Tutti i legami chimici nel cloruro di ammonio sono 1. Applicazione del cloruro di ammonio in farmacia
Annotare prima il numero dell'attività (30, 31, ecc.), quindi la soluzione dettagliata. Scrivi le tue risposte in modo chiaro e leggibile.
Usando il metodo del bilancio elettronico, crea un'equazione per la reazione:
KIO 3 + KI + ... → I 2 + K 2 SO 4 + ...
Identificare l'agente ossidante e l'agente riducente.
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Elementi di risposta:
1) È stato compilato un bilancio elettronico:
2) È indicato che lo ioduro di potassio (dovuto allo iodio nello stato di ossidazione -1) è un agente riducente e lo iodato di potassio (dovuto allo iodio nello stato di ossidazione +5) è un agente ossidante.
3) si determinano le sostanze mancanti e i coefficienti vengono inseriti nell'equazione di reazione:
KIO 3 + 5KI + 3H 2 SO 4 = 3I 2 + 3K 2 SO 4 + 3H 2 O
Lo zinco è completamente disciolto in una soluzione concentrata di idrossido di potassio. La soluzione limpida risultante fu evaporata e poi calcinata. Il residuo solido è stato sciolto nella quantità richiesta di acido cloridrico. Alla soluzione limpida risultante è stato aggiunto solfuro di ammonio e si è osservata la formazione di un precipitato bianco. Scrivi un'equazione per le quattro reazioni descritte.
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La risposta include 4 equazioni di possibili reazioni corrispondenti alle trasformazioni descritte:
1) Zn+2KOH+2H_2O=K_2\lbrack Zn(OH)_4\rbrack+H_2\uparrow
2) K_2\lbrack Zn(OH)_4\rbrack\xrightarrow(t^\circ)K_2ZnO_2+2H_2O
3) K_2ZnO_2+4HCl=ZnCl_2+2KCl+2H_2O
4) ZnCl_2+(NH_4)_2)S=ZnS\freccia giù+2H_4Cl
Scrivi l'equazione di reazione che può essere utilizzata per effettuare le seguenti trasformazioni:
bromoetano \begin(array)(l)\xrightarrow(NaOH,\;H_2O)X_1\rightarrow CH_3COOH\xrightarrow(NaOH)X_2\xrightarrow(NaOH,\;t^\circ)\\\rightarrow X_3\xrightarrow(1500^ \circ C)X_4\end(array)
Quando scrivi le equazioni di reazione, usa le formule strutturali delle sostanze organiche.
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La risposta include 5 equazioni di reazione corrispondenti allo schema di trasformazione:
1) CH_3-CH_2-Br+NaOH\frecciadestra CH_3-CH_2-OH+NaBr
2) 5CH_3CH_2OH+4KMnO_4+6H_2SO_4\xrightarrow(t^\circ) \rightarrow5CH_3COOH+4MnSO_4+2K_2SO_4+11H_2O
3) CH_3COOH+NaOH\frecciadestra CH_3COONa+H_2O
4) CH_3COONa+NaOH\xfrecciadestra(t^\circ)CH_4+Na_2CO_3
5) 2CH_4\xrightarrow(t^\circ)CH\equiv CH+3H_2 (possibile formazione di C e H 2)
Quando si versarono 160 g di una soluzione al 10% di nitrato di bario e 50 g di una soluzione all'11% di cromato di potassio, si formò un precipitato. Calcolare la frazione di massa del nitrato di bario nella soluzione risultante.
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Elementi di risposta:
1) L'equazione di reazione si scrive:
Ba(NO 3) 2 + K 2 CrO 4 = BaCrO 4 ↓ + 2KNO 3
2) Si calcola la quantità della sostanza reagente e si determina la sostanza prelevata in eccesso:
n(Ba(NO3)2) = 160 x 0,1 / 261 = 0,061 mol
n(K2CrO4) = 50 x 0,11 / 194 = 0,028 mol
Ba(NO 3) 2 - in eccesso
3) Sono state calcolate la massa del precipitato caduto e la massa della soluzione risultante:
n(BaCrO 4) = n(K 2 CrO 4) = 0,028 mol
m(BaCrO4) = 0,028 mol x 253 g/mol = 7,08 g
m(soluzione) = 160 + 50 - 7,08 = 202,92 g
4) La massa del nitrato di bario e dei suoi frazione di massa in soluzione:
n(Ba(NO 3) 2)g = 0,061 - 0,028 = 0,033 mol
m(Ba(NO3)2) = 0,033 x 261 = 8,61 g
w(Ba(NO3)2) = m(Ba(NO3)2) / m(p-pa) = 8,61 / 202,92 = 0,042 o 4,2%
Un certo composto organico contiene il 40,0% di carbonio e il 53,3% di ossigeno in massa. È noto che questo composto reagisce con l'ossido di rame (II).
In base a queste condizioni problematiche:
1. effettuare i calcoli necessari per stabilire la formula molecolare di una sostanza organica;
2. scrivere la formula molecolare di una sostanza organica;
3. elaborare una formula strutturale della sostanza originale, che riflette inequivocabilmente l'ordine dei legami degli atomi nella sua molecola;
4. Scrivi l'equazione per la reazione di questa sostanza con l'ossido di rame(II).
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Elementi di risposta:
Formula generale sostanze - C x H y O z
1) È stato trovato il rapporto tra atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno nel composto:
w(H) = 100 - 40,0 -53,3 = 6,7%
x: y: z = 40 / 12: 6,7 / 1: 53,3 / 16 = 3,33: 6,7: 3,33 = 1: 2: 1
2) Viene determinata la formula molecolare della sostanza.
La formula più semplice della sostanza è CH 2 O. Considerando che la sostanza reagisce con l'ossido di rame (II), la formula molecolare della sostanza è C 2 H 4 O 2
Legame chimico. Cella di cristallo
Le risposte ai compiti sono una parola, una frase, un numero o una sequenza di parole, numeri. Scrivi la tua risposta senza spazi, virgole o altri caratteri aggiuntivi.
Inizio del modulo
1 Il cloruro di ammonio contiene legami chimici:
1. ionico 2. covalente polare 3. covalente non polare 4. Idrogeno 5. metallo
2 Legami idrogeno intermolecolari in stato liquido caratteristico di:
1. idrogeno 2. Acqua 3. Ammoniaca 4. Acetaldeide 5. isobutano
3 I legami chimici covalenti non polari si trovano nelle sostanze:
1. fosforo bianco 2. acido fosforico 3. ammoniaca
4. etanolo 5. zolfo rombico
4 Dall'elenco fornito, seleziona due composti che contengono un legame chimico ionico.
1. Ca(ClO 2 ) 2 2. HClO 3 3. NH 4 Cl4.HClO 4 5.C l2O 7
5 Dall'elenco fornito, seleziona due composti che contengono
Legame chimico covalente non polare.
1.Ca 2.N 2 3. AlCl 3 4. HClO 4 5.Cl 2
6 Il solfato di potassio contiene legami chimici:
1. ionico 2. covalente non polare 3. covalente polare
4. idrogeno 5. metallo
7 Nella sostanza sono presenti sia legami chimici ionici che covalenti:
1. HCl 2. H 2 COSÌ 4 3. NaOH 4. NH 4 Fratello 5. C 2 N 5 LUI
8 Dall'elenco proposto selezionare due composti tra le molecole di cui a
legame idrogeno.
1. fenolo 2. etere etilico 3. acetato di etile 4. aldeide formica 5. acido formico
9 Dall'elenco fornito, seleziona due composti che contengono un covalente
legame chimico polare.
1. CaCl 2 2. HCl 3. BaO 4. KSIO 4 5.Cl 2
10 Hanno una struttura non molecolare:
1. idrossido di potassio 2. ammoniaca 3. acido acetico 4. acido nitrico 5. grafite
11 I legami ionici sono realizzati in ciascuna delle due sostanze:
1. UNl 2 O 3 EFeCl 3 2.K 2 SENaNO 3 3. KNO 2 e NO 2 4. HF e HCl 5. NaBr e NH 4 F
12 Il reticolo cristallino atomico allo stato solido ha:
1. ossigeno 2. fosforo bianco 3. fosforo rosso 4. diamante 5. cloruro di sodio
13 Dall'elenco fornito, seleziona due composti in cui si forma un legame chimico
grazie ad una coppia di elettroni condivisa.
1. Circa 2. H 2 O 3. NaCl 4. CaO 5. Cl 2
14 La struttura molecolare è:
1. propanolo-2 2. acetato di potassio 3. anidride carbonica 4. metossido di sodio 5. carbonato di calcio
15 Tutte le sostanze con reticoli cristallini ionici
1. duro 2. plastico 3. relativamente volatile
4. altamente solubile in acqua 5. hanno punti di fusione elevati
16 Dall'elenco fornito, seleziona due composti le cui molecole formano un legame idrogeno.
1. metano 2. Silano 3. Ammoniaca 4. Fosfina 5. Acqua
Fine del modulo
Lezione di chimica generale n. 3
Dispense di chimica generale compilate secondo il programma disciplina accademica Chimica, che fa parte del programma di istruzione generale secondaria (completa), attuato nel quadro dell'istruzione professionale secondaria, tenendo conto del profilo dell'istruzione professionale ricevuta.
Sono previsti appunti delle lezioni di chimica organicautilizzo da parte degli studenti per autodidatta materia, correzione delle conoscenze, durante la ripetizione e preparazione alla prova finale.
Soggetto: Legame chimico: ionico e covalente.
Sottolegame chimico comprendere l'interazione degli atomi che li lega in molecole, ioni, radicali e cristalli.
Esistono quattro tipi di legami chimici: ionico, covalente, metallico e idrogeno.
1. Legame chimico ionico
Legame chimico ionico è un legame che si forma a causa dell'attrazione elettrostatica A .
Gli atomi che hanno aggiunto elettroni "estranei" si trasformano in ioni negativi, o . Gli atomi che donano i loro elettroni diventano ioni positivi, o . È chiaro che tra E Si formano forze di attrazione elettrostatica, che li terranno vicini l'uno all'altro, realizzando così un legame chimico ionico.
Perché formano principalmente atomi di metallo e – atomi di non metalli, è logico concludere che questo tipo di legame è caratteristico dei composti di metalli tipici (elementi dei principali sottogruppi dei gruppi I e II, eccetto il magnesioMg e berillioEssere ) con tipici non metalli (elementi del sottogruppo principale del gruppo VII). Un classico esempio è la formazione di alogenuri di metalli alcalini (fluoruri, cloruri, ecc.). Ad esempio, considera lo schema per la formazione di un legame ionico nel cloruro di sodio:
Due ioni con carica opposta legati da forze attrattive non perdono la capacità di interagire con ioni con carica opposta, a seguito dei quali si formano composti con il reticolo cristallino ionico. I composti ionici sono sostanze solide, forti, refrattarie con un alto punto di fusione.Le soluzioni e le fusioni della maggior parte dei composti ionici sono elettroliti. Questo tipo di legame è caratteristico degli idrossidi di metalli tipici e di molti sali di acidi contenenti ossigeno. Tuttavia, quando si forma un legame ionico, non si verifica un trasferimento ideale (completo) di elettroni. Un legame ionico è un caso estremo di legame covalente polare
Immagine 1.
