Som du ved, studerer kemi strukturen og egenskaberne af stoffer såvel som deres gensidige transformationer. En vigtig plads i karakteriseringen af kemiske forbindelser er optaget af spørgsmålet om, hvilken slags partikler de består af. Det kan være atomer, ioner eller molekyler. I faste stoffer kommer de ind i krystalgitterets noder. Den molekylære struktur har et relativt lille antal forbindelser i fast, flydende og gasformig tilstand.
I vores artikel vil vi give eksempler på stoffer, der er karakteriseret ved molekylære krystalgitre, og vi vil også overveje flere typer intermolekylære interaktioner, der er karakteristiske for faste stoffer, væsker og gasser.
Hvorfor du har brug for at kende strukturen af kemiske forbindelser
I hver gren af menneskelig viden kan man udskille en gruppe grundlæggende love, som den videre udvikling af videnskaben er baseret på. i kemi- dette er teorien om M. V. Lomonosov og J. D alton, der forklarer stoffets atomare og molekylære struktur. Som videnskabsmænd har fastslået, ved at kende den indre struktur, er det muligt at forudsige både de fysiske og kemiske egenskaber af forbindelsen. Hele den enorme mængde organiske stoffer, der er kunstigt syntetiseret af mennesket (plastik, stoffer, pesticider osv.) har forudbestemte egenskaber og egenskaber, der er mest værdifulde for hans industrielle og husholdningsbehov.
Viden om egenskaberne ved forbindelsers struktur og egenskaber er efterspurgt, når man udfører kontrolsektioner, tests og eksamener i løbet af kemi. Find f.eks. de rigtige svar i den foreslåede liste over stoffer: hvilket stof har en molekylær struktur?
- Zink.
- Magnesiumoxid.
- Diamond.
- naphthalen.
Det rigtige svar er: zink har en molekylær struktur, såvel som naphthalen.
Krefter for intermolekylær interaktion
Det er eksperimentelt blevet fastslået, at den molekylære struktur er karakteristisk for stoffer med lave smeltepunkter og lav hårdhed. Hvordan kan man forklare skrøbeligheden af disse forbindelsers krystalgitre? Som det viste sig, afhænger alt af styrken af den fælles påvirkning af partiklerne placeret i deres noder. Det har en elektrisk karakter og kaldes intermolekylær interaktion eller van der Waals-kræfter, som er baseret på påvirkning af modsat ladede molekyler - dipoler - på hinanden. Det viste sig, at der er flere mekanismer til deres dannelse,afhængigt af selve stoffets art.
Syrer som forbindelser med molekylær sammensætning
Løsninger af de fleste syrer, både organiske og uorganiske, indeholder polære partikler, der er orienteret i forhold til hinanden med modsat ladede poler. For eksempel er der i en opløsning af s altsyre HCI dipoler, mellem hvilke orienteringsinteraktioner forekommer. Med en stigning i temperaturen har molekylerne af s altsyre, hydrogenbromid (HBr) og andre halogenholdige syrer et fald i orienteringseffekten, da partiklernes termiske bevægelse forstyrrer deres gensidige tiltrækning. Ud over ovennævnte stoffer har saccharose, naphthalen, ethanol og andre organiske forbindelser en molekylær struktur.
Hvordan inducerede ladede partikler produceres
Tidligere overvejede vi en af Van der Waals-kræfternes virkningsmekanismer, kaldet orienteringsinteraktion. Ud over organiske stoffer og halogenholdige syrer har hydrogenoxid, vand, en molekylær struktur. I stoffer bestående af ikke-polære, men tilbøjelige til dannelse af dipoler, molekyler, såsom kuldioxid CO2, kan man observere fremkomsten af inducerede ladede partikler - dipoler. Deres vigtigste egenskab er evnen til at tiltrække hinanden på grund af forekomsten af elektrostatiske tiltrækningskræfter.
Gassens molekylære struktur
I den forrige underoverskrift nævnte vi sammensætningen kuldioxid. Hvert af dets atomer skaber et elektrisk felt omkring sig selv, som inducererpolarisering pr. atom af et nærliggende kuldioxidmolekyle. Den ændres til en dipol, som igen bliver i stand til at polarisere andre CO2 partikler. Som et resultat bliver molekylerne tiltrukket af hinanden. Den induktive vekselvirkning kan også observeres i stoffer, der består af polære partikler, men i dette tilfælde er den meget svagere end de orienterende van der Waals-kræfter.
Spredningsinteraktion
Både atomerne selv og partiklerne, der udgør dem (kerne, elektroner) er i stand til kontinuerlig rotations- og oscillerende bevægelse. Det fører til udseendet af dipoler. Ifølge kvantemekanikkens forskning sker forekomsten af øjeblikkelige dobbeltladede partikler både i faste stoffer og i væsker synkront, således at enderne af molekylerne, der er placeret i nærheden, viser sig at være med modsatte poler. Dette fører til deres elektrostatiske tiltrækning, kaldet spredningsinteraktionen. Det er karakteristisk for alle stoffer, undtagen dem, der er i gasform, og hvis molekyler er monoatomiske. Van der Waals-kræfter kan dog opstå for eksempel under overgangen af inerte gasser (helium, neon) til væskefasen ved lave temperaturer. Således bestemmer den molekylære struktur af legemer eller væsker deres evne til at danne forskellige typer intermolekylær interaktion: orienterings-, induceret eller dispersion.
Hvad er sublimering
Molekylær struktur af et fast stof, såsom jodkrystaller,forårsager et så interessant fysisk fænomen som sublimation - fordampning af I2 molekyler i form af violette dampe. Det opstår fra overfladen af et stof i den faste fase, uden om den flydende tilstand.
Dette visuelt spektakulære eksperiment udføres ofte i skolekemi-klasseværelser for at illustrere de strukturelle træk ved molekylære krystalgitre og relaterede egenskaber ved forbindelser. Norm alt er disse lav hårdhed, lave smelte- og kogepunkter, dårlig termisk og elektrisk ledningsevne og flygtighed.
Praktisk brug af viden om stoffers struktur
Som vi har set, kan der etableres en vis sammenhæng mellem typen af krystalgitter, struktur og egenskaber af forbindelsen. Derfor, hvis egenskaberne af et stof er kendt, så er det ret nemt at forudsige funktionerne i dets struktur og sammensætning af partikler: atomer, molekyler eller ioner. Den opnåede information kan også være nyttig, hvis det i opgaver inden for kemi er nødvendigt at udvælge stoffer, der har en molekylær struktur, korrekt fra en bestemt gruppe af forbindelser, undtagen dem, der har atom- eller iontyper af gitter.
Opsummering kan vi konkludere følgende: Den molekylære struktur af et fast legeme og dets rumlige struktur af krystalgitre og arrangementet af polariserede partikler i væsker og gasser er fuldt ud ansvarlige for dets fysiske og kemiske egenskaber. I teoretiske termer, egenskaberne af forbindelser,indeholdende dipoler afhænger af størrelsen af kræfterne af intermolekylær interaktion. Jo højere polariteten af molekylerne og jo mindre radius af atomerne, der udgør dem, jo stærkere er orienteringskræfterne, der opstår mellem dem. Tværtimod, jo større atomer, der udgør molekylet, jo højere er dets dipolmoment, og derfor er spredningskræfterne større. Således påvirker et fast stofs molekylære struktur også kræfterne i vekselvirkningen mellem dets partikler - dipoler.
