Cum se determină polaritatea conexiunii? Polaritatea înainte și înapoi

Vom învăța astăzi cum să determinăm polaritatea conexiunii și de ce este nevoie. Să arătăm sensul fizic al cantității luate în considerare.

Chimie și fizică

Odată, toate disciplinele dedicate studiului lumii din jurul nostru au fost unite printr-o singură definiție. Și astronomii, alchimistii și biologii erau filosofi. Dar acum există o distribuție strictă între secțiunile științei, iar universitățile mari știu exact ce trebuie să știe matematicienii și ce - pentru lingviști. Cu toate acestea, în cazul chimiei și fizicii, nu există limite clare. Adesea, se pătrund reciproc reciproc și se întâmplă ca aceștia să parcurgă cursuri paralele. În special, polaritatea conexiunii este un obiect controversat. Cum să determinăm dacă această arie de cunoaștere este legată de fizică sau chimie? Conform unei indicații formale - celei de-a doua științe: acum elevii studiază acest concept ca parte a chimiei, dar fără cunoștințe de fizică nu pot face.

Structura atomului

Pentru a înțelege modul de determinare a polarității conexiunii, mai întâi trebuie să ne amintim cum funcționează atomul. La sfârșitul secolului al XIX-lea sa știut că orice atom este neutru în general, dar conține diferite taxe în circumstanțe diferite. Rezerfod a stabilit că în centrul oricărui atom este un nucleu încărcat greu și pozitiv. Încărcarea unui nucleu atomic este întotdeauna întreg, adică este +1, +2 și așa mai departe. În jurul miezului este o cantitate corespunzătoare de lumină de electroni încărcați negativ, numărul care corespunde strict la sarcina nucleului. Adică, dacă sarcina nucleului este de +32, atunci treizeci și doi de electroni ar trebui să fie în jur. Ei ocupă anumite poziții în jurul nucleului. Fiecare electron, așa cum a fost, este "șters" în jurul nucleului în orbitele sale. Forma, poziția și distanța față de miez sunt determinate de patru cuantice numere.

De ce apare polaritatea?

Atomul neutru situat departe de alte particule (de exemplu, în spațiu adânc, este Galaxy), toate simetric centrul orbitală relativă. În ciuda formei destul de complicate a unora dintre ele, orbitele oricăror doi electroni nu se intersectează într-un atom. Dar, dacă atomul nostru luate separat în vid, se întâlnesc în drumul lor altul (de exemplu, intră într-un nor de gaz), atunci vrea să comunice cu el orbitali de valență ale electronilor exterioare în direcția de tragere în atomul învecinat, îmbinare cu ea. Va exista un nor electronic obișnuit, un nou compus chimic și, în consecință, polaritatea legăturii. Cum de a determina care atom va lua o mare parte din norul electronic total, vom spune mai departe.

Care sunt legăturile chimice

În funcție de tipul de molecule care interacționează, diferența în taxele de nuclee și a forțelor lor care decurg atracție, există următoarele tipuri de legături chimice:

• un electron;
• metal;
• covalentă;
• ion;
• van der Waals;
• hidrogen;
• doi-electroni cu trei centrale.

Pentru a întreba modul de determinare a polarității legăturii în compus, acesta trebuie să fie covalent sau ionic (cum ar fi, de exemplu, sarea de NaCl). În general, aceste două tipuri de comunicare diferă doar prin cât de mult se deplasează norul electronic spre unul dintre atomi. Dacă o legătură covalentă nu este formată de doi atomi identici (de exemplu, O₂), este întotdeauna ușor polarizată. În legarea ionică, schimbarea este mai puternică. Se crede că legătura ionică conduce la formarea de ioni, deoarece unul dintre atomi "ia" electronii celuilalt.

Dar, de fapt, nu există compuși complet polari: doar un ion atrage un nor electronic comun în sine. Atât de puternic încât restul balanței poate fi neglijat. Deci, sperăm că a devenit clar că polaritatea legăturii covalente poate fi determinată, iar polaritatea legăturii ionice nu are sens. Deși în acest caz diferența dintre aceste două tipuri de conexiuni este o aproximare, un model și nu un adevărat fenomen fizic.