Reticolo cristallino del cloruro di sodio, costituito da ioni sodio e ioni cloruro con carica opposta
In un composto ionico, gli ioni si presentano come sotto forma di cariche elettriche con simmetria sferica del campo elettrico, che diminuisce ugualmente con l'aumentare della distanza dal centro della carica (ione) in qualsiasi direzione (Fig. 1). Pertanto, l'interazione degli ioni non dipende dalla direzione, ovvero un legame ionico, a differenza di un legame covalente, non sarà direzionale.
Il legame ionico esiste anche nei sali di ammonio, dove non sono presenti atomi di metallo (il loro ruolo è svolto da ammonio – N.H. 4 Cl , (NH 4 ) 2 COSÌ 4 , e nei sali formati da sostanze organiche – (ad esempio, nel cloruro di metil ammonio - + Cl – eccetera.).
2. Legame chimico covalente
Legame chimico covalente è un legame che nasce tra gli atomi a causa della formazione di elettroni condivisi vapore.
Il meccanismo di formazione di tale legame può essere di scambio o donatore-accettore.
Scambio il meccanismo funziona quando gli atomi formano coppie di elettroni condivisi combinando elettroni spaiati.
Per esempio:
N 2 – idrogeno:
Il legame avviene attraverso la formazione di una coppia di elettroni condivisaS -elettroni degli atomi di idrogeno (sovrappostiS -orbitali):
HCl - cloruro di idrogeno:
Il legame avviene a causa della formazione di una coppia di elettroni comune daS - EP -elettroni (sovrapposizioneS – P -orbitali):
Cl 2 – in una molecola di cloro si forma un legame covalente dovuto a spaiatoP -elettroni (sovrapposizioneP – P -orbitali):
N 2 – in una molecola di azoto si formano tre coppie di elettroni comuni tra gli atomi:
Secondo il metodo di sovrapposizione degli orbitali elettronici, si distinguono i legami covalenti σ e π (sigma- e pi-) .
In una molecola di azoto, si forma una coppia di elettroni comune a causa del legame σ (la densità elettronica si trova in una regione situata sulla linea che collega i nuclei atomici; il legame è forte).
Le altre due coppie di elettroni condivise si formano grazie ai legami π, cioè alla sovrapposizione lateraleP -orbitali in due regioni; Il legame π è meno forte del legame σ.
In una molecola di azoto vi sono un legame σ e due legami π tra gli atomi, che sono in reciproco piani perpendicolari(poiché interagiscono 3 spaiatiP -elettrone di ciascun atomo).
Pertanto, i legami σ possono essere formati dalla sovrapposizione degli orbitali elettronici:
e anche a causa della sovrapposizione di orbitali “puri” e ibridi. Secondo il numero di coppie di elettroni comuni che collegano gli atomi, cioè secondo la molteplicità , i legami covalenti si distinguono: separare : Doppio : triplica :Per grado di spostamento coppie di elettroni condivise con uno dei loro associatiatomi, un legame covalente può essere non polare e polare. In un legame covalente non polare, le coppie di elettroni condivise non vengono spostate su nessuno degli atomi, poiché questi atomi hanno la stessa (EO) – la proprietà di attrarre gli elettroni di valenza da altri atomi.
Un legame chimico covalente formato tra atomi con lo stesso , chiamato non polare .
Per esempio:
cioè, le molecole di semplici sostanze non metalliche si formano attraverso un legame covalente non polare.Valoriparente fosforo e idrogeno sono quasi la stessa cosa: EO (N ) = 2,1; EO (R ) = 2,1, quindi in una molecola di fosfinaPH 3 I legami tra l'atomo di fosforo e gli atomi di idrogeno sono covalenti non polari.
Legame chimico covalente tra atomi degli elementi, che differiscono sono chiamatipolare .
Per esempio:ammoniaca
L'azoto è un elemento più elettronegativo dell'idrogeno, quindi le coppie di elettroni condivisi vengono spostate verso il suo atomo.
IN CH 3 OH : EO(O ) > EO(C ) > EO(H )170133 0
Ogni atomo ha un certo numero di elettroni.
Entrando reazioni chimiche, gli atomi donano, acquistano o condividono elettroni, ottenendo la configurazione elettronica più stabile. La configurazione con l'energia più bassa (come negli atomi dei gas nobili) risulta essere la più stabile. Questo modello è chiamato “regola dell’ottetto” (Fig. 1).
Riso. 1.
Questa regola vale per tutti tipi di connessioni. Le connessioni elettroniche tra gli atomi consentono loro di formare strutture stabili, dai cristalli più semplici alle biomolecole complesse che alla fine formano i sistemi viventi. Differiscono dai cristalli nel loro metabolismo continuo. Allo stesso tempo, molte reazioni chimiche procedono secondo i meccanismi trasferimento elettronico, che svolgono un ruolo fondamentale nei processi energetici del corpo.
Un legame chimico è la forza che tiene insieme due o più atomi, ioni, molecole o qualsiasi combinazione di questi.
La natura di un legame chimico è universale: è una forza di attrazione elettrostatica tra elettroni caricati negativamente e nuclei carichi positivamente, determinata dalla configurazione degli elettroni del guscio esterno degli atomi. Si chiama la capacità di un atomo di formare legami chimici valenza, O stato di ossidazione. Il concetto di elettroni di valenza- elettroni che formano legami chimici, cioè situati negli orbitali a più alta energia. Di conseguenza, viene chiamato il guscio esterno dell'atomo contenente questi orbitali guscio di valenza. Attualmente non è sufficiente indicare la presenza di un legame chimico, ma è necessario chiarirne la tipologia: ionico, covalente, dipolo-dipolo, metallico.
Il primo tipo di connessione èionico connessione
Secondo la teoria della valenza elettronica di Lewis e Kossel, gli atomi possono raggiungere una configurazione elettronica stabile in due modi: in primo luogo, perdendo elettroni, diventando cationi, in secondo luogo, acquisirli, trasformarsi in anioni. In seguito al trasferimento di elettroni, a causa della forza di attrazione elettrostatica tra ioni con cariche di segno opposto, si forma un legame chimico, chiamato da Kossel “ elettrovalente"(ora chiamato ionico).
In questo caso, anioni e cationi formano una configurazione elettronica stabile con l'esterno pieno guscio elettronico. I tipici legami ionici sono formati da cationi dei gruppi T e II del sistema periodico e anioni di elementi non metallici dei gruppi VI e VII (16 e 17 sottogruppi, rispettivamente, calcogeni E alogeni). I legami dei composti ionici sono insaturi e non direzionali, quindi mantengono la possibilità di interazione elettrostatica con altri ioni. Nella fig. Le Figure 2 e 3 mostrano esempi di legami ionici corrispondenti al modello di trasferimento elettronico di Kossel.
Riso. 2.
Riso. 3. Legame ionico in una molecola di sale da cucina (NaCl)
Qui è opportuno richiamare alcune proprietà che spiegano il comportamento delle sostanze in natura, in particolare considerare l'idea di acidi E motivi.
Le soluzioni acquose di tutte queste sostanze sono elettroliti. Cambiano colore in modo diverso indicatori. Il meccanismo d'azione degli indicatori è stato scoperto da F.V. Ostwald. Ha dimostrato che gli indicatori sono acidi o basi deboli, il cui colore differisce negli stati indissociati e dissociati.
Le basi possono neutralizzare gli acidi. Non tutte le basi sono solubili in acqua (ad esempio, alcuni composti organici che non contengono gruppi OH sono insolubili, in particolare trietilammina N(C2H5)3); vengono chiamate basi solubili alcali.
Le soluzioni acquose di acidi subiscono reazioni caratteristiche:
a) con ossidi metallici - con formazione di sale e acqua;
b) con metalli - con formazione di sale e idrogeno;
c) con carbonati - con formazione di sale, CO 2 e N 2 O.
