Металлическая и водородная химические связи. Диметиловый эфир число связей в молекуле


Тест ЕГЭ по химии. А3.Химическая связь.

Химическая связь: ковалентная (полярная и неполярная), ионная, металлическая, водородная. Способы образования ковалентной связи.  Характеристики ковалентной связи: длина и энергия связи. Образование ионной связи.

 

1. В аммиаке и хлориде бария химическая связь соответственно

1) ионная и ковалентная полярная

2) ковалентная полярная и ионная

3) ковалентная неполярная и металлическая

4) ковалентная неполярная и ионная

2. Вещества только с ионной связью приведены в ряду:

1) F2, ССl­4, КС1

2) NaBr,Na2O,KI

3) SO2.P4.CaF2

4) h3S,Br2,K2S

3. Соединение с ионной связью образуется при взаимодействии

1) СН4 и О2

2) SO3 и Н2О

3) С2Н6 и HNO3

4) Nh4 и HCI

4. В каком ряду все вещества имеют ковалентную полярную связь?

1) HCl,NaCl.Cl2

2) O2.h3O.CO2

3) h3O.Nh4.Ch5

4) NaBr.HBr.CO

5. В каком ряду записаны формулы веществ только с ковалентной полярнойсвязью?

1) С12, NO2, НС1

2) HBr,NO,Br2

3) h3S.h3O.Se

4) HI,h3O,Ph4

6. Ковалентная неполярная связь характерна для

1) С12 2) SO3 3) СО                4) SiO2

7. Веществом с ковалентной полярной связью является

1) С12 2) NaBr 3) h3S 4) MgCl2

8. Веществом с ковалентной связью является

1) СаС122) MgS 3) h3S 4) NaBr

9. Вещество с ковалентной неполярной связью имеет формулу

1) Nh42) Сu 3) h3S 4) I2

10. Веществами с неполярной ковалентной связью являются

1) вода и алмаз

2) водород и хлор

3) медь и азот

4) бром и метан

11. Между атомами с одинаковой относительной электроотрицательностью образуется химическая связь

1) ионная

2) ковалентная полярная

3) ковалентная неполярная

4) водородная

12.  Ковалентная полярная связь характерна для

1) KC1 2) НВг                   3) Р4 4) СаСl2

13. Химический элемент, в атоме которого электроны по слоям распределены так: 2, 8, 8, 2  образует с водородом химическую связь

1)ковалентную полярную

2) ковалентную неполярную

3) ионную

4) металлическую

14. В   молекуле   какого   вещества  длина   связи   между   атомами   углерода наибольшая?

1} ацетилена         2) этана                 3)  этена                 4) бензола

15. Тремя общими электронными парами образована ковалентная связь в молекуле

1)  азота

2)  сероводорода

3)  метана

4) хлора

16. Водородные связи образуются между молекулами

1)  диметилового эфира

2)  метанола

3)  этилена

4)  этилацетата

17. Полярность связи наиболее выражена в молекуле

1) HI 2) НС1                   3) HF 4) НВг

18. Веществами с неполярной ковалентной связью являются

1)  вода и алмаз

2)  водород и хлор

3)  медь и азот

4) бром и метан

19. Водородная связь не характерна для вещества

1) Н2О                  2) СН4 3) Nh4 4) СНзОН

20. Ковалентная полярная связь характерна для каждого из двух веществ, формулы которых

1)  KI и Н2О

2)   СО2 и К2О

3)  h3S и Na2S

4) CS2 и РС15

21. Наименее прочная химическая связь в молекуле

1) фтора                 2) хлора                 3} брома                4} иода

22. В молекуле какого вещества длина химической связи наибольшая?

1) фтора                2) хлора                3) брома               4) иода

23. Ковалентные связи имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1)  C4h20, NO2, NaCl

2}  СО, CuO, Ch4Cl

3}  BaS,C6H6,h3

4}  C6H5NO2, F2, CC14

24. Ковалентную связь имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1)   СаО,С3Н6, S8

2)   Fe.NaNO3, CO

3)  N2, CuCO3, K2S

4) C6H5N02, SО2, CHC13

25. Ковалентную связь имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1} С3Н4, NO, Na2O

2)   СО, СН3С1, PBr3

3)   Р2Оз, NaHSO4, Сu

4) C6H5NO2, NaF, СС14

26. Ковалентные связи имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1)   C3Ha,NO2, NaF

2)   КС1, Ch4Cl, C6h2206

3)   P2O5, NaHSO4, Ba

4) C2H5Nh3, P4, Ch4OH

27. Полярность связи наиболее выражена в молекулах

1) сероводорода

2) хлора

3) фосфина

4) хлороводорода

28. В молекуле какого вещества химические связи наиболее прочные?

1)СF4

2)CCl4

3)CBr4

4)CI4

29. Среди веществ Nh5Cl, CsCl, NaNO3, Ph4, HNO3 - число соединений с ионной связью равно

30. Среди веществ (Nh5)2SO4, Na2SO4, CaI2, I2, CO2 - число соединений с ковалентной связью равно

 

Ответы: 1-2, 2-2, 3-4, 4-3, 5-4, 6-1, 7-3, 8-3, 9-4, 10-2, 11-3, 12-2, 13-3, 14-2, 15-1, 16-2, 17-3, 18-2, 19-2, 20-4, 21-4, 22-4, 23-4, 24-4, 25-2, 26-4, 27-4, 28-1, 29-3, 30-4

 

lib.repetitors.eu

Химическая связь

Дидактический материал

 

Тренировочные тесты ЕГЭ по химии

 

Ковалентная химическая связь, её разновидности и механизмы образования. Характеристика ковалентной связи (полярность и энергия связи). Ионная связь. Металлическая связь. Водородная связь.

 

1. В аммиаке и хлориде бария химическая связь соответственно

1) ионная и ковалентная полярная

2) ковалентная полярная и ионная

3) ковалентная неполярная и металлическая

4) ковалентная неполярная и ионная

2. Вещества только с ионной связью приведены в ряду:

1) F2, ССl4, КС1

2) NaBr,Na2O,KI

3) SO2.P4.CaF2

4) h3S,Br2,K2S

3. Соединение с ионной связью образуется при взаимодействии

1) СН4  и О2

2) SO3 и Н2О

3) С2Н6 и HNO3

4) Nh4 и HCI

4. В каком ряду все вещества имеют ковалентную полярную связь?

1) HCl,NaCl.Cl2

2) O2.h3O.CO2

3) h3O.Nh4.Ch5

4) NaBr.HBr.CO

5. В каком ряду записаны формулы веществ только с ковалентной полярной               связью?

1) С12, NO2, НС1

2) HBr,NO,Br2

3) h3S.h3O.Se                                                    

4) HI,h3O,Ph4

 

6. Ковалентная неполярная связь характерна для

1) С12          2) SO3                 3) СО                 4) SiO2

7. Веществом с ковалентной полярной связью является

1) С12          2) NaBr               3) h3S                 4) MgCl2

8. Веществом с ковалентной связью является

1) СаС12               2) MgS                3) h3S                  4) NaBr

9. Вещество с ковалентной неполярной связью имеет формулу

1) Nh4                2) Сu                  3) h3S                 4) I2

10. Веществами с неполярной ковалентной связью являются

1) вода и алмаз

2) водород и хлор

3) медь и азот

4) бром и метан

11. Между атомами с одинаковой относительной электроотрицательностью образуется химическая связь

1) ионная

2) ковалентная полярная

3) ковалентная неполярная

4) водородная

 

12.  Ковалентная полярная связь характерна для

1) KC1                    2) НВг                   3) Р4                      4) СаСl2

 

13. Химический элемент, в атоме которого электроны по слоям распределены так: 2, 8, 8, 2  образует с водородом химическую связь

1)ковалентную полярную

2) ковалентную неполярную

3) ионную

4) металлическую

 

14. В   молекуле   какого   вещества  длина   связи   между   атомами   углерода наибольшая?