Determinarea polarității conexiunii

Din fericire, cititorul a înțeles că polaritatea legăturilor chimice - o deviere a distribuției în spațiu a norului de electroni totală a echilibrului. Și distribuția echilibrului există într-un atom izolat.

Metode de măsurare a polarității

Cum se determină polaritatea conexiunii? Această întrebare este departe de a fi simplă. Mai întâi, trebuie spus că, din moment ce simetria norului de electroni al unui atom polarizat diferă de un nucleu similar, spectrul de raze X se va schimba și el. Astfel, deplasarea liniilor în spectru va da o idee despre polaritatea legăturii. Și dacă doriți să înțelegeți cum să determinați cu mai multă precizie polaritatea legăturii într-o moleculă, trebuie să știți nu numai spectrul de emisie sau de absorbție. Este necesar să aflăm:

• dimensiunile atomilor care participă la legătura;
• acuzațiile nucleelor ​​lor;
• ce legături au fost create la atom înainte de apariția acestui lucru;
• care este structura întregii substanțe;
• dacă structura este cristalină, ce defecte există în ea și cum afectează întreaga substanță.

Polaritatea conexiunii este notată ca semnul superior al formulei următoare: 0.17+ sau 0.3-. De asemenea, merită să ne amintim că același tip de atomi va avea o polaritate diferită de conexiune în legătură cu diferite substanțe. De exemplu, în Oxide BeO, oxigenul are o polaritate de 0,35 - și în MgO - 0,42 -.

Polaritatea atomului

Cititorul poate, de asemenea, să pună o astfel de întrebare: "Cum să determinăm polaritatea legăturii chimice, dacă există atât de mulți factori?" Răspunsul este simplu și complex. Măsurătorile cantitative ale polarității sunt definite ca sarcini eficiente ale atomului. Această valoare reprezintă diferența dintre încărcarea unui electron situat într-o anumită regiune și regiunea corespunzătoare a nucleului. În ansamblu, această valoare arată suficient de bine o anumită asimetrie a norului de electroni, care apare atunci când se formează o legătură chimică. Dificultatea este că este aproape imposibil să se determine exact ce zonă a locului electronului aparține tocmai acestei legături (în special în molecule complexe). Deci, ca și în cazul separării legăturilor chimice în legături ionice și covalente, oamenii de știință recurg la simplificări și modele. În același timp, acei factori și valori care afectează rezultatul sunt neglijabile.

Sensul fizic al polarității compusului

Care este semnificația fizică a polarității legăturii? Să luăm în considerare un exemplu. Atomul de hidrogen H intră atât în ​​acid fluorhidric (HF), cât și în acid clorhidric (HCI). Polaritatea sa în HF este de 0,40 +, în HCl este 0,18 +. Aceasta înseamnă că norul electronic total este mult mai deviat față de fluor decât față de clor. Aceasta înseamnă că electronegativitatea atomului de fluor este mult mai puternică decât electronegativitatea atomului de clor.

Polaritatea unui atom într-o moleculă

Dar cititorul genial își va aminti că, pe lângă compuși simpli în care sunt prezenți doi atomi, sunt și mai complexe. De exemplu, pentru a forma o moleculă de acid sulfuric (H₂SO₄), necesită doi atomi de hidrogen, unul este sulf și mai mult de patru oxigen. Apoi apare o altă întrebare: cum să determinăm cea mai mare polaritate a legăturii în moleculă? În primul rând, trebuie să ne amintim că orice legătură are o structură. Adică acidul sulfuric nu este acumularea tuturor atomilor într-o grămadă mare, ci o anumită structură. Atomul central al sulfului se unește cu patru atomi de oxigen, formând o aparență a unei cruci. Pe două laturi opuse, atomii de oxigen se alătură sulfului prin legături duble. Pe celelalte două părți, atomii de oxigen sunt atașați la sulf prin legături simple și "ținute" pe cealaltă parte de hidrogen. Astfel, în molecula de acid sulfuric există următoarele legături:

• O-H;
• S-O;
• S = O.

