Menu

Электроотрицательность и промежуточный ионно-ковалентно-металлический характер связи.

Хотя в приведенном выше описании химические связи рассматривались так, как если бы в природе они существовали по отдельности, в действительности же большинство связей обладает свойствами, промежуточными между чисто ковалентной, чисто ионной и чисто металлической. Изучение энергий связи, главным образом путем измерения теплоты образования и теплоты диссоциации различных веществ, показывает, что энергия подлинной связи между несходными атомами, как правило, оказывается выше, чем рассчитанная энергия обычной ковалентной связи между ними. Дополнительно привнесенная доля энергии зависит от степени развития ионного характера связи.

Обычная ковалентная энергия определяется приблизительно как среднее арифметическое значение энергий связи между сходными атомами двух рассматриваемых элементов. Следовательно, для двух элементов А и В энергия связи D определяется уравнением

и если найденная энергия связи равняется D(A-В), то дополнительная энергия ионной связи А составит

Энергии единичных связей между подобными атомами можно рассчитать из теплоты диссоциации молекул на атомы. Такой расчет основан на эмпирическом постулате, согласно которому энергия диссоциации многоатомных молекул может быть поделена поровну между всеми имеющимися связями.

Установлено, что значение А в приведенном выше уравнении увеличивается по мере того, как атомы А и В все в большей степени начинают различаться по электроотрицательности, т.е. по способности притягивать к себе электроны. Это свойство атомов отличается от двух других характеристик — потенциала ионизации и сродства к электрону — хотя и связано с ними. Поэтому было предложено рассматривать среднее из значений первого ионизационного потенциала (энергия, необходимая для отрыва первого валентного электрона от атома, плюс энергия реакции A+ + е — > А) и сродства к электрону (энергия реакции A+ + е —> А) как меру электроотрицательности нейтрального атома.

Проанализировав значения А (энергия дополнительной ионной связи) для соединений 14 элементов, у которых были известны единичные энергии связи, Полинг построил полную шкалу электроотрицательностей элементов, произвольно начав ее с водорода, имеющего электроотрицательность 2,1 (табл. 1.6). На этой шкале элементы с электроотрицательностью примерно > 2 входят в группу неметаллических элементов, которая в табл. 1.6 отделена слева жирной линией. Кремний и мышьяк отнесены к неметаллам, так как они, подобно бору, углероду, азоту, фосфору и сере, имеют тенденцию к образованию с кислородом дискретных анионных групп в структурах минералов.

Поскольку ионный вклад в энергию связи возрастает с увеличением разницы между элек-троотрицательностями участвующих в образовании связи элементов, то по значениям электроотрицательности связанных элементов оказывается возможным приблизительно оценивать процентную долю вклада ионной связи. Приблизительно рассчитанное соотношение между разницей в значениях электроотрицательности и степенью ионной связи показано на рис. 1.12.

Процент ионной связи

Рис. 1.12 Кривая зависимости между разностью значений электроотрицательности двух атомов и степенью ионной связи между ними [6, р. 98].

Таблица 1.6 Электроотрицательности элементов (по Полингу [6]). Заметим, что значения электроотрицательности варьируют в зависимости от валентного состояния атома. Например, V3+1,4, V4+1,6, V5+ ~ 1,8; Cr2+1,5, Cr3+1,6, Cr4+ ~ 2,1; Mn2+1,4, Mn3+ ~ 1,5, Mn7+ ~ 2,3; Fe2+ 1,8, Fe3+ 1,9

Смысл электроотрицательности можно описать по-другому: когда между двумя атомами образуется ионная связь, отдача электрона может быть неполной. В большинстве связей некоторая часть заряженного электронного облака остается связанной с атомом-донором. Это демонстрируют, например, результаты исследований дифракции рентгеновских лучей, когда рентгеновское излучение рассеивается главным образом электронами. При определении кристаллической структуры по данным измерения интенсивности дифрагированных лучей строятся карты электронной плотности (рис. 1.1). Так, для NaCl установлено, что на всей площади, располагающейся под кривой радиального распределения электронов (такого типа, как приведенная на рис. 1.2), вокруг точек расположения Cl находится 17,85 электронов, в то время как полностью ионизированный Cl- должен содержать 18 электронов. Следовательно, Na+ сохраняет небольшую часть своего валентного электрона. Однако NaCl можно рассматривать как вещество, действительно обладающее чисто ионной связью. В других случаях наблюдается еще большее сопротивление полной отдаче электронов и связь по своему характеру становится промежуточной между ионной и ковалентной.

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:5379 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:8485 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:5231 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Математические модели прямой аналогии

Как уже отмечалось, под таким моделированием понимают имитирование исследуемого процесса или объекта созданием специальной модели (аналога), явления в которой описываются теми же уравнениями, что и явления в оригинале, но имеют...

19-03-2013 Просмотров:3906 Обследование и испытание сооружений

Эксплуатация инженерного оборудования жи…

Эксплуатация горячего водоснабжения. Для бесперебойного обеспечения жителей горячей водой необходимо срочно устранять неисправности, выявленные в процессе эксплуатации системы горячего водоснабжения, ежегодно составлять опись дефектов, не устраненных во время текущего ремонта...

01-04-2010 Просмотров:7329 Эксплуатация жилых зданий

Определение типа складок в поле

Определение типа складок в поле. В большинстве случаев при картировании складок наблюдаются их косые сечения. Формы складок в косых сечениях не соответствуют истинным формам складок и тем сильнее отличаются, чем...

01-10-2010 Просмотров:8630 Геологическое картирование, структурная геология