Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

4.1: Хімічні зв'язки та утворення сполук

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    18664

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Хімічні сполуки складаються з молекул або агрегатів іонів, що складаються з двох або більше елементів, скріплених між собою хімічними зв'язками. Кілька прикладів хімічних сполук, включаючи воду (H 2 O), аміак (NH 3) та хлорид натрію (NaCl), були наведені в попередніх розділах. У цьому розділі розглядаються хімічні сполуки більш детально, включаючи аспекти їх зеленої хімії.

    Важливий аспект хімічних сполук складається з видів зв'язків, які утримують їх разом. Як зазначалося раніше, це можуть бути ковалентні зв'язки, що складаються з спільних електронів або іонних зв'язків, що складаються з позитивно заряджених катіонів і негативно заряджених аніонів. Сильні сторони цих зв'язків варіюються і мають важливе значення при визначенні сполуки поведінки. Наприклад, хлорфторуглероди, такі як дихлордифторметан, Cl 2 CF 2, настільки стійкі, що зберігаються в атмосфері і не руйнуються до досягнення дуже великих висот в стратосфері, де виділення атомів хлору руйнує стратосферний озон. Надзвичайна стабільність хлорфторуглеродів обумовлена дуже високою міцністю зв'язків C-Cl і C-F, за допомогою яких хлор і фтор зв'язуються з центральним атомом вуглецю. Належна практика зеленої хімії вимагає, щоб речовини, які потрапляють у навколишнє середовище, легко руйнуються. Оскільки Cl 2 CF 2 настільки стабільний при попаданні в атмосферу, його не можна розглядати як дуже хорошу зелену хімічну речовину.

    Ще одним важливим аспектом способу з'єднання хімічних сполук є молекулярна структура, яка відноситься до форми молекул. Розглянемо тільки що згадане з'єднання Cl 2 CF 2, в якому атоми Cl і F пов'язані з одним атомом вуглецю. Представляти цю молекулу як плоску структуру (нижче)

    clipboard_eae723c60f349f4f0ae5b3c5d39e864ab.png

    не є абсолютно правильним, тому що не всі 5 атомів у сполуці лежать в одній площині. Натомість атоми F і Cl можна візуалізувати як розподілені якомога далі один від одного в трьох вимірах навколо сфери, в центрі якої знаходиться атом С. Це можна представити як

    clipboard_e448c1cc691aa9698c33dad8d450ad98f.png

    де два атоми Cl візуалізуються як знаходяться над площиною сторінки книги до читача, а два атоми F представлені як знаходяться нижче площини сторінки далеко від читача. Форма молекул дуже важлива при визначенні шляхів їх взаємодії з іншими молекулами. Наприклад, молекули ферментів, які дозволяють метаболізму відбуватися в живих організмах, розпізнають молекули субстрату, на які вони діють, за своїми взаємодоповнюючими формами.

    Що таке зелений хімічних сполук?

    Хімічні сполуки помітно різняться в тій мірі, в якій вони «зелені». дихлордифторметан, Cl 2 CF 2, хлорфторуглерод, розглянутий вище, безумовно, не зелений. Це не тому, що він токсичний - це одна з найменш токсичних синтетичних сполук, відомих - а тому, що вона настільки надзвичайно стабільна і стійка в атмосфері і може спричинити руйнування стратосферного озону. Сполуки, які його замінили, гідрофторуглеці та гідрохлорфторуглеці, набагато зеленіші, оскільки вони не тривають довго при виділенні в атмосферу або не містять хлору, що руйнує озон.

    Існує кілька характеристик з'єднань, які відповідають критеріям бути зеленим. Це такі:

    • Підготовка з відновлюваних або легкодоступних ресурсів екологічно чистими процесами

    • Низька схильність до раптових, насильницьких, непередбачуваних реакцій, таких як вибухи, які можуть спричинити пошкодження, травмувати персонал або спричинити викид хімічних речовин та побічних продуктів у навколишнє середовище.

    • Негорючий або погано горючий

    • Низька токсичність

    • Відсутність токсичних або екологічно небезпечних компонентів, особливо важких металів

    • Легка деградабельність, особливо біологічне розкладання, в навколишньому середовищі.

    • Низька схильність до біоакумуляції в харчових ланцюгах в навколишньому середовищі

    Прикладом зеленого з'єднання є стеарат натрію, звичайне мило для рук. Це поширене речовина отримують шляхом взаємодії субпродукту тваринного жиру з гідроксидом натрію, який отримують шляхом пропускання електричного струму через морську воду. Промитий у стік, стеарат натрію реагує з кальцієм у воді, утворюючи твердий стеарат кальцію, білу тверду речовину, яка складається з «кільця для ванни». Це видаляє мило з води, а нетоксичний стеарат кальцію легко піддається біодеградації, так що він не зберігається в навколишньому середовищі.