Молекулы и кристаллы. Химическая связь

АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА

Энергия фазового перехода

Химическая связь – это совокупность сил, действующих между атомами в молекуле или

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МЕЖДУ АТОМАМИ (МКТ)

│Fот │ > │Fпр │
│ Fот │ < │

ВАЛЕНТНЫЕ УГЛЫ НЕКОТОРЫХ СОЕДИНЕНИЙ

 Валентный угол - угол, образованный двумя направлениями химических связей, исходящими

А

В

СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

Ковалентная связь

ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕОРИЯ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ (1912-1915г.)

1875 - 1946

Льюис, Гилберт Ньютон

 Ковалентная химическая связь образуется за

МОДЕЛЬ ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ БОРА

Нильс Бор в 1913 году предложил описание модели

КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ

Приближенное решение уравнений Шредингера

Фриц Лондон 
(1900 -1954) 

Вальтер Гайтлер
 (1904 -1981) 

 Ф. Лондон и В. Гайтлер (1927г.) дали первое

Метод валентных связей

Основные принципы образования химической связи по методу ВС:
Химическая связь

σ-связь, π-связь и δ-связь

ГИБРИДИЗАЦИЯ ОРБИТАЛЕЙ

sp2

sp

sp3

Гибридизация – выравнивание атомных орбиталей по форме и энергии.

Лайнус Полинг

sp -гибридизация

BeCl2

BF3

CО2

CО

sp2 -гибридизация

C2Н4

sp2

sp2

sp

sp3 -гибридизация

H2О

NH3

CН4

Донорно-акцепторный
механизм
образования связи

Н+

Н

КОВАЛЕНТНЫЕ (АТОМНЫЕ) КРИСТАЛЛЫ

Кремний

Кварц

sp3 -гибридизация

АЛЛОТРОПНЫЕ МОДИФИКАЦИИ УГЛЕРОДА

Графит

Фуллерены

Карбин

Графен

sp3

sp2

sp2

sp2

sp2

Нанотрубки

sp

МЕТОД МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОРБИТАЛЕЙ

Молекула рассматривается как единая частица.
Каждый электрон в молекуле

Молекулярные орбитали молекулы
водорода

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ ОРБИТАЛИ СO

диамагнетик

СO [σсв(s)]2 [σ(s) р]2[σсв(px)]2[πсв(py)]2[πсв(pz)]2

σ*

МОДЕЛИ МОЛЕКУЛЫ СО

Метод ВС

Метод МО

ИОННАЯ СВЯЗЬ

связь, образованная в результате электростатического взаимодействия ионов
предельный случай полярной ковалентной

ИОННАЯ КРИСТАЛЛИЧЕСКАЯ РЕШЕТКА

 K+Al3+(SO4)22-·12H2O)

NaCl

В узлах расположены разноименно заряженные ионы, удерживаемые силами электростатического

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ СВЯЗЬ

В узлах кристаллической решётки -ионы металла. Связь осуществляется за счет делокализованных

ПОВЕРХНОСТЬ МЕТАЛЛА ПОД ЭЛЕКТРОННЫМ МИКРОСКОПОМ

Si

Li

МЕЖМОЛЕКУЛЯРНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Диполь - система из двух разноименных, но равных по величине

СИЛЫ ВАН-ДЕР-ВААЛЬСА

1. Ориентационный эффект (диполь – диполь).

2. Индукционный эффект (диполь –

МОЛЕКУЛЯРНЫЕ КРИСТАЛЛЫ

В узлах молекулы с ковалентной связью (I2,S8, CO2, NH3 ,

ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ

Химическая связь, образованная положительно заряженным водородом молекулы и электроотрицательным атомом

ВОДОРОДНАЯ СВЯЗЬ

Вода

Плавиковая кислота

Молекулы биополимеров

КВАНТОВО-МЕХАНИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ТВЕРДЫХ ТЕЛ. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ

… N=6.02⋅1023

E

N=4

Зона проводимости

Валентная зона

ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ КРИСТАЛЛОВ

Eg – ширина запрещенной зоны

Металлы

Диэлектрики

Полупроводники

Eg

0,08 эВ < Eg <

Особенности аморфного состояния вещества

Быстрозакаленный металл

янтарь

воск

Кристаллическое
состояние

Аморфное состояние

ДЕФЕКТЫ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ

Нульмерные (точечные):
энергетические: фононы – кванты тепловой волны, результат искажения

Двумерные: поверхность кристалла, границы зерен

Одномерные (линейные): дислокации, например краевая и винтовая.

Трехмерные: