Типы химической связи и методы ее описания (методы МО и ВС).

Лишь некоторые вещества (например, инертные газы) состоят из отдельных атомов, имеющих завершённую восьмиэлектронную внешнюю оболочку. Большинство химических соединений построено из молекул, которые образуются путём взаимодействия одинаковых или разных атомов между собой.

Совокупность сил, объединяющих два или несколько атомов, ионов или молекул друг с другом в новые устойчивые структуры, называется химической связью. Эти силы имеют электростатическую природу и обусловлены взаимным притяжением между отрицательно заряженными электронами и положительно заряженными ядрами. Их количественная характеристика зависит от электронной конфигурации внешнего квантового слоя атомов. Никаких других сил химического взаимодействия, помимо электрических, не существует.

Валентные электроны, принимающие участие в образовании химической связи, обладают самой высокой энергией. Квантовая механика в объяснении природы сил межатомного взаимодействия исходит из того, что образование молекул сопровождается выделением энергии, т.е. уменьшением потенциальной энергии системы.

Различают три типа химической связи — ковалентную, ионную, металлическую.

Ковалентная связь образуется при обобществлении электронов на основе правила октета. Она может рассматриваться как основной тип химической связи, а ионная и металлическая — как предельные её случаи, хотя и обладающие определённой спецификой. Ионная связь возникает в результате электростатического притяжения двух противоположно заряженных частиц. Металлическая связь — это особый тип взаимодействия между атомами, характерный только для твёрдых металлов.

Валентность элементов главных подгрупп Периодической системы зависит от числа электронов, находящихся на внешнем электронном слое. Поэтому эти внешние электроны принято называть валентными. Для элементов побочных подгрупп в качестве валентных электронов могут выступать как электроны внешнего слоя, так и электроны внутренних подуровней.
Различают три основных типа химической связи: ковалентную, ионную, металлическую.

Таблица.Типы химической связи и их основные отличительные признаки.

Химическая связь	Связываемые атомы	Характер элементов	Процесс в электронной оболочке	Образующиеся частицы	Кристаллическая решетка	Характер вещества	Примеры
Ионная	Атом металла и атом неметалла	Электроположительный и электро отрицательный	Переход валентных электронов	Положительные и отрицательные ионы	Ионная	Солеобразный	NaCl CaO NaOH
Ковалентная	Атомы неметаллов (реже-атомы металлов)	Электроотрицательный реже электроположительный	Образование общих электронных пар, заполнение молекулярных орбиталей	Молекулы	Молекулярная	Летучий или нелетучий	Br2 CO2C6H6
---------	Атомная	Алмазоподоб ный	Алмаз Si SiC
Металличес кая	Атомы металлов	Электроположительный	Отдача валентных электронов	Положительные ионы и электронный газ	Металлическая	Металлическая	Металлы и сплавы

 

5) Понятие энтальпии. Энтальпия реакция. Энтальпия образования химических соединений.

 

 

Образование в ходе химической реакции новых веществ сопровождается разрывом одних хим. связей и образованим других. Разрушение и образование хим. связей сопровождается затратами энергии. Если сумма энергий разрушения связей ˂ суммы энергии вновь образованных связей, то энергия выделяется в виде теплоты, т.е. химическая форма энергии преобразуется в тепловую. Таким образом, химические реакции сопровождаются тепловыми эффектами.

Тепловой эффект - количество теплоты, выделившееся или поглощенное химической системой при протекании в ней химической реакции. Тепловой эффект обозначается символами Q или ΔH (Q = –ΔH). Его величина соответствует разности между энергиями исходного и конечного состояний реакции: ΔH = Hкон. – Hисх. = Eкон. – Eисх.

