Как да се определи полярността на връзката? Поляризация напред и назад

Ще научим днес как да определим полярността на връзката и защо е необходима. Нека разкрием физическото значение на разглежданото количество.

Химия и физика

Някога, всички дисциплини, посветени на изучаването на света около нас, бяха обединени от едно определение. Астрономите, алхимиците и биолозите бяха философи. Но сега има строго разпределение в отделните области на науката, а големите университети знаят точно какво трябва да знаят математиците и какво - за лингвистите. В случая на химията и физиката обаче няма ясна граница. Често те взаимно се проникват и се случва, че те преминават паралелни курсове. По-специално, полярността на връзката е противоречив обект. Как да определите дали тази област на знанието е свързана с физиката или химията? Според официална индикация - към втората наука: сега учениците изучават това понятие като част от химията, но без знанието за физиката не могат да направят това.

Структурата на атома

За да разберем как да определим полярността на връзката, първо трябва да си спомним как работи атомът. В края на деветнадесети век е известно, че всеки атом е неутрален като цяло, но съдържа различни обвинения при различни обстоятелства. Rezerfod установи, че в центъра на който и да е атом е тежко и позитивно заредено ядро. Зарядът на атомното ядро ​​е винаги цяло число, тоест е +1, +2 и т.н. Около ядрото има подходящ брой светлинно отрицателно заредени електрони, чийто брой стриктно съответства на ядрения заряд. Тоест, ако зарядът на ядрото е +32, тогава около него трябва да са тридесет и два електрона. Те заемат определени позиции около ядрото. Всеки електрон, така или иначе, е "размазан" около ядрото в орбитата му. Формата, позицията и разстоянието до ядрото се определят от четири квантови числа.

Защо се появява полярността?

Неутралният атом, разположен на разстояние от други частици (например, в дълбока пространство, е Galaxy), всички симетричен относителна орбитален център. Въпреки сложната форма на някои от тях, орбитите на два електрона не се пресичат в един атом. Но ако нашата отделно взета атом във вакуум се срещат по пътя си друг (например, влиза в облак от газ), след това тя иска да комуникира с него валентни орбитали на външните електрони в посока на притегляне в съседния атом, се слее с него. Ще има общ електронен облак, ново химическо съединение и следователно полярността на връзката. Как да определим кой атом ще вземе голяма част от общия електронен облак, ще кажем по-нататък.

Какви са химическите връзки

В зависимост от вида взаимодействащи молекули, разликата в зарядите на техните ядра и силата на възникващата атракция, съществуват следните видове химически връзки:

• един електрон;
• метал;
• ковалентна;
• йон;
• van der Waals;
• водород;
• дву-електронен трицентър.

За да се зададе как да се определи полярността на връзката в съединението, тя трябва да бъде ковалентна или йонна (като например NaCl сол). По принцип тези два вида комуникации се различават само по отношение на това, колко електронният облак се придвижва към един от атомите. Ако ковалентната връзка не се образува от два идентични атома (например, О₂), тя винаги е леко поляризирана. При йонното свързване смяната е по-силна. Смята се, че йонната връзка води до образуването на йони, тъй като един от атомите "взима" електроните на другия.

Но всъщност няма напълно полярни съединения: само един йон привлича общ електронен облак. Толкова силна, че останалата част от баланса може да бъде пренебрегната. Така че, ние се надяваме, че е станало ясно, че полярността на ковалентната връзка може да бъде определена и полярността на йонната връзка няма смисъл. Въпреки че в този случай разликата между тези два вида връзки е приближение, модел, а не истински физически феномен.

Определяне на полярността на връзката

Надяваме се, че читателят вече е разбрал, че полярността на химическата връзка е отклонението на разпределението в пространството на общия облак от електрони от равновесната. И разпределението на равновесието съществува в изолиран атом.

Методи за измерване на полярността

Как да се определи полярността на връзката? Този въпрос далеч не е ясен. На първо място, трябва да се каже, че тъй като симетрията на електронния облак на поляризирания атом се различава от подобна неутрална, рентгеновият спектър също ще се промени. По този начин изместването на линиите в спектъра ще даде представа за полярността на връзката. И ако искате да разберете по-точно как да определите полярността на връзката в молекулата, трябва да знаете не само спектъра на емисията или абсорбцията. Необходимо е да разберете:

• размерите на атомите, участващи в връзката;
• обвинения на техните ядра;
• какви връзки са създадени на атома преди появата на това;
• каква е структурата на цялото вещество;
• ако структурата е кристална, какви дефекти съществуват в нея и как те засягат цялото вещество.

Полярността на връзката е означена като горния знак на следната форма: 0.17+ или 0.3-. Също така си струва да помним, че един и същи вид атоми ще има различна полярност на свързване във връзка с различни вещества. Например, в Oxide BeO, кислородът има полярност от 0.35 -, а в MgO - 0.42 -.

Полярността на атома

Читателят може да зададе такъв въпрос: "Как да се определи полярността на химическата връзка, ако има толкова много фактори?" Отговорът е прост и сложен. Количествените измервания на полярността се определят като ефективни заряди на атома. Тази стойност е разликата между заряда на електрона, разположен в определена област, и съответната област на ядрото. Като цяло тази стойност достатъчно добре показва известна асиметрия на електронния облак, който възниква, когато се образува химическа връзка. Трудността е, че е почти невъзможно да се определи точно коя област на разположението на електрона принадлежи точно на тази връзка (особено в сложните молекули). Така, както при разделянето на химичните връзки в йонни и ковалентни връзки, учените прибягват до опростявания и модели. Същевременно тези фактори и стойности, които оказват влияние върху резултата, са незначителни.

