Chuma dhamana: malezi utaratibu. Chuma Chemical Mawasiliano:

Mambo yote ya kemikali inayojulikana yaliyo kwenye meza ya mara kwa mara yanagawanywa katika makundi mawili: metali na yasiyo ya kawaida. Ili kuwa sio vipengele tu, lakini misombo, kemikali, zinaweza kuingiliana na kila mmoja, zinapaswa kuwepo kwa njia ya vitu rahisi na ngumu.

Kwa kusudi hili kwamba baadhi ya elektroni hujaribu kukubali, na wengine - kutoa. Kuelekeza kwa njia hii, mambo huunda molekuli tofauti za kemikali. Lakini ni nini kinachowawezesha kushikilia pamoja? Kwa nini kuna vitu vya nguvu hiyo, ambayo haiwezi kuangamizwa hata kwa zana kubwa sana? Na wengine, kinyume chake, huharibiwa na ushawishi mdogo. Yote hii inafafanuliwa na malezi ya aina mbalimbali za vifungo vya kemikali kati ya atomi katika molekuli, uundaji wa kioo cha kioo cha muundo fulani.

Aina ya vifungo vya kemikali katika misombo

Kwa jumla, kuna aina 4 kuu za vifungo vya kemikali.

1. Mkojo usiofaa. Inaundwa kati ya vipimo viwili vya kufanana kwa sababu ya ushirikiano wa elektroni, uundaji wa jozi za elektroniki za kawaida. Vilevile visivyoharibika chembe vinashiriki katika malezi yake. Mifano: halojeni, oksijeni, hidrojeni, nitrojeni, sulfuri, fosforasi.
2. Polar covalent. Inaundwa kati ya mbili zisizo za metali tofauti, au kati ya chuma ambayo ni dhaifu sana katika mali na yasiyo ya chuma dhaifu katika electronegativity. Msingi pia ni jozi za elektroniki za kawaida na kujishughulisha kwao wenyewe na atomi hiyo ambayo uhusiano wake na elektroni ni wa juu. Mifano: NH _3, SiC, P ₂ O ₅ na wengine.
3. Dhamana ya hidrojeni. Msimamo zaidi na dhaifu, hutengenezwa kati ya atomi yenye nguvu ya upeo mkuu wa molekuli moja na moja mazuri. Mara nyingi hii hutokea wakati vitu vimepasuka katika maji (pombe, amonia, na kadhalika). Shukrani kwa uhusiano huo, kunaweza kuwa na macromolecules ya protini, asidi nucleic, wanga kali, na kadhalika.
4. Uhusiano wa Ionic. Inaundwa kwa sababu ya nguvu za kivutio cha umeme kwa ion za chuma tofauti na zisizo za kawaida. Nguvu tofauti katika kiashiria hiki, inajulikana zaidi ni tabia ya ionic ya mwingiliano. Mifano ya misombo: chumvi binary, misombo tata - besi, chumvi.
5. Dhamana ya chuma, utaratibu wa malezi ambayo, pamoja na mali, utazingatiwa zaidi. Inapatikana katika metali, aloi zao za aina mbalimbali.

Kuna kitu kama umoja wa dhamana ya kemikali. Inasema kwamba haiwezekani kuchunguza kila dhamana ya kemikali kama kumbukumbu. Wote ni vitengo vilivyotengwa kwa hali. Baada ya yote, msingi wa ushirikiano wote ni kanuni moja - mwingiliano wa elektroni-static. Kwa hivyo, ionic, metali, dhamana thabiti na dhamana ya hidrojeni ina asili ya kemikali moja na ni kesi tu ya mipaka ya kila mmoja.

Vyuma na mali zao za kimwili

Vyuma ni katika mambo mengi ya kemikali. Hii inatokana na mali zao maalum. Sehemu kubwa ya wao ilipatikana na mtu kwa athari za nyuklia katika maabara, wao ni mionzi na maisha ya nusu ya muda mfupi.

Hata hivyo, wengi ni mambo ya asili ambayo huunda miamba yote na ores, ni sehemu ya misombo muhimu zaidi. Ni kutoka kwao watu walijifunza kupiga aloi na kufanya bidhaa nyingi nzuri na muhimu. Hizi ni kama shaba, chuma, alumini, fedha, dhahabu, chrome, manganese, nickel, zinki, risasi na wengine wengi.

Kwa metali zote, inawezekana kufuta mali ya kawaida ya kimwili, ambayo inaelezea mpango wa kuunda dhamana ya chuma. Je, ni mali gani hizi?

1. Kovkost na plastiki. Inajulikana kuwa metali nyingi zinaweza kuunganishwa hata kwa hali ya foil (dhahabu, alumini). Kwa wengine, karatasi, waya, karatasi za kubadilika, makala zinazoweza kuharibika chini ya ushawishi wa kimwili, lakini kisha upate sura baada ya kuiacha. Ni sifa hizi za madini ambayo huitwa ductility na plastiki. Sababu ya kipengele hiki ni aina ya uunganisho wa metali. Ions na elektroni katika slide kioo kwa kila mmoja bila kuvunja, ambayo inaruhusu kuhifadhi uadilifu wa muundo mzima.
2. Uangazaji wa chuma. Hii pia inaelezea dhamana ya chuma, utaratibu wa elimu, tabia na sifa zake. Kwa hiyo, si chembe zote zinazoweza kupata au kuonyesha mawimbi ya mwanga wa urefu sawa. Atomu ya metali nyingi huonyesha mionzi ya wimbi fupi na kupata karibu alama sawa ya rangi nyeupe, nyeupe, rangi ya bluu. Mbali ni shaba na dhahabu, rangi yao ni nyekundu-nyekundu na njano, kwa mtiririko huo. Wana uwezo wa kutafakari mionzi ya wavelength ya muda mrefu.
3. Uvutaji joto na umeme. Mali hizi pia zinaelezwa na muundo wa bandia ya kioo na ukweli kwamba katika malezi yake aina ya chuma ya dhamana inafanyika. Kwa sababu ya "gesi ya umeme" inayohamia ndani ya kioo, sasa umeme na joto ni sawa na kusambazwa sawasawa kati ya atomi zote na ions na hufanyika kwa njia ya chuma.
4. Hali imara chini ya hali ya kawaida. Hapa ubaguzi pekee ni zebaki. Vyuma vingine vyote ni nguvu, misombo imara, pamoja na aloi zao. Hii pia ni matokeo ya uwepo wa vifungo vya chuma katika metali. Utaratibu wa malezi ya aina hii ya kufungwa kwa chembe kabisa inathibitisha mali.

Hizi ni sifa za msingi za kimwili kwa metali, ambayo inaelezea na huamua kwa usahihi mpango wa kuundwa kwa dhamana ya chuma. Njia hiyo ya kujiunga na atomi kwa vipengele vya chuma na aloi zao ni halisi. Hiyo ni kwao katika hali imara na kioevu.

Aina ya chuma ya dhamana ya kemikali

Je, ni ya pekee yake? Jambo ni kwamba uhusiano huo haufanyi kwa gharama ya ions zilizopakiwa na kivutio chao cha umeme na si kwa gharama ya tofauti katika upatanisho wa elektroni na uwepo wa jozi za elektroni za bure. Hiyo ni, vifungo vya ionic, vya metali, vilivyo na vyenye vyenye tofauti na hali tofauti za chembe zimefungwa.

Vyuma vyote vina sifa kama vile:

• Idadi ndogo ya elektroni katika ngazi ya nje ya nishati (isipokuwa kwa baadhi ya tofauti, ambayo inaweza kuwa 6.7 na 8);
• Radi kubwa ya atomiki;
• Nishati ya chini ya ionization.

Yote hii inachangia kugawanyika kwa urahisi wa elektroni zisizo na upimaji kutoka kwenye kiini. Kuna mengi ya orbitals ya bure katika atomi. Mpango wa kuundwa kwa dhamana ya chuma itaonyesha tu kuingilia kati ya seli nyingi za orbital za atomi tofauti na kila mmoja, ambayo kwa matokeo hufanya nafasi ya kawaida ya intracrystalline. Electron kutoka kila atomi hutumiwa ndani yake, ambayo huanza kutembea kwa uhuru karibu na sehemu tofauti za tani. Mara kwa mara, kila mmoja hujiunga na ioni kwenye tovuti ya kioo na kugeuka kuwa atomu, kisha huwazuia tena, na kuunda ioni.

Hivyo, dhamana ya chuma ni dhamana kati ya atomi, ions na elektroni za bure katika kioo cha jumla ya chuma. Nuru ya elektroniki ambayo huenda kwa uhuru ndani ya muundo inaitwa "gesi ya elektroni". Wao huelezea zaidi mali ya kimwili ya metali na aloi zao.

Je! Kazi ya kufanya kazi ya kemikali ya chuma ni hasa? Mifano inaweza kutolewa tofauti. Hebu jaribu kuangalia kipande cha lithiamu. Hata kama unachukua ukubwa wa mchana, kutakuwa na maelfu ya atomi huko. Hebu fikiria kwamba kila moja ya maelfu haya ya atomi hutoa elektroni yake moja kwenye nafasi ya kioo ya kawaida. Wakati huo huo, unajua muundo wa umeme wa kipengele hiki, unaweza kuona idadi ya orbitals isiyo tupu. Katika lithiamu, kutakuwa na 3 (p-orbitals ya kiwango cha pili cha nishati). Tatu kwa kila atomi ya makumi ya maelfu - hii ni nafasi ya kawaida ndani ya kioo, ambayo "gesi ya elektroni" huenda kwa uhuru.

Dutu yenye dhamana ya chuma mara zote imara. Baada ya yote, gesi ya elektroni hairuhusu kioo kupunguke, lakini hupunguza tu tabaka na kisha huwarejesha. Inaangaza, ina wiani fulani (mara nyingi juu), udhaifu, ductility na plastiki.

Ambapo kuna chuma kingine? Mifano ya vitu:

• Vyuma kwa namna ya miundo rahisi;
• Vyombo vyote vya chuma na kila mmoja;
• Vyuma vyote na aloi zao katika hali ya kioevu na imara.

Mifano maalum inaweza kutolewa tu kwa kiasi kikubwa, kwa sababu metali katika mfumo wa mara kwa mara ni zaidi ya 80!

Dhamana ya chuma: utaratibu wa elimu

Ikiwa tunaiangalia kwa fomu yake ya jumla, tumeelezea pointi kuu hapo juu. Uwepo wa orbitals na elektroni za atomi za bure, ambazo hutolewa kwa urahisi kutoka kiini kutokana na nishati ya chini ya ionization, ni hali kuu ya kuunda aina hii ya uhusiano. Kwa hivyo, inageuka kuwa ni kutambuliwa kati ya chembe zifuatazo:

• Atomi katika maeneo ya mawe;
• Electroni za bure, ambazo zilikuwa metali za valence;
• Ions katika maeneo ya kioo kioo.

Matokeo yake - uhusiano wa chuma. Utaratibu wa elimu kwa fomu ya jumla unaonyeshwa na rekodi yafuatayo: Me ⁰ - e ^- ↔ Me ^{n +} . Kutoka kwenye mchoro ni dhahiri ambayo chembe zilizopo katika kioo cha chuma.

Fuwele wenyewe wanaweza kuwa na maumbo tofauti. Inategemea dutu maalum ambayo tunashughulikia.

Aina ya fuwele za chuma

Mfumo huu wa chuma au aloi yake ni sifa ya kufunga sana ya chembe. Inatolewa na ions kwenye maeneo ya kioo. Grids wenyewe inaweza kuwa na maumbo tofauti ya jiometri katika nafasi.

1. Bandari ya kaboni yenye msingi ya mwili ni metali za alkali.
2. Muundo wa hexagonal compact ni dunia yote ya alkali, isipokuwa kwa bariamu.
3. Kabichi ya uso-alumini, shaba, zinki, metali nyingi za mpito.
4. Muundo wa rhombohedral ni katika zebaki.
5. Tetragonal - indium.

Nguvu ya chuma na ya chini ni katika mfumo wa mara kwa mara, ufungaji wake ni rahisi zaidi na shirika la kioo. Katika kesi hiyo, dhamana ya kemikali ya chuma, mifano ambayo inaweza kutolewa kwa kila chuma kilichopo, ni muhimu kwa ajili ya ujenzi wa kioo. Alloys ina mashirika mengi sana katika nafasi, baadhi yao bado hayajatibiwa kikamilifu.

Tabia za Mawasiliano: zisizo za maelekezo

Vifungo vyema na vya chuma vina kipengele kimoja tofauti sana. Tofauti na ya kwanza, dhamana ya chuma sio mwelekeo. Hii inamaanisha nini? Hiyo ni wingu wa elektroni ndani ya kioo huenda kwa uhuru kabisa ndani ya mipaka yake kwa njia tofauti, kila moja ya elektroni ina uwezo wa kushikamana na ion kabisa katika nodes ya muundo. Hiyo ni, mwingiliano unafanyika kwa njia tofauti. Kwa hiyo wanasema kuwa dhamana ya chuma ni isiyo ya uongozi.

Utaratibu wa dhamana ya mshikamano ina maana ya kuundwa kwa jozi za elektroni za kawaida, yaani, mawingu ya atomi za kuingiliana. Na hutokea kwa mstari fulani kuunganisha vituo vyao. Kwa hiyo, tunazungumzia kuhusu uongozi wa uhusiano huo.

Kuzaa

Tabia hii inaonyesha uwezo wa atomi kuwa na mwingiliano mdogo au usio na kizuizi na wengine. Kwa hivyo, vifungo vyenye mviringo na ya chuma katika kiashiria hiki vinapingana tena.

Ya kwanza ni saturable. Atomi zinazoshiriki katika malezi yake zina idadi kubwa ya elektroni za nje za valence, ambazo huchukua sehemu moja kwa moja katika malezi ya kiwanja. Zaidi ya yeye, hatakuwa na elektroni. Kwa hiyo, idadi ya vifungo vimeundwa ni ndogo na valence. Hivyo kueneza kwa dhamana. Kwa sababu ya tabia hii, misombo ya wengi ina kemikali ya mara kwa mara.

Vifungo vya metali na hidrojeni, kinyume chake, havifuatikani. Hii inaelezwa na kuwepo kwa elektroni nyingi za bure na orbitals ndani ya kioo. Pia, jukumu linachezwa na ions katika maeneo ya kioo kioo, ambayo kila inaweza kuwa atomi na tena ion wakati wowote.

Tabia nyingine ya dhamana ya chuma ni delocalization ya wingu ndani ya elektroni. Inajidhihirisha katika uwezo wa idadi ndogo ya elektroni za kawaida ili kumfunga pamoja nuclei nyingi za metali. Hiyo ni, wiani, kama ilivyokuwa, hutolewa mbali, husambazwa sawasawa kati ya viungo vyote vya kioo.

Mifano ya malezi ya dhamana katika metali

Hebu tuchunguze tofauti zenye ufanisi ambazo zinaonyesha jinsi dhamana ya chuma inavyojengwa. Mifano ya vitu ni kama ifuatavyo:

• Zinc;
• Alumini;
• Potassiamu;
• Chrome.

Kuundwa kwa dhamana ya chuma kati ya atomi za zinc: Zn ⁰ - 2e ^- ↔ Zn ²⁺ . Atomu ya zinc ina ngazi nne za nishati. Free orbitals, kulingana na muundo wa umeme, ana 15 - 3 kwenye p-orbitals, 5 tarehe 4 na 7 juu ya 4f. Muundo wa umeme ni kama ifuatavyo: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ , jumla katika atomi ni elektroni 30. Hiyo ni, chembe mbili zisizo za bure za valence zina uwezo wa kuhamia ndani ya orbitals 15 za wasaa na zisizo na kifungo. Na hivyo kwa atomi kila. Matokeo yake, kuna nafasi kubwa ya kawaida yenye orbitals tupu, na idadi ndogo ya elektroni inayounganisha muundo wote pamoja.

Metal dhamana kati ya atomi za aluminium: AL ⁰ - e ^- ↔ AL ³⁺ . Electroni kumi na tatu za atomi ya alumini ziko katika ngazi tatu za nishati, ambazo zina wazi kuwa zina za kutosha. Mfumo wa umeme: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ¹ 3d ⁰ . Orbitals ya bure - vipande 7. Kwa wazi, wingu la elektroni litakuwa ndogo kwa kulinganisha na nafasi ya ndani ya bure ya bure katika kioo.

Metal dhamana ya chromium. Kipengele hiki ni maalum katika muundo wake wa umeme. Baada ya yote, kwa utulivu wa mfumo kuna kushindwa kwa electron kutoka 4s hadi 3d orbital: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ⁵ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ . Jumla ya elektroni 24, ambayo sita hupatikana. Ndio wanaoingia katika nafasi ya umeme ya kawaida kwa ajili ya kuundwa kwa dhamana ya kemikali. Free orbitals 15, ambayo bado ni zaidi ya inahitajika kwa kujaza. Kwa hiyo, chromium pia ni mfano wa kawaida wa chuma na dhamana inayofaa katika molekuli.

Mojawapo ya madini yenye nguvu sana, na kuitikia hata maji ya kawaida na moto, ni potasiamu. Je! Inafafanua mali hizi? Tena, kwa njia nyingi - aina ya metali ya uunganisho. Kuna elektroni 19 tu katika kipengele hiki, lakini ziko katika ngazi 4 za nishati. Hiyo ni, juu ya 30 orbitals ya vipengele tofauti. Mfumo wa umeme: 1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹ 3d ⁰ 4p ⁰ 4d ⁰ 4f ⁰ . Ni elektroni mbili tu za valence, yenye nishati ya chini ya ionization. Hurua mbali na uingie nafasi ya umeme ya kawaida. Orbital kusonga vipande 22 vya atomi, yaani, nafasi kubwa sana ya bure ya "gesi ya umeme."

Kufanana na tofauti na aina nyingine za uhusiano

Kwa ujumla, suala tayari kujadiliwa hapo juu. Mtu anaweza tu kujumlisha na kuteka hitimisho. kuu tofauti kutoka aina nyingine ya makala mawasiliano ni chuma fuwele ni:

• aina kadhaa ya chembe kushiriki katika mchakato wa kisheria (atomi, ions au atomi, ions, elektroni);
• mbalimbali ya anga geometric muundo wa fuwele.

Pamoja na hidrojeni na ionic chuma unachanganya shibe na undirected. Pamoja na covalent polar - nguvu ya umeme kivutio kati ya chembe. Tofauti, ion - chembe aina katika pointi fuwele kimiani (ions). Pamoja na covalent nonpolar - atomi katika maeneo kioo.

Aina ya dhamana katika vyuma cha hali mbalimbali kwa jumla ya mabao

Kama ambavyo tumeona hapo juu, chuma kemikali dhamana, mifano ambayo ni kutolewa katika makala, ni sumu katika nchi mbili za mkusanyiko wa vyuma na aloi zake: imara na kioevu.

Swali ni: aina gani ya uhusiano wa mvuke chuma? : Covalent polar na si ncha. Kama na misombo wote waliopo katika gesi. Hiyo si lenye na muundo wa kioo ni kubakia katika joto kirefu cha chuma na kuhamisha kutoka imara na mawasiliano kioevu. Hata hivyo, linapokuja suala la kuhamisha maji na hali mvuke, kioo ni kuharibiwa na metali dhamana inabadilishwa kuwa covalent.