1} ацетилена         2) этана                 3)  этена                 4) бензола

 

15. Тремя общими электронными парами образована ковалентная связь в молекуле

1)  азота

2)  сероводорода

3)  метана

4) хлора

 

16. Водородные связи образуются между молекулами

1)  диметилового эфира

2)  метанола

3)  этилена

4)  этилацетата

 

17. Полярность связи наиболее выражена в молекуле

1) HI                     2) НС1                   3) HF                     4) НВг

 

18. Веществами с неполярной ковалентной связью являются

1)  вода и алмаз

2)  водород и хлор

3)  медь и азот

4) бром и метан

 

19. Водородная связь не характерна для   вещества

1) Н2О                  2) СН4                   3) Nh4                   4) СНзОН

 

20. Ковалентная полярная связь характерна для каждого из двух веществ, формулы которых

1)  KI и Н2О

2)   СО2 и К2О

3)  h3S и Na2S

4) CS2 и РС15

 

21. Наименее прочная химическая связь в молекуле

1) фтора                 2) хлора                 3} брома                4} иода

 

22. В молекуле какого вещества длина химической связи наибольшая?

1) фтора                2) хлора                3) брома               4) иода

 

23. Ковалентные связи имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1)  C4h20, NO2, NaCl

2)  СО, CuO, Ch4Cl

3)  BaS,C6H6,h3

4)  C6H5NO2, F2, CC14

 

24. Ковалентную связь имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1)   СаО,С3Н6, S8

2)   Fe.NaNO3, CO

3)  N2, CuCO3, K2S

4) C6H5NO2, SО2, CHC13

 

25. Ковалентную связь имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1) С3Н4, NO, Na2O

2)   СО, СН3С1, PBr3

3)   Р2Оз, NaHSO4, Сu

4) C6H5NO2, NaF, СС14

 

26. Ковалентные связи имеет каждое из веществ, указанных в ряду:

1)   C3Ha,NO2, NaF

2)   КС1, Ch4Cl, C6h22О6

3)   P2O5, NaHSO4, Ba

4) C2H5Nh3, P4, Ch4OH

 

27. Полярность связи наиболее выражена в молекулах

 

1) сероводорода

2) хлора

3) фосфина

4) хлороводорода

 

28. В молекуле какого вещества химические связи наиболее прочные?

 

1)СF4

2)CCl4

3)CBr4

4)CI4

 

29. Среди веществ Nh5Cl, CsCl, NaNO3, Ph4, HNO3  - число соединений с ионной связью равно

 

 

30. Среди веществ (Nh5)2SO4, Na2SO4, CaI2, I2, CO2  - число соединений с ковалентной связью равно

 

 

Ответы: 1-2, 2-2, 3-4, 4-3, 5-4, 6-1, 7-3, 8-3, 9-4, 10-2, 11-3, 12-2, 13-3, 14-2, 15-1, 16-2, 17-3, 18-2, 19-2, 20-4, 21-4, 22-4, 23-4, 24-4, 25-2, 26-4, 27-4, 28-1, 29-3, 30-4

 

 

 

maratakm.narod.ru

Металлическая и водородная химические связи. Видеоурок. Химия 11 Класс

На уроке будут рассмотрены несколько типов химической связи: металлическая, водородная и Ван-дер-Ваальсовая, а также вы узнаете, как зависят физические и химические свойства от разных типов химических связей в веществе.

Тема: Типы химической связи

Урок: Металлическая и водородная химические связи

Металлическая связьэто тип связи в металлах и их сплавах между атомами или ионами металлов и относительно свободными электронами (электронным газом) в кристаллической решетке.

Металлы – это  химические элементы с низкой электроотрицательностью, поэтому они легко отдают свои валентные электроны. Если рядом с элементом металлом находится неметалл, то электроны от атома металла переходят к неметаллу. Такой тип связи называется ионный (рис. 1).