Le proprietà degli acidi e delle basi sono descritte da diverse teorie. Secondo la teoria di S.A. Arrhenius, un acido è una sostanza che si dissocia per formare ioni N+ , mentre la base forma ioni LUI- . Questa teoria non tiene conto dell'esistenza di basi organiche che non hanno gruppi idrossilici.
Secondo protone Secondo la teoria di Brønsted e Lowry, un acido è una sostanza contenente molecole o ioni che donano protoni ( donatori protoni) e una base è una sostanza costituita da molecole o ioni che accettano protoni ( accettatori protoni). Si noti che nelle soluzioni acquose gli ioni idrogeno esistono in forma idrata, cioè sotto forma di ioni idronio H3O+ . Questa teoria descrive le reazioni non solo con acqua e ioni idrossido, ma anche quelle effettuate in assenza di solvente o con un solvente non acquoso.
Ad esempio, nella reazione tra l'ammoniaca N.H. 3 (base debole) e acido cloridrico in fase gassosa, si forma cloruro di ammonio solido e in una miscela di equilibrio di due sostanze ci sono sempre 4 particelle, due delle quali sono acidi e le altre due sono basi:
Questa miscela di equilibrio è costituita da due coppie coniugate di acidi e basi:
1)N.H. 4+ e N.H. 3
2) HCl E Cl ‑
Qui, in ciascuna coppia coniugata, l'acido e la base differiscono di un protone. Ogni acido ha una base coniugata. Un acido forte ha una base coniugata debole e un acido debole ha una base coniugata forte.
La teoria di Brønsted-Lowry aiuta a spiegare il ruolo unico dell'acqua per la vita della biosfera. L'acqua, a seconda della sostanza che interagisce con essa, può presentare le proprietà di un acido o di una base. Ad esempio, nelle reazioni con soluzione acquosa Con l'acido acetico l'acqua è una base e con soluzioni acquose di ammoniaca è un acido.
1) CH3COOH + H2O ↔ H3O + + CH3COO- . Qui, una molecola di acido acetico dona un protone a una molecola d'acqua;
2) NH3 + H2O ↔ NH4 + + LUI- . Qui, una molecola di ammoniaca accetta un protone da una molecola d'acqua.
Pertanto, l'acqua può formare due coppie coniugate:
1) H2O(acido) e LUI- (base coniugata)
2) H3O+ (acido) e H2O(base coniugata).
Nel primo caso l'acqua dona un protone, nel secondo lo accetta.
Questa proprietà si chiama anfiprotonismo. Sostanze che possono reagire sia come acidi che come basi anfotero. Tali sostanze si trovano spesso nella natura vivente. Ad esempio, gli amminoacidi possono formare sali sia con acidi che con basi. Pertanto, i peptidi formano facilmente composti di coordinazione con gli ioni metallici presenti.
Pertanto, una proprietà caratteristica di un legame ionico è il movimento completo degli elettroni di legame verso uno dei nuclei. Ciò significa che tra gli ioni c'è una regione in cui la densità elettronica è quasi zero.
Il secondo tipo di connessione ècovalente connessione
Gli atomi possono formare configurazioni elettroniche stabili condividendo gli elettroni.
Un tale legame si forma quando una coppia di elettroni viene condivisa uno alla volta da parte di tutti atomo. In questo caso, gli elettroni di legame condiviso sono distribuiti equamente tra gli atomi. Esempi di legami covalenti includono omonucleare biatomico molecole H 2 , N 2 , F 2. Lo stesso tipo di connessione si trova negli allotropi O 2 e ozono O 3 e per una molecola poliatomica S 8 e anche molecole eteronucleari cloruro di idrogeno HCl, diossido di carbonio CO 2, metano CH 4, etanolo CON 2 N 5 LUI, esafluoruro di zolfo San Francisco 6, acetilene CON 2 N 2. Tutte queste molecole condividono gli stessi elettroni e i loro legami sono saturati e diretti allo stesso modo (Fig. 4).
Per i biologi è importante che i legami doppi e tripli abbiano raggi atomici covalenti ridotti rispetto a un legame singolo.
Riso. 4. Legame covalente in una molecola di Cl2.
I tipi di legami ionici e covalenti sono due casi limite dell'insieme tipi esistenti legami chimici e in pratica la maggior parte dei legami sono intermedi.
I composti di due elementi situati alle estremità opposte dello stesso o di periodi diversi del sistema periodico formano prevalentemente legami ionici. Quando gli elementi si avvicinano tra loro in un periodo, la natura ionica dei loro composti diminuisce e il carattere covalente aumenta. Ad esempio, gli alogenuri e gli ossidi degli elementi sul lato sinistro della tavola periodica formano prevalentemente legami ionici ( NaCl, AgBr, BaSO 4, CaCO 3, KNO 3, CaO, NaOH), e gli stessi composti degli elementi sul lato destro della tabella sono covalenti ( H2O, CO2, NH3, NO2, CH4, fenolo C6H5OH, glucosio C6H12O6, etanolo C2H5OH).
Il legame covalente, a sua volta, ha un'altra modifica.
Negli ioni poliatomici e nelle molecole biologiche complesse, entrambi gli elettroni possono provenire solo da uno atomo. È chiamato donatore coppia di elettroni. Viene chiamato un atomo che condivide questa coppia di elettroni con un donatore accettore coppia di elettroni. Questo tipo di legame covalente si chiama coordinazione (donatore-accettore, Odativo) comunicazione(Fig. 5). Questo tipo di legame è molto importante per la biologia e la medicina, poiché la chimica degli elementi D più importanti per il metabolismo è in gran parte descritta dai legami di coordinazione.
Fico. 5.
Di norma, in un composto complesso l'atomo di metallo funge da accettore di una coppia di elettroni; nei legami ionici e covalenti, invece, l'atomo di metallo è un donatore di elettroni.
L'essenza del legame covalente e la sua varietà - il legame di coordinazione - possono essere chiarite con l'aiuto di un'altra teoria degli acidi e delle basi proposta da GN. Lewis. Ha in qualche modo ampliato il concetto semantico dei termini “acido” e “base” secondo la teoria di Brønsted-Lowry. La teoria di Lewis spiega la natura della formazione di ioni complessi e la partecipazione delle sostanze alle reazioni di sostituzione nucleofila, cioè alla formazione di CS.
Secondo Lewis un acido è una sostanza capace di formare un legame covalente accettando una coppia di elettroni da una base. Una base di Lewis è una sostanza che ha una coppia di elettroni solitari che, donando elettroni, forma un legame covalente con l'acido di Lewis.
Cioè, la teoria di Lewis espande la gamma delle reazioni acido-base anche alle reazioni a cui i protoni non partecipano affatto. Inoltre, il protone stesso, secondo questa teoria, è anche un acido, poiché è in grado di accettare una coppia di elettroni.
Pertanto, secondo questa teoria, i cationi sono acidi di Lewis e gli anioni sono basi di Lewis. Un esempio potrebbero essere le seguenti reazioni:
È stato notato sopra che la divisione delle sostanze in ioniche e covalenti è relativa, poiché il trasferimento completo di elettroni dagli atomi di metallo agli atomi accettori non avviene nelle molecole covalenti. Nei composti con legami ionici, ciascuno ione si trova nel campo elettrico degli ioni di segno opposto, quindi sono reciprocamente polarizzati e i loro gusci sono deformati.
