Som du vet, studerer kjemi strukturen og egenskapene til stoffer, så vel som deres gjensidige transformasjoner. En viktig plass i karakteriseringen av kjemiske forbindelser er okkupert av spørsmålet om hva slags partikler de består av. Det kan være atomer, ioner eller molekyler. I faste stoffer kommer de inn i nodene til krystallgitteret. Molekylstrukturen har et relativt lite antall forbindelser i fast, flytende og gassform.
I vår artikkel vil vi gi eksempler på stoffer som er karakterisert ved molekylære krystallgitter, og også vurdere flere typer intermolekylære interaksjoner som er karakteristiske for faste stoffer, væsker og gasser.
Hvorfor du trenger å vite strukturen til kjemiske forbindelser
I hver gren av menneskelig kunnskap kan man skille ut en gruppe grunnleggende lover som den videre utviklingen av vitenskapen bygger på. i kjemi- dette er teorien til M. V. Lomonosov og J. D alton, som forklarer materiens atomære og molekylære struktur. Som forskere har etablert, med kjennskap til den indre strukturen, er det mulig å forutsi både de fysiske og kjemiske egenskapene til forbindelsen. Hele den enorme mengden organiske stoffer som er kunstig syntetisert av mennesker (plast, narkotika, plantevernmidler, etc.) har forhåndsbestemte egenskaper og egenskaper som er mest verdifulle for hans industrielle og husholdningsbehov.
Kunnskap om egenskapene til strukturen og egenskapene til forbindelser er etterspurt ved gjennomføring av kontrollseksjoner, tester og eksamener i løpet av kjemi. For eksempel, i den foreslåtte listen over stoffer, finn de riktige svarene: hvilket stoff har en molekylær struktur?
- Sink.
- Magnesiumoksid.
- Diamond.
- naftalen.
Det riktige svaret er: sink har en molekylær struktur, i tillegg til naftalen.
krefter for intermolekylær interaksjon
Det er eksperimentelt fastslått at molekylstrukturen er karakteristisk for stoffer med lavt smeltepunkt og lav hardhet. Hvordan kan man forklare skjørheten til krystallgitteret til disse forbindelsene? Som det viste seg, avhenger alt av styrken til den felles påvirkningen av partiklene som ligger i nodene deres. Den har en elektrisk natur og kalles intermolekylær interaksjon eller van der Waals-krefter, som er basert på påvirkning av motsatt ladede molekyler - dipoler - på hverandre. Det viste seg at det er flere mekanismer for deres dannelse,avhengig av stoffets natur.
Syrer som forbindelser med molekylær sammensetning
Løsninger av de fleste syrer, både organiske og uorganiske, inneholder polare partikler som er orientert i forhold til hverandre med motsatt ladede poler. For eksempel, i en løsning av s altsyre HCI er det dipoler, mellom hvilke orienteringsinteraksjoner oppstår. Med en økning i temperatur vil molekylene av s altsyre, hydrobromsyre (HBr) og andre halogenholdige syrer ha en reduksjon i orienteringseffekten, siden den termiske bevegelsen til partiklene forstyrrer deres gjensidige tiltrekning. I tillegg til de ovennevnte stoffene har sukrose, naftalen, etanol og andre organiske forbindelser en molekylær struktur.
Hvordan induserte ladede partikler produseres
Tidligere vurderte vi en av virkningsmekanismene til Van der Waals-styrker, k alt orienteringsinteraksjon. I tillegg til organiske stoffer og halogenholdige syrer har hydrogenoksid, vann, en molekylær struktur. I stoffer som består av ikke-polare, men utsatt for dannelse av dipoler, molekyler, som karbondioksid CO2, kan man observere utseendet til induserte ladede partikler - dipoler. Deres viktigste egenskap er evnen til å tiltrekke hverandre på grunn av utseendet til elektrostatiske tiltrekningskrefter.
Gassens molekylære struktur
I forrige underoverskrift nevnte vi sammensetningen karbondioksid. Hvert av dets atomer skaper et elektrisk felt rundt seg selv, som indusererpolarisering per atom av et nærliggende karbondioksidmolekyl. Den endres til en dipol, som igjen blir i stand til å polarisere andre CO2 partikler. Som et resultat blir molekylene tiltrukket av hverandre. Den induktive interaksjonen kan også observeres i stoffer som består av polare partikler, men i dette tilfellet er den mye svakere enn de orienterende van der Waals-kreftene.
Spredningsinteraksjon
Både selve atomene og partiklene som utgjør dem (kjerne, elektroner) er i stand til kontinuerlig rotasjons- og oscillerende bevegelse. Det fører til utseendet til dipoler. I følge forskningen innen kvantemekanikk skjer forekomsten av øyeblikkelige dobbeltladede partikler både i faste stoffer og i væsker synkront, slik at endene av molekylene som ligger i nærheten viser seg å være med motsatte poler. Dette fører til deres elektrostatiske tiltrekning, k alt dispersjonsinteraksjon. Det er karakteristisk for alle stoffer, bortsett fra de som er i gassform, og hvis molekyler er monoatomiske. Van der Waals-krefter kan imidlertid oppstå for eksempel under overgangen av inerte gasser (helium, neon) til væskefasen ved lave temperaturer. Dermed bestemmer molekylstrukturen til legemer eller væsker deres evne til å danne ulike typer intermolekylær interaksjon: orienteringsmessig, indusert eller dispersjon.
Hva er sublimering
Molekylær struktur av et fast stoff, for eksempel jodkrystaller,forårsaker et så interessant fysisk fenomen som sublimering - fordampning av I2 molekyler i form av fiolette damper. Det oppstår fra overflaten av et stoff i den faste fasen, utenom flytende tilstand.
Dette visuelt spektakulære eksperimentet gjøres ofte i skolekjemiklasserom for å illustrere de strukturelle egenskapene til molekylære krystallgitter og relaterte egenskaper til forbindelser. Vanligvis er disse lav hardhet, lavt smelte- og kokepunkt, dårlig termisk og elektrisk ledningsevne og flyktighet.
Praktisk bruk av kunnskap om stoffers struktur
Som vi har sett, kan det etableres en viss korrelasjon mellom typen krystallgitter, struktur og egenskaper til forbindelsen. Derfor, hvis egenskapene til et stoff er kjent, er det ganske enkelt å forutsi egenskapene til dets struktur og sammensetning av partikler: atomer, molekyler eller ioner. Informasjonen som innhentes kan også være nyttig hvis det i oppgaver innen kjemi er nødvendig å velge stoffer som har en molekylstruktur riktig fra en bestemt gruppe forbindelser, unntatt de som har atom- eller ioniske typer gitter.
Opsummert kan vi konkludere med følgende: Den molekylære strukturen til et fast legeme, og dets romlige struktur av krystallgitter, og arrangementet av polariserte partikler i væsker og gasser er fullt ansvarlige for dets fysiske og kjemiske egenskaper. I teoretiske termer, egenskapene til forbindelser,som inneholder dipoler avhenger av størrelsen på kreftene til intermolekylær interaksjon. Jo høyere polaritet molekylene har og jo mindre radius til atomene som utgjør dem, jo sterkere er orienteringskreftene som oppstår mellom dem. Tvert imot, jo større atomene som utgjør molekylet, desto høyere er dipolmomentet, og derfor større er spredningskreftene. Dermed påvirker molekylstrukturen til et fast stoff også kreftene til interaksjon mellom partiklene - dipoler.