Рис. 1. Образование ионной связи

В случае простых веществ металлов или их сплавов, ситуация меняется.

При образовании молекул электронные орбитали металлов не остаются неизменными. Они взаимодействуют между собой, образуя новую молекулярную орбиталь. В зависимости от состава и строения соединения, молекулярные орбитали могут быть как близки к совокупности атомных орбиталей, так и значительно от них отличаться. При взаимодействии электронных орбиталей атомов металла образуются молекулярные орбитали. Такие, что валентные электроны атома металла, могут свободно перемещаться по этим молекулярным орбиталям. Не происходит полное разделение, заряда, т. е. металл – это не совокупность катионов и плавающих вокруг электронов. Но это и не совокупность атомов, которые иногда переходят в катионную форму и передают свой электрон другому катиону. Реальная ситуация – это совокупность двух этих крайних вариантов.

Рис. 2

Сущность образования металлической связи состоит в следующем: атомы металлов отдают наружные электроны, и некоторые из них превращаются в положительно заряженные ионы. Оторвавшиеся от атомов электроны относительно свободно перемещаются между возникшими положительными ионами металлов. Между этими частицами возникает металлическая связь, т. е. электроны как бы цементируют положительные ионы в металлической решетке (рис. 2).

Наличие металлической связи обуславливает физические свойства металлов:

· Высокая пластичность

· Тепло и электропроводность

· Металлический блеск

Пластичность – это способность материала легко деформироваться под действием механической нагрузки. Металлическая связь реализуется между всеми атомами металла одновременно, поэтому при механическом воздействии на металл не разрываются конкретные связи, а только меняется положение атома. Атомы металла, не связанные жесткими связями между собой, могут как бы скользить по слою электронного газа, как это происходит при скольжении одного стекла по другому с прослойкой воды между ними. Благодаря этому металлы можно легко деформировать или раскатывать в тонкую фольгу. Наиболее пластичные металлы – чистое золото, серебро и медь. Все эти металлы встречаются в природе в самородном виде в той или иной степени чистоты. Рис. 3.

Рис. 3. Металлы, встречающиеся в природе в самородном виде

Из них, особенно из золота, изготавливаются различные украшения. Благодаря своей удивительной пластичности, золото применяется при отделке дворцо

interneturok.ru

Пройти тест по химии онлайн Задания А3 ЕГЭ In-chemistry.ru Химия, опыты, эксперименты!

Пройти тест по химии онлайн. Задания А3 ЕГЭ по химии.

Для того чтобы успешно справиться с заданием А3 в ЕГЭ по химии, необходимо изучить и освоить такие понятия как химическая связь, виды химических связей, способы их образования,  и собственно характеристики связей. В статье: Подготовка к ЕГЭ по химии. Примеры и решение заданий А3. Химическая связь. вы могли ознакомиться  с примерами заданий А3 из ЕГЭ по химии. Теперь вы можете попробовать свои силы в решении данных задач. Удачи!  

1. Между атомами с одинаковой относительной электроотрицательностью образуется химическая связь

ионная

водородная

ковалентная неполярная

ковалентная полярная

2. Веществами с неполярной ковалентной связью являются

медь и азот

водород и хлор

бром и метан

вода и алмаз

3. В молекуле какого вещества химические связи наиболее прочные?

СF4

CBr4

Ch5

CCl4

4. Водородные связи образуются между молекулами

метанола

этилацетата

этилена

диметилового эфира

5. Вещества только с ионной связью приведены в ряду:

NaBr,Na2O,KI

F2, ССl¬4, КСl

SO2, P4, CaF2

h3S, Br2, K2S

6. В каком ряду все вещества имеют ковалентную полярную связь?