Polarizzabilità determinato dalla struttura elettronica, dalla carica e dalla dimensione dello ione; per gli anioni è maggiore che per i cationi. La più alta polarizzabilità tra i cationi è per i cationi con carica maggiore e dimensione più piccola, ad esempio, Hg 2+, Cd 2+, Pb 2+, Al 3+, Tl 3+. Ha un forte effetto polarizzante N+ . Poiché l’influenza della polarizzazione ionica è bidirezionale, essa modifica significativamente le proprietà dei composti che formano.
Il terzo tipo di connessione èdipolo-dipolo connessione
Oltre ai tipi di comunicazione elencati, esistono anche dipolo-dipolo intermolecolare interazioni, chiamate anche van der Waals .
La forza di queste interazioni dipende dalla natura delle molecole.
Esistono tre tipi di interazioni: dipolo permanente - dipolo permanente ( dipolo-dipolo attrazione); dipolo permanente - dipolo indotto ( induzione attrazione); dipolo istantaneo - dipolo indotto ( dispersivo attrazione, o forze di Londra; riso. 6).
Riso. 6.
Solo le molecole con legami covalenti polari hanno un momento dipolo-dipolo ( HCl, NH 3, SO 2, H 2 O, C 6 H 5 Cl) e la forza del legame è 1-2 Debaya(1D = 3.338 × 10‑30 coulomb metri - C × m).
In biochimica esiste un altro tipo di connessione: idrogeno connessione che è un caso limite dipolo-dipolo attrazione. Questo legame è formato dall'attrazione tra un atomo di idrogeno e un atomo elettronegativo taglia piccola, molto spesso: ossigeno, fluoro e azoto. Con atomi di grandi dimensioni che hanno elettronegatività simile (come cloro e zolfo), il legame idrogeno è molto più debole. L'atomo di idrogeno si distingue per una caratteristica significativa: quando gli elettroni di legame vengono allontanati, il suo nucleo - il protone - viene esposto e non è più schermato dagli elettroni.
Pertanto, l'atomo si trasforma in un grande dipolo.
Un legame idrogeno, a differenza di un legame di van der Waals, si forma non solo durante le interazioni intermolecolari, ma anche all'interno di una molecola - Intermolecolare legame idrogeno. I legami idrogeno svolgono un ruolo importante in biochimica, ad esempio per stabilizzare la struttura delle proteine sotto forma di a-elica o per la formazione di una doppia elica del DNA (Fig. 7).
Fig.7.
I legami idrogeno e van der Waals sono molto più deboli dei legami ionici, covalenti e di coordinazione. L'energia dei legami intermolecolari è indicata nella tabella. 1.
Tabella 1. Energia delle forze intermolecolari
Nota: Il grado delle interazioni intermolecolari è riflesso dall'entalpia di fusione ed evaporazione (ebollizione). I composti ionici richiedono molta più energia per separare gli ioni che per separare le molecole. L'entalpia di fusione dei composti ionici è molto più elevata di quella dei composti molecolari.
Il quarto tipo di connessione ècollegamento metallico
Infine, esiste un altro tipo di legami intermolecolari: metallo: connessione di ioni positivi di un reticolo metallico con elettroni liberi. Questo tipo di connessione non si verifica negli oggetti biologici.
Da breve panoramica tipi di connessioni, un dettaglio diventa chiaro: parametro importante un atomo o ione di un metallo - un donatore di elettroni, così come un atomo - un accettore di elettroni è il suo misurare.
Senza entrare nei dettagli, notiamo che i raggi covalenti degli atomi, i raggi ionici dei metalli e i raggi di van der Waals delle molecole interagenti aumentano all'aumentare del loro numero atomico nei gruppi del sistema periodico. In questo caso, i valori dei raggi ionici sono i più piccoli e i raggi di van der Waals sono i più grandi. Di norma, quando si scende nel gruppo, i raggi di tutti gli elementi aumentano, sia covalenti che di van der Waals.
Di grande importanza per biologi e medici sono coordinazione(donatore-accettante) legami considerati dalla chimica di coordinazione.
Bioinorganici medici. G.K. Barashkov