9: Хімічне склеювання та молекулярна структура
- Page ID
- 19061
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
Чому одні атоми з'єднуються між собою, утворюючи молекули, а інші - ні? Чому молекула CO 2 лінійна, тоді як H 2 O вигнута? Як ми можемо сказати? Як гемоглобін переносить кисень через наш кровотік? Немає теми більш фундаментальної для хімії, ніж природа хімічного зв'язку, і введення, яке ви знайдете тут, надасть вам огляд основ та основу для подальшого вивчення.
- 9.1: Три погляди хімічного склеювання
- Ці короткі навчальні посібники узагальнюють різні способи розгляду формування облігацій, не вдаючись у занадто багато деталей.
- 9.2: Молекули - властивості зв'язаних атомів
- Концепція хімічного зв'язку лежить в самому ядрі хімії; це те, що дозволяє близько ста елементів сформувати понад п'ятдесят мільйонів відомих хімічних речовин, що складають наш фізичний світ. Що саме таке хімічний зв'язок? І які спостережувані властивості ми можемо використовувати, щоб відрізнити один вид зв'язку від іншого? Це перший з десяти уроків, які допоможуть ознайомити вас з основоположними поняттями цього дуже широкого предмета.
- 9.3: Моделі хімічного склеювання
- Чому атоми зв'язуються разом - іноді? Відповіддю на це питання в ідеалі буде простою, легко зрозумілою теорією, яка не тільки пояснила б, чому атоми зв'язуються разом, утворюючи молекули, але й передбачала б тривимірні структури отриманих сполук, а також енергії та інші властивості самих зв'язків. На жаль, не існує жодної теорії, яка досягає цих цілей задовільним чином для всіх багатьох категорій сполук, які відомі.
- 9.4: Полярна ковалентність
- Електрони, що становлять хімічний зв'язок, одночасно притягуються електростатичними полями ядер двох зв'язаних атомів. У гомоядерній молекулі, такій як O2, зв'язкові електрони будуть ділитися порівну двома атомами. В цілому, однак, відмінності в розмірах і ядерних зарядах атомів змусять один з них надавати більше тяжіння на пару зв'язку, в результаті чого електронна хмара буде зміщена до більш сильно притягує атома.
- 9.5: молекулярна геометрія
- Електронно-точкові структури Льюїса, які ви навчилися малювати, не мають ніякого геометричного значення, крім зображення порядку, в якому різні атоми з'єднані один з одним. Тим не менш, невелике розширення концепції простої спільної електронної пари здатне раціоналізувати і передбачити геометрію зв'язків навколо даного атома в самих різних ситуаціях.
- 9.6: Гібридна орбітальна модель
- Наскільки корисною та привабливою є концепція зв'язку спільної електронної пари, вона викликає дещо тривожне питання, з яким ми повинні рано чи пізно зіткнутися: яка природа орбіталів, в яких містяться спільні електрони? До цих пір ми мовчазно припускали, що кожен валентний електрон займає такий же вид атомної орбіталі, як і в ізольованому атомі. Як ми побачимо нижче, його припущення дуже швидко призводить нас до труднощів.
- 9.7: Гібридна орбітальна модель II
- Це продовження попередньої сторінки, яка представила гібридну орбітальну модель та ілюструвала її використання для пояснення того, як валентні електрони з атомних орбіталів s та p типів можуть об'єднуватися в еквівалентні спільні електронні пари, відомі як гібридні орбіталі. На цьому уроці ми поширюємо цю ідею на сполуки, що містять подвійні та потрійні зв'язки, і на ті, в яких задіяні атомні d електрони (і які не дотримуються правила октета).
- 9.8: Теорія молекулярної орбіти
- Молекулярна орбітальна модель на сьогоднішній день є найбільш продуктивною з різних моделей хімічного зв'язку і служить основою для більшості кількісних розрахунків, включаючи ті, які призводять до багатьох комп'ютерних зображень, які ви бачили в інших місцях цих одиниць. У своєму повному розвитку молекулярна орбітальна теорія передбачає багато складної математики, але фундаментальні ідеї, що стоять за нею, досить легко зрозуміти, і це все, що ми спробуємо виконати на цьому уроці.
- 9.9: Склеювання в координаційних комплексах
- Координаційні комплекси відомі і вивчені з середини ХІХ ст. і їх структури були здебільшого розроблені до 1900 року. Хоча гібридна орбітальна модель змогла пояснити, як нейтральні молекули, такі як вода або аміак, можуть зв'язуватися з іоном перехідного металу, вона не змогла пояснити багато особливих властивостей цих комплексів. Була розроблена теорія поля лігандів, яка здатна організувати і пояснити більшість спостережуваних властивостей цих сполук.
- 9.10: Склеювання в металах
- Найпростіша картина металів, яка розглядає їх як решітку позитивних іонів, занурених в «море електронів», яке може вільно мігрувати по всьому твердому тілу. Фактично електропозитивний характер металевих атомів дозволяє їх валентним електронам існувати як рухома рідина, яка може бути витіснена прикладеним електричним полем, що призводить до їх високої електричної провідності.
- 9.11: Склеювання в напівпровідниках
- За допомогою простих діаграм покажіть, як різні діапазони енергій діапазону в твердих тілах можуть виробляти провідники, ізолятори та напівпровідники. Опишіть характер і поведінку простого PN-переходу.