HCl, NaCl, Cl2

O2, h3O, CO2

h3O, Nh4, Ch5

NaBr, HBr, CO

7. В каком ряду записаны формулы веществ только с ковалентной полярной связью?

h3S, h3O, Se

Сl2, NO2, НСl

HBr, NO, Br2

HI,h3O,Ph4

8. В аммиаке и хлориде бария химическая связь соответственно

ионная и ковалентная полярная

ковалентная неполярная и ионная

ковалентная полярная и ионная

ковалентная неполярная и металлическая

9. Среди веществ Nh5Cl, CsCl, NaNO3, Ph4, HNO3 - число соединений с ионной связью равно

2

4

3

1

10. Соединение с ионной связью образуется при взаимодействии

Nh4 и HCI

СН4 и О2

С2Н6 и HNO3

SO3 и Н2О

in-chemistry.ru

Тесты к 1 части ЕГЭ по химии

Глюкоза (моносахарид, альдегидоспирт, альдоза, гексоза)

Химические свойства глюкозы

I. Реакции по альдегидной группе

1. Окисление- «реакция серебряного зеркала», образование глюконовой кислоты

глюкоза + Ag2O (аммиачный раствор Ag(Nh4)2 OH )

2. Окисление гидроксидом меди (II) при нагревании, образование глюконовой кислоты

3. Окисление азотной кислотой - при этом окисляется альдегидная группа и шестой углеродный атом до карбоксила, образуется двухосновная кислота (сахарная).

4. Окисление бромной водой (Br2 +h3O), образование глюконовой кислоты

5. Восстановление альдегидной группы водородом - образуется шестиатомный спирт сорбит

II.Реакции по гидроксильным группам (свойства многоатомных спиртов)

1. Образование простых эфиров - реакция с иодистым метилом, при этом атом водорода во всех ОН-группах замещается на метильный радикал.

2. Образование глюкозидов с метанолом, при этом образуется простой эфир только за счет гликозидного гидроксила циклической формы.

3. Образование сложных эфиров – реакция этерификации, с уксусной кислотой

4. Образование алкоголятов – реакция с гидроксидом меди (II) без нагревания. (сахараты).

III. Специфические свойства глюкозы – брожение глюкозы.(Под действием микроорганизмов или ферментов молекулы глюкозы способны расщепляться с образованием молекул с меньшей молекулярной массой)

1. Спиртовое брожение

С6Н12О6 2С2Н5ОН + 2СО2

2. Молочнокислое брожение

С6Н12О6 молочная кислота (2-гидроксипропановая кислота)

  1. Маслянокислое брожение

Сахароза (дисахарид) – многоатомный спирт,

(не альдегид!)

Молекула сахарозы состоит из соединенных друг с другом остатков глюкозы и фруктозы.

1) Для сахароза не характерна реакция « серебряного зеркала»

2) Для сахароза не характерна реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании

3) Для сахароза характерна реакция

с гидроксидом меди (II) без нагревания

4) Основное свойство для сахарозы – гидролиз в присутствии сильной кислоты (Н+)

С12Н22О11 + Н2О = глюкоза + фруктоза

5) с О2 -горение

Крахмал (состоит из двух типов полимерных цепей: амилозы - растворимой фракции (80%) и амилопектина- нерастворимого в воде)

Свойства крахмала (полисахарид)

1) Гидролиз

2) С раствором йода (йод вызывает посинение крахмала -качественная реакция)

Свойства целлюлозы(полисахарид)

1) Гидролиз

2) С неорганическими кислотами

3) С органическими кислотами

4) с О2 горение

5) термическое разложение

С6Н12О6 масляная кислота (бутановая) + углекислый газ + водород

4. В живом организме происходит окисление глюкозы кислородом воздуха, в результате образуется углекислый газ и выделяется большое количество энергии, необходимой для функционирования клетки. Этот процесс обратный фотосинтезу.

multiurok.ru

Молекула

Молекула (франц. molecule, от лат. moles — масса) — это наименьшая способная к самостоятельному существованию частица вещества, обладающая его химическими свойствами.