După ce a determinat polaritatea fiecăruia dintre aceste linkuri în funcție de director, se poate găsi cea mai mare. Cu toate acestea, merită să ne amintim că, dacă la capătul unui lanț lung de atomi ar trebui să element de puternic electronegative, acesta poate „drag“ norii de electroni de obligațiuni vecine, crescând polaritatea acestora. Într-o structură mai complexă decât lanțul, alte efecte sunt foarte posibile.

De ce polaritatea moleculei este diferită de polaritatea legăturii?

Cum să determinăm polaritatea conexiunii, am spus. Care este sensul fizic al conceptului, am descoperit. Dar aceste cuvinte se regăsesc și în alte fraze care se referă la această secțiune de chimie. Desigur, cititorii sunt interesați de modul în care interacționează legăturile chimice și polaritatea moleculelor. Răspundem: aceste concepte se completează reciproc și sunt imposibil de separat. Acest lucru demonstrăm pe exemplul clasic de apă.

În molecula H₂O două legături H-O identice. Între ele un unghi de 104.45 grade. Deci, structura moleculei de apă este ceva de genul unui dop cu două capete, cu hidrogen la capete. Oxigenul este un atom mai electronegativ, el trage pe sine electroni nori de doi hidrogeni. Astfel, cu o electroneutralitate generala, dintii furcii sunt putin mai pozitivi, iar solul este putin mai negativ. Simplificarea duce la faptul că molecula de apă are poli. Aceasta se numește polaritatea moleculei. Prin urmare, apa - un solvent bun, diferența de tarifele permite moleculelor să întârzie ușor norii de electroni altor substanțe secționare cristale pe moleculă, și molecula - pe atomi.

Pentru a înțelege de ce moleculele în absența unei taxe există polaritate, este necesar să ne amintim că este important nu numai pentru formula chimică a substanței, dar, de asemenea, structura moleculei, tipurile și tipurile de link-uri care apar în ea, diferența de electronegativitate dintre atomii săi constituente.

Polaritate indusă sau forțată

În plus față de polaritatea proprie, există, de asemenea, un indus sau provocat de factori din exterior. Dacă un câmp electromagnetic extern acționează asupra moleculei, care este mai semnificativ decât forțele existente în interiorul moleculei, aceasta poate modifica configurația noriilor electronilor. Asta este, dacă molecula de oxigen trage în sine nori de hidrogen în H₂O, iar câmpul extern este co-direcționat cu această acțiune, atunci polarizarea este amplificată. Dacă câmpul pare să interfereze cu oxigenul, atunci polaritatea conexiunii scade ușor. Trebuie remarcat că este nevoie de mult efort pentru a afecta cumva polaritatea moleculelor și chiar mai mult - pentru a afecta polaritatea legăturii chimice. Acest efect se realizează numai în laboratoare și în procesele spațiale. Un cuptor obișnuit cu microunde amplifică doar amplitudinea vibrațiilor de apă și de atomi de grăsime. Dar acest lucru nu afectează în nici un fel polaritatea conexiunii.

În acest caz este direcția polarității

În legătură cu termenul pe care îl considerăm, este imposibil să nu mai vorbim, ceea ce este direct și polaritatea inversă. Dacă vorbim despre molecule, polaritatea are un semn plus sau un semn minus. Acest lucru înseamnă că atomul fie renunță la norul său electronic și astfel devine puțin mai pozitiv, fie, dimpotrivă, trage norul spre sine și dobândește o încărcătură negativă. Iar direcția de polaritate are sens numai atunci când încărcarea se mișcă, adică atunci când un curent curge prin conductor. După cum se știe, electronii se deplasează de la sursa lor (încărcați negativ) la locul de atracție (încărcați pozitiv). Merită amintit că există o teorie conform căreia electronii se mișcă de fapt în direcția opusă: de la o sursă pozitivă la una negativă. Dar, în general, nu contează, doar faptul că mișcarea lor este importantă. Deci, în unele procese, de exemplu, atunci când se suie piese metalice, este important unde exact care poli sunt atașați. Prin urmare, este important să știți cum este conectată polaritatea: direct sau în sens invers. La unele dispozitive, chiar și la aparatele de uz casnic, acest lucru contează și el.