Właściwości i struktura materii: kowalencyjne wiązanie niepolarne, różnica od polarności

Ten artykuł mówi o kowalencyjnym niespolaryzmie. Opisano jego właściwości, rodzaje atomów, które je tworzą. Miejsce wiązań kowalencyjnych pokazano między innymi typami związków atomowych.

Fizyka czy chemia?

Jest takie zjawisko w społeczeństwie: jedna część jednorodnej grupy uważa drugą mniej zrozumiałą, bardziej niezręczną. Na przykład Brytyjczycy śmieją się z Irlandczyków, muzycy grają na smyczkach u wiolonczelistów, ludzie Rosji w etnicznej grupie Czukczów. Niestety, nauka nie jest wyjątkiem: fizycy uważają chemików za drugorzędnych naukowców. Robią to jednak na próżno: oddzielają się tam, gdzie jest fizyka i gdzie chemia jest czasami bardzo trudna. Takim przykładem mogą być sposoby łączenia atomów w substancję (na przykład kowalencyjne wiązanie niepolarne): struktura atomu jest zdecydowanie fizyką, produkcja siarczku żelaza z żelazem o właściwościach odmiennych od Fe i S to dokładnie chemia, ale od dwóch różne atomy tworzą jednorodny związek - ani jeden, ani drugi. To jest coś pośrodku, ale tradycyjnie nauka związków jest badana jako sekcja chemii.

Poziomy elektroniczne

Liczba i rozmieszczenie elektronów w atomie determinują cztery liczby kwantowe: główną, orbitę, magnetyczną i spinową. Tak więc, zgodnie z kombinacją wszystkich tych liczb, są tylko dwa s-elektrony na pierwszej orbicie, na drugim - dwa s-elektrony i sześć p-elektronów, i tak dalej. Wraz ze wzrostem ładunku jądrowego wzrasta również liczba elektronów, wypełniając coraz to nowe poziomy. Chemiczne właściwości substancji są określone przez ile i jakie rodzaje elektronów znajdują się w powłoce atomów. Wiązanie kowalencyjne polarny i niepolarny, powstaje, gdy w zewnętrznym orbicie dwóch atomów znajduje się jeden wolny elektron.

Połączenia kowalencyjne

Przede wszystkim należy zauważyć, że niewłaściwe jest mówienie "orbita" i "pozycja" w odniesieniu do elektronów w powłoce elektronów atomów. Zgodnie z zasadą Heisenberga niemożliwe jest określenie dokładnej lokalizacji cząstki elementarnej. W tym przypadku byłoby słuszniej mówić o obłoku elektronów, jakby "rozmazany" wokół jądra w określonej odległości. Tak więc, jeśli dwa atomy (czasami te same, czasami różne pierwiastki chemiczne) mają jeden wolny elektron, mogą łączyć je w wspólny orbital. Tak więc oba elektrony należą do dwóch atomów jednocześnie. W ten sposób powstaje na przykład kowalencyjne niepolarne wiązanie.

Właściwości wiązań kowalencyjnych

Istnieją cztery właściwości wiązania kowalencyjnego: kierunkowość, podatność na nasycenie, polarność, polaryzowalność. W zależności od ich jakości zmieniają się właściwości chemiczne otrzymanej substancji: saturalność pokazuje, ile wiązań może utworzyć ten atom, kierunkowość wskazuje kąt pomiędzy wiązaniami, polaryzowalność jest ustalana przez przesunięcie gęstości w kierunku jednego z uczestników komunikacji. Biegunowość jest związana z taką koncepcją, jak elektroujemność i wskazuje, że kowalencyjne niepolarne wiązanie różni się od polarnego. Ogólnie elektroujemność atomu to zdolność przyciągania (lub odpychania) elektronów sąsiadów w stabilnych cząsteczkach. Na przykład najbardziej elektroujemne pierwiastki chemiczne można nazwać tlenem, azotem, fluorem, chlorem. Jeśli elektroujemność dwóch różnych atomów pokrywa się, pojawia się kowalencyjne niepolarne wiązanie. Najczęściej występuje wtedy, gdy dwa atomy jednej substancji chemicznej są połączone w cząsteczce, na przykład H2, N2, Cl2. Ale niekoniecznie tak jest: w cząsteczkach PH3 wiązanie kowalencyjne jest również niepolarne.

Woda, kryształ, plazma

W naturze istnieje kilka rodzajów wiązań: wodór, metal, kowalencja (polarna, niepolarna), jon. Zależność jest określona przez strukturę pustej powłoki elektronowej i określa zarówno strukturę, jak i właściwości substancji. Jak sama nazwa wskazuje, wiązanie metalu jest specyficzny dla kryształów niektórych chemikaliów. Jest to rodzaj wiązania między atomami metalu, który określa ich zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego. W rzeczywistości na tej nieruchomości buduje się nowoczesną cywilizację. Woda, najważniejsza substancja dla człowieka, jest wynikiem kowalencyjnego wiązania jednego atomu tlenu i dwóch atomów wodoru. Kąt pomiędzy tymi dwoma związkami i określa unikalne właściwości wody. Wiele substancji, oprócz wody, posiada użyteczne właściwości tylko dlatego, że ich atomy są połączone wiązaniem kowalencyjnym (polarnym i niepolarnym). Wiązanie jonowe najczęściej występuje w kryształach. Najważniejsze są użyteczne właściwości laserów. Teraz są różne: z płynem roboczym w postaci gazu, cieczy, nawet barwnika organicznego. Jednak optymalny stosunek mocy, rozmiaru i kosztu wciąż ma laser półprzewodnikowy. Jednak kowalencyjne niepolarne wiązanie chemiczne podobnie jak inne rodzaje interakcji atomów w cząsteczkach, jest nieodłącznym składnikiem substancji w trzech stanach skupienia: stały, ciekły, gazowy. Czwarty stan fizyczny materii Mówienie o komunikacji w osoczu jest bez znaczenia. W rzeczywistości jest to wysoce zjonizowany ogrzany gaz. Jednak w stanie plazmy mogą występować stałe cząsteczki w normalnych warunkach - metale, halogeny itp. Warto zauważyć, że ten zagregowany stan materii zajmuje największą objętość Wszechświata: gwiazdy, mgławice, a nawet przestrzeń międzygwiezdna stanowią mieszaninę różnych rodzajów plazmy. Najmniejsze cząstki, które są w stanie przeniknąć do baterii słonecznych satelitów komunikacyjnych i wyłączyć system GPS, to pyłowo-plazma o niskiej temperaturze. Zatem świat znany ludziom, w którym ważne jest poznanie typu chemicznego wiązania substancji, jest bardzo małą częścią otaczającego nas Wszechświata.