Typowe właściwości związków a rodzaje wiązañ chemicznych

W zależności od rodzaju wiązań związki chemiczne charakteryzują się określonymi właściwościami.

Właściwości związków zawierających wiązania kowalencyjne:

- w stanie stałym tworzą kryształy cząsteczkowe (S₈, SiH₄) albo kryształy kowalencyjne (Si, Ge)

- nie przewodzą prądu elektrycznego (z wyjątkiem grafitu)

- rozpuszczają się w rozpuszczalnikach niepolarnych, np. w benzynie

- nie dysocjują

- ze względu na mocne wiązania kowalencyjne reagują powoli

Właściwości związków zawierających wiązania kowalencyjne spolaryzowane:

- w stanie stałym tworzą kryształy kowalencyjne

- rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych, np. w wodzie

- niektóre dysocjują, np. HCl

Właściwości związków jonowych:

- w stanie stałym tworzą jonowe sieci krystaliczne, w których na przemian rozmieszczone są jony dodatnie i ujemne

- mają wysokie temperatury wrzenia i topnienia

- kryształy jonowe nie przewodzą prądu elektrycznego (stopione i rozpuszczone w wodzie sole są dobrymi przewodnikami elektryczności)

- rozpuszczają się w rozpