Som du vet studerar kemin strukturen och egenskaperna hos ämnen, såväl som deras inbördes omvandlingar. En viktig plats i karakteriseringen av kemiska föreningar upptas av frågan om vilken typ av partiklar de består av. Det kan vara atomer, joner eller molekyler. I fasta ämnen kommer de in i noderna av kristallgitter. Molekylstrukturen har ett relativt litet antal föreningar i fast, flytande och gasformigt tillstånd.
I vår artikel kommer vi att ge exempel på ämnen som kännetecknas av molekylära kristallgitter och även överväga flera typer av intermolekylära interaktioner som är karakteristiska för fasta ämnen, vätskor och gaser.
Varför du behöver veta strukturen hos kemiska föreningar
Inom varje gren av mänsklig kunskap kan man peka ut en grupp av grundläggande lagar som den vidare utvecklingen av vetenskapen bygger på. i kemi- detta är teorin om M. V. Lomonosov och J. D alton, som förklarar materiens atomära och molekylära struktur. Som forskare har fastställt, med kännedom om den interna strukturen, är det möjligt att förutsäga både de fysikaliska och kemiska egenskaperna hos föreningen. Hela den enorma mängden organiska ämnen som syntetiseras av människan (plast, droger, bekämpningsmedel, etc.) har förutbestämda egenskaper och egenskaper som är mest värdefulla för hennes industriella och hushållsbehov.
Kunskap om egenskaperna hos föreningars struktur och egenskaper efterfrågas när man genomför kontrollsektioner, tester och tentor under kemi. Till exempel, i den föreslagna listan över ämnen, hitta de korrekta svaren: vilket ämne har en molekylär struktur?
- Zink.
- Magnesiumoxid.
- Diamond.
- naftalen.
Rätt svar är: zink har en molekylär struktur, liksom naftalen.
Krafter för intermolekylär interaktion
Det har experimentellt fastställts att molekylstrukturen är karakteristisk för ämnen med låga smältpunkter och låg hårdhet. Hur kan man förklara bräckligheten hos dessa föreningars kristallgitter? Som det visade sig beror allt på styrkan hos den gemensamma påverkan av partiklarna som finns i deras noder. Den har en elektrisk natur och kallas intermolekylär interaktion eller van der Waals-krafter, som är baserade på påverkan av motsatt laddade molekyler - dipoler - på varandra. Det visade sig att det finns flera mekanismer för deras bildande,beroende på själva ämnets natur.
Syror som föreningar med molekylär sammansättning
Lösningar av de flesta syror, både organiska och oorganiska, innehåller polära partiklar som är orienterade i förhållande till varandra med motsatt laddade poler. Till exempel, i en lösning av s altsyra HCI finns dipoler, mellan vilka orienterande interaktioner uppstår. Med en ökning av temperaturen har molekylerna av s altsyra, bromvätesyra (HBr) och andra halogenh altiga syror en minskning av orienteringseffekten, eftersom den termiska rörelsen hos partiklarna stör deras ömsesidiga attraktion. Förutom ovanstående ämnen har sackaros, naftalen, etanol och andra organiska föreningar en molekylär struktur.
Hur produceras inducerade laddade partiklar
Tidigare övervägde vi en av verkningsmekanismerna för Van der Waals krafter, kallad orienterande interaktion. Förutom organiska ämnen och halogenh altiga syror har väteoxid, vatten, en molekylstruktur. I ämnen som består av opolära, men benägna att bilda dipoler, molekyler, såsom koldioxid CO2, kan man observera uppkomsten av inducerade laddade partiklar - dipoler. Deras viktigaste egenskap är förmågan att attrahera varandra på grund av uppkomsten av elektrostatiska attraktionskrafter.
Gasens molekylära struktur
I föregående underrubrik nämnde vi föreningen koldioxid. Var och en av dess atomer skapar ett elektriskt fält runt sig, vilket inducerarpolarisering per atom av en närliggande koldioxidmolekyl. Den förändras till en dipol, som i sin tur blir kapabel att polarisera andra CO2-partiklar. Som ett resultat attraheras molekylerna till varandra. Den induktiva interaktionen kan även observeras i ämnen som består av polära partiklar, men i detta fall är den mycket svagare än de orienterande van der Waals-krafterna.
Dispersion interaction
Både atomerna själva och partiklarna som utgör dem (kärna, elektroner) är kapabla till kontinuerlig rotations- och oscillerande rörelse. Det leder till uppkomsten av dipoler. Enligt kvantmekanikens forskning sker förekomsten av momentana dubbelladdade partiklar både i fasta ämnen och i vätskor synkront, så att ändarna av molekylerna som ligger i närheten visar sig vara med motsatta poler. Detta leder till deras elektrostatiska attraktion, kallad dispersionsinteraktion. Det är karakteristiskt för alla ämnen, utom de som är i gasformigt tillstånd och vars molekyler är monoatomiska. Van der Waals-krafter kan dock uppstå till exempel vid övergången av inerta gaser (helium, neon) till vätskefasen vid låga temperaturer. Således bestämmer den molekylära strukturen hos kroppar eller vätskor deras förmåga att bilda olika typer av intermolekylär interaktion: orienterande, inducerad eller dispersion.
Vad är sublimering
Molekylstruktur hos ett fast ämne, såsom jodkristaller,orsakar ett så intressant fysikaliskt fenomen som sublimering - förångning av I2 molekyler i form av violetta ångor. Det uppstår från ytan av ett ämne i den fasta fasen och går förbi det flytande tillståndet.
Det här visuellt spektakulära experimentet görs ofta i skolans kemiklassrum för att illustrera de strukturella egenskaperna hos molekylära kristallgitter och relaterade egenskaper hos föreningar. Vanligtvis är dessa låg hårdhet, låga smält- och kokpunkter, dålig termisk och elektrisk ledningsförmåga och flyktighet.
Praktisk användning av kunskap om ämnens struktur
Som vi har sett kan en viss korrelation fastställas mellan typen av kristallgitter, struktur och egenskaper hos föreningen. Därför, om egenskaperna hos ett ämne är kända, är det ganska lätt att förutsäga egenskaperna hos dess struktur och sammansättning av partiklar: atomer, molekyler eller joner. Den information som erhålls kan också vara användbar om det i uppgifter inom kemi är nödvändigt att korrekt välja ämnen som har en molekylstruktur från en viss grupp av föreningar, exklusive de som har atomära eller joniska typer av gitter.
Sammanfattningsvis kan vi dra följande slutsatser: molekylstrukturen hos en fast kropp, och dess rumsliga struktur av kristallgitter, och arrangemanget av polariserade partiklar i vätskor och gaser är helt ansvariga för dess fysikaliska och kemiska egenskaper. I teoretiska termer, egenskaperna hos föreningar,innehållande dipoler beror på storleken på krafterna för intermolekylär interaktion. Ju högre polaritet molekylerna har och ju mindre radie på atomerna som utgör dem, desto starkare är orienteringskrafterna som uppstår mellan dem. Tvärtom, ju större atomer som utgör molekylen, desto högre är dess dipolmoment, och därför desto mer betydande blir dispersionskrafterna. Således påverkar molekylstrukturen hos ett fast ämne också krafterna för växelverkan mellan dess partiklar - dipoler.