Учение о строении и свойствах молекул приобрело исключительный интерес для познания субмикроскопической структуры клеток и тканей, а также механизма биологических процессов на молекулярном уровне. Большие успехи в изучении структуры молекул и, в частности, молекул таких биополимеров, как белки и нуклеиновые кислоты, показали, что важнейшие функции этих веществ в организмах осуществляются на уровне отдельных молекул и поэтому должны исследоваться как молекулярные явления. Установлено, например, что такие функции белков, как ферментативная, структурная, сократительная, иммунная, транспортная (обратимое связывание и перенос жизненно необходимых веществ) разыгрываются на молекулярном уровне и непосредственно определяются структурой и свойствами молекул этих веществ. Наследственность и изменчивость организмов связаны с особой структурой и свойствами молекул нуклеиновых кислот, в которых зафиксирована вся генетическая информация, необходимая для синтеза белков организма. Небольшие отклонения в структуре или составе молекул ряда биологически важных веществ или изменения в молекулярном механизме некоторых обменных процессов являются причиной возникновения ряда заболеваний (например, серповидноклеточная анемия, наследственная галактоземия, сахарный диабет и др.), называемых молекулярными болезнями.

Молекула каждого вещества состоит из определенного числа атомов (см.) одного химического элемента (простое вещество) или различных элементов (сложное вещество), объединенных посредством химических (валентных) связей. Состав молекулы выражают химической формулой, в которой знаки элементов указывают вид атомов, образующих молекулу, а числа, стоящие справа внизу, показывают, сколько атомов каждого элемента входит в состав молекулы. Так, из химической формулы глюкозы С6h22O6 следует, что молекула глюкозы состоит из 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. Молекулы инертных газов и паров некоторых металлов одноатомны. Это самые простые молекулы. Наиболее сложными являются молекулы белков (см.), нуклеиновых кислот (см.) и других биополимеров, состоящие из многих тысяч атомов.

Для нахождения химической формулы молекулы необходимо определить приблизительный молекулярный вес (см.) исследуемого вещества и простейшую (эмпирическую) формулу его молекулы. Последнюю выводят из процентного состава данного вещества и атомных весов (см.) химических элементов, входящих в состав этого вещества. Так, например, химическим анализом установлено, что бензол состоит из 92,26% углерода и 7,74% водорода. Отсюда следует, что отношение числа атомов углерода к числу атомов водорода в молекуле бензола равно: где 12,011 и 1,008 — атомные веса углерода и водорода соответственно. Следовательно, простейшая формула бензола должна быть СН. Сопоставляя простейшую формулу бензола с его приблизительным молекулярным весом (78,1), найденным опытным путем, определяют его действительную, или истинную, формулу С6Н6.

Размеры молекул выражают в А. Так например, диаметр молекулы воды, предполагая, что она имеет сферическую форму, составляет 3,8 А. Молекулы высокомолекулярных веществ значительно больше, например линейные размеры больших и малых осей палочковидных молекул фибриногена быка равны 700 и 40 А, а вируса табачной мозаики — 2800 и 152 А соответственно. Мерой относительной массы  молекулы является молекулярный вес (см.), величина которого колеблется от нескольких единиц до миллионов.

Последовательность, в которой атомы связаны в молекуле (химическое строение молекул по А. М. Бутлерову), изображают так называемыми структурными формулами. Например, химическое строение уксусной кислоты С2Н4O2 представляют следующей структурной формулой:где каждая линия обозначает единицу валентности (см.), число линий, подходящих к атому, равно его валентности в данном соединении.

Химическое строение молекулы, находимое на основании определения молекулярного веса, химического состава и изучения химических свойств исследуемого вещества и окончательно подтверждаемое его синтезом из веществ, химическое строение которых известно, является важным фактором, определяющим свойства вещества, в частности его фармакологическое действие, токсичность и биологические функции. Различие в свойствах изомеров (см. Изомерия) является примером зависимости свойств веществ от химического строения их молекул. Атомный состав молекул изомеров одинаков, так, например, диметиловый эфир и этиловый спирт, будучи изомерами, имеют одинаковые химические формулы С2Н6O, однако структурные формулы их различны:чем и объясняются их различные свойства.

