorije, po kateri se elektroni dejansko premikajo v nasprotni smeri: od pozitivnega do negativnega. Toda na splošno ni pomembno, samo dejstvo njihovega gibanja je pomembno. Torej, v nekaterih postopkih, na primer pri varjenju kovinskih delov, je pomembno, kje točno se priključijo poli. Zato je pomembno vedeti, kako je povezana polariteta: neposredno ali v nasprotni smeri. V nekaterih napravah, tudi gospodinjskih aparatih, je to tudi pomembno.