Тепловую энергию, затраченную или выделевшуюся при образовании вещ-в называют энтальпией. Энтальпия образования простых веществ равна нулю (значение стандатной энтальпии ΔH ₂₉₈)

 

 

--------------------------------

 

Энтальпия — это термодинамическое свойство вещества, которое указывает уровень энергии, сохраненной в его молекулярной структуре. Это значит, что, хотя вещество может обладать энергией на основании температуры и давления, не всю ее можно преобразовать в теплоту. Часть внутренней энергии всегда остается в веществе и поддерживает его молекулярную структуру. Часть кинетической энергии вещества недоступна, когда его температура приближается к температуре окружающей среды. Следовательно, энтальпия — это количество энергии, которая доступна для преобразования в теплоту при определенной температуре и давлении. Единицы энтальпии — Дж/моль.

 

Большинство химических реакций сопровождаются выделением или поглощением тепла.

· Количество тепла, которое выделяется или поглощается в результате химической реакции, называют её тепловым эффектом. Раздел химии, в котором изучают тепловые эффекты химических реакций, называют термохимией.

В дальнейшем тепловые эффекты химических реакций будем характеризовать величиной DH (кДж/моль). Особенности терминологии таковы, что величину DH называют энтальпией химической реакции (вместо более точного словосочетания – изменение энтальпии в ходе химической реакции).

Реакции, идущие с выделением тепла, называют экзотермическими, идущие с поглощением тепла – эндотермическими.

· Принято, что энтальпия экзотермической реакции отрицательна (DH<0), а энтальпия эндотермической реакции положительна (DH>0).

Уравнения химических реакций, записанные с указанием значения энтальпии реакции и агрегатного состояния участвующих в реакции веществ, называют термохимическими уравнениями. Агрегатные состояния веществ обозначают подстрочными индексами: т – твёрдое, к – кристаллическое, ж – жидкое, г – газообразное, р – раствор. В термохимических уравнениях могут быть дробные коэффициенты:

Н_{2 (Г)} + 1/2О_{2 (Г)} = Н₂О_(Ж) DН⁰ = – 286 кДж/моль.

В справочных таблицах термодинамических величин приводят не энтальпии конкретных реакций, а стандартные энтальпии образования веществ (DН_обр).

· Энтальпией образования называют энтальпию реакции образования одного моля данного вещества из простых веществ, устойчивых в стандартных условиях.

 

.1.4. Энтальпии образования веществ

Энтальпией образования называется энтальпия процесса образования вещества в данном агрегатном состоянии из простых веществ, находящихся в устойчивых модификациях. Энтальпией образования сульфата натрия, например, является энтальпия реакции:

2Na_(к) + S_(ромб) +2O_2(г) = Na₂SO_4(к).

Энтальпия образования простых веществ равна нулю.

Поскольку тепловой эффект реакции зависит от состояния веществ, температуры и давления, то при проведении термохимических расчетов условились использовать стандартные энтальпии образования – энтальпии образования веществ, находящихся при данной температуре в стандартном состоянии. В качестве стандартного состояния для веществ, находящихся в конденсированном состоянии принято реальное состояние вещества при данной температуре и давлении 101,325 кПа (1 атм).

 

 

Образование в ходе химической реакции новых веществ сопровождается разрывом одних хим. связей и образованим других. Разрушение и образование хим. связей сопровождается затратами энергии. Если сумма энергий разрушения связей ˂ суммы энергии вновь образованных связей, то энергия выделяется в виде теплоты, т.е. химическая форма энергии преобразуется в тепловую. Таким образом, химические реакции сопровождаются тепловыми эффектами.

Тепловой эффект - количество теплоты, выделившееся или поглощенное химической системой при протекании в ней химической реакции. Тепловой эффект обозначается символами Q или ΔH (Q = –ΔH). Его величина соответствует разности между энергиями исходного и конечного состояний реакции: ΔH = Hкон. – Hисх. = Eкон. – Eисх.

Тепловую энергию, затраченную или выделевшуюся при образовании вещ-в называют энтальпией. Энтальпия образования простых веществ равна нулю (значение стандатной энтальпии ΔH ₂₉₈