Способность атома образовывать то или иное число химических связей с другими атомами в молекулах называют валентностью данного атома. При образовании химической (валентной) связи происходит перегруппировка внешних (валентных) электронов взаимодействующих атомов, в результате которой внешние электронные оболочки атомов в молекуле приобретают устойчивую структуру, свойственную атомам инертных газов (см.) и состоящую обычно из восьми электронов (электронный октет). В зависимости от способа перегруппировки валентных электронов различают несколько основных типов химических связей.

Ионная (электровалентная) связь возникает между атомами элементов, сильно различающихся по химическим свойствам, например между атомами щелочных металлов и атомами галогенов. При этом атом металла отдает электрон атому галогена (рис. 1).

Рис. 1. Образование молекулы хлористого натрия.

Атом, отдающий электрон, становится положительно заряженным ионом. Атом, принимающий электрон, становится отрицательно заряженным ионом. Возникающие таким путем противоположно заряженные ионы взаимно притягиваются, образуя молекулу. Молекулы и соединения с ионными связями (например, соли и окислы металлов первой и второй групп периодической системы элементов) называются гетерополярными. Ионная связь характеризуется большой прочностью (энергия связи), т. е. работой, необходимой для разрыва молекулы на отдельные ионы.

Ковалентная (атомная) связь возникает при взаимодействии одинаковых или близких по свойствам атомов. При этом каждый из соединяющихся атомов отдает по одному или по нескольку валентных электронов на образование пары (или нескольких пар электронов), которая становится общей для обоих атомов. Обобщенная пара электронов, охватывая в своем движении ядра соединяющихся атомов, удерживает их один возле другого. К молекулам с ковалентной связью относятся молекулы простых газов, окислов и водородных соединений не металлов и многих органических соединений:Точками обозначены электроны, находящиеся на внешних электронных оболочках атомов, химическими знаками — ядра атомов со всеми электронными оболочками, кроме внешних. Пара электронов, связывающих атомы, соответствует валентной черте в обычных структурных формулах.

Молекулы, в которых электрические центры тяжести отрицательных (электроны) и положительных (ядра атомов) зарядов совпадают, называют гомеополярными. К ним относятся, например, молекулы простых газов, углеводородов. Если электрические центры тяжести отрицательных и положительных зарядов в молекулах не совпадают, молекулы называют полярными (например, молекулы воды, аммиака, галогеноводородов, спиртов, кетонов, альдегидов, эфиров). Полярная молекула ведет себя как диполь, т. е. система из двух электрических зарядов е+ и е- , одинаковых по величине, но противоположных по знаку, расположенных на пекотором расстоянии h один от другого (рис. 2).

Рис. 2. Схема диполя.

Произведение e·h=μ называют дипольным моментом молекулы. Последний является мерой полярности молекулы. Вещества, состоящие из полярных молекул, имеют более высокие температуру кипения, теплоемкость, теплоту парообразования и поверхностное натяжение, чем вещества, состоящие из гомеополярных молекул. Взаимодействие между полярными молекулами является одной из причин ассоциации молекул в жидкостях, а взаимодействие полярных молекул растворителя с полярными молекулами или ионами растворенного вещества — сольватации последних. Скорость диффузии полярных молекул через мембрану клеток меньше таковой для гомеополярных молекул.

Координационная (семиполярная, донорно-акцепторная) связь — это разновидность ковалентной связи, возникает между атомами, входящими в состав разных молекул, у одного из которых имеется неподеленная пара электронов, а у другого не хватает двух электронов для образования устойчивой внешней электронной оболочки. Такого рода связи характерны для комплексных соединений. Так, например, соединение молекулы аммиака Nh4 с молекулой фтористого бора BF3 в комплексную молекулу аммиаката фтористого бора осуществляется неподеленной парой электронов азота

Атом азота служит донором, атом бора акцептором электронной пары.