Физическото значение на полярността на съединението

Какъв е физическият смисъл на полярността на връзката? Нека разгледаме един пример. Водородният атом Н влиза както във флуороводородна киселина (HF), така и в солна киселина (HCl). Нейната полярност в HF е 0.40 +, в HCl е 0.18+. Това означава, че общият електронен облак се отклонява много повече към флуор, отколкото към хлора. Това означава, че електронетрактивността на флуоровия атом е много по-силна от електронегорността на хлорния атом.

Полярността на атома в молекулата

Но внимателният читател ще помни, че освен простите съединения, в които съществуват два атома, има и по-сложни такива. Например, за да се образува една молекула сярна киселина (Н.₂SO₄), изисква два водородни атома, единият е сяра и дори четири кислород. Тогава възниква друг въпрос: как да се определи най-голямата полярност на връзката в молекулата? Първо, трябва да помним, че всяка връзка има някаква структура. Тоест, сярна киселина не е натрупването на всички атоми в една голяма купчина, а определена структура. Централният атом на сярата се свързва с четири кислородни атома, образувайки подобие на кръст. На две противоположни страни кислородните атоми се присъединяват към сярата чрез двойни връзки. От другата страна, кислородните атоми са прикрепени към сярата чрез единични връзки и "държани" от другата страна с водород. По този начин в молекулата на сярната киселина има следните връзки:

• О-Н;
• S-О;
• S = О.

След като определихме полярността на всяка от тези връзки според директорията, може да се намери най-голямата. Все пак, струва си да припомним, че ако в края на дълга верига от атоми трябва силно електроотрицателен елемент, той може да "влачите" електронните облаци от съседните облигации, повишаване на тяхната полярност. В структура, по-сложна от веригата, други ефекти са напълно възможни.

Защо полярността на молекулата се различава от полярността на връзката?

Как да определим полярността на връзката, казахме. Какъв е физическият смисъл на понятието, разкрихме. Но тези думи се намират и в други фрази, които се отнасят до тази част от химията. Разбира се, читателите се интересуват от взаимодействието на химическите връзки и полярността на молекулите. Ние отговаряме: тези концепции взаимно се допълват и са невъзможни отделно. Това показваме на класическия пример за вода.

В молекулата Н₂О две идентични H-O връзки. Между тях ъгъл от 104.45 градуса. Така че структурата на молекулата на водата е нещо като двупосочен щепсел с водород в краищата. Кислородът е по-електронен отрицателен атом, той привлича електронни облаци от два водорода. По този начин, с обща електронеутралност, виличните зъби са малко по-положителни и земята е малко по-отрицателна. Опростяването води до факта, че водната молекула има полюси. Това се нарича полярността на молекулата. Следователно, водата е толкова добър разтворител, че тази разлика в зарядите позволява на молекулите леко да привличат електронни облаци от други вещества, отделяйки кристалите в молекули и молекулите в атомите.

За да се разбере защо молекулите в липсата на такса съществува полярност, е необходимо да се помни, че е важно не само да се химическата формула на веществото, но и структурата на молекулата, видове и типове връзки, които се появяват в него, разликата в електроотрицателност на съставните й атоми.

Индуциран или принуден поляритет

В допълнение към собствената си полярност има също и предизвикани или причинени от външни фактори. Ако външно електромагнитно поле действа върху молекулата, което е по-значимо от силите, съществуващи вътре в молекулата, то може да промени конфигурацията на електронните облаци. Това означава, че ако молекулата на кислорода издърпа сама облаци водород в Н₂О, а външното поле е съвместно насочено с това действие, а след това поляризацията се усилва. Ако полето изглежда пречи на кислорода, тогава полярността на връзката леко се понижава. Трябва да се отбележи, че се полагат много усилия, за да се повлияе по някакъв начин на полярността на молекулите и още повече - да се повлияе на полярността на химическата връзка. Този ефект се постига само в лаборатории и в космически процеси. Една обикновена микровълнова печка усилва амплитудата на вибрациите на водни и мастни атоми. Но това по никакъв начин не засяга полярността на връзката.

В този случай е посоката на полярността

Във връзка с термина, който смятаме, е невъзможно да не споменаваме, какво е пряко и обратната полярност. Ако говорим за молекули, полярността има знак плюс или знак минус. Това означава, че атомът или се отказва от своя електронен облак и по този начин става малко по-положителен, или, напротив, дърпа облака към себе си и получава отрицателен заряд. Посоката на поляритета има смисъл само когато зарядът се движи, т.е. когато тече през проводника ток. Както е известно, електроните се движат от своя източник (отрицателно заредени) до мястото на привличане (положително заредено). Струва си да се припомни, че има теория, според която електроните действително се движат в обратна посока: от положителен източник до отрицателен. Но като цяло няма значение, само фактът на тяхното движение е важен. Така например, при някои процеси, например при заваряване на метални части, е важно къде точно са поставени кодовете. Затова е важно да знаете как е свързана полярността: директно или в обратна посока. При някои устройства, дори домакински уреди, това също е от значение.