Водородная связь осуществляется между атомом водорода, ковалентно связанным с атомом F, О или N, и атомами F, О или N, находящимися в других молекулах. Прочность водородной связи невелика (5—10 ккал/моль), однако достаточна для образования ассоциаций молекул в жидкостях и растворах. В воде, например, такие ассоциации имеют следующее строение (водородные связи обозначены пунктиром):

Водородные связи возникают не только между молекулами, но и между атомами внутри одной и той же молекулы; это так называемые внутримолекулярные водородные связи (водородные мостики). Примером такой связи может служить водородная связь между атомом водорода и атомом кислорода в молекуле o-метилсалицилата:

Вследствие наличия этой связи свойства o-метилсалицилата резко отличаются от свойств m- и n-изомеров. Наличие водородных мостиков в молекулах нуклеиновых кислот, белков и других полимеров во многом определяет лабильность этих молекул. Водородные связи играют значительную роль в субмикроскопической структуре протоплазмы.

При помощи рентгено-, электроно-, нейтронографии, молекулярной спектроскопии и ядерного магнитного резонанса удалось установить пространственное расположение отдельных атомов в молекуле, т. е. геометрическую конфигурацию молекул ряда веществ, в том числе молекул биологически важных веществ.

Определение пространственной конфигурации молекул слагается из определения так называемые остова молекулы, т. е. пространственного расположения ядер образующих ее атомов, и распределения электронов в пределах данной молекулы.

Остов молекулы находят на основании данных о длине связи и величине валентных углов, определяемых с помощью указанных выше методов. Длина связи представляет собой расстояние между центрами двух атомов в молекуле, связанных друг с другом ковалентной связью. Меньший по величине угол, образуемый прямыми, соединяющими центры двух атомов А1 и А2 с центром третьего атома А3 в данной молекуле, называют валентным углом. Остов молекулы не является абсолютно жестким. Например, в молекулах органических соединений атомы углерода могут вращаться около ординарных (простых) связей, при этом меняется взаимное положение ядер, но остаются постоянными последовательность соединения атомов в молекуле, длина связей и валентные углы. Такие различные формы молекул, возникающие в результате поворота атома углерода вокруг ординарной связи, называют конформациями. Различные конформации одной и той же молекулы легко и обратимо переходят друг в друга, чем объясняются отсутствие изомеров вращения и переход молекул в форму, наиболее соответствующую для протекания той или иной реакции.

Распределение электронов в молекулах находят главным образом с помощью теоретических расчетов, в основе которых лежат два основных принципа квантовой химии. Первый из них утверждает, что электроны в атомах и молекулы могут находиться лишь на дискретных и совершенно определенных энергетических уровнях. Согласно второму принципу электроны в атомах и молекулы нельзя рассматривать как точечные частицы, положение и скорость которых в молекуле (или атоме) можно точно определить для каждого момента времени. В действительности, как учит квантовая механика, можно определить лишь вероятность нахождения электрона в некоторых областях пространства в данный момент времени. Поэтому можно представить, что заряд электрона как бы «размазан» в определенной области пространства в виде электронного облака, распределение которого в пространстве определяется соответствующей математической функцией (называемой волновой функцией электрона или его молекулярной орбиталью (или атомной орбиталью, если его распределение определяют в атоме).

Выло показано, что не все электроны в молекуле одинаково существенны для ее химических свойств. Так, например, в молекуле с большим числом двойных связей, к которым относится подавляющее большинство соединений, играющих доминирующую роль в процессах жизнедеятельности, электроны можно разделить на два типа. К первому типу относятся σ-электроны, участвующие в образовании ординарных связей, ко второму — п-электроны, участвующие в образовании двойных связей. Первые образуют жесткий скелет молекулы и локализованы попарно между соседними атомами. Вторые образуют значительно более расплывчатое облако, охватывающее всю периферию молекулы. В таких молекулах все основные их свойства обусловлены п-электронами, которые более лабильны сравнительно с σ-электронами и поэтому с большей легкостью могут участвовать в различного рода процессах.

www.medical-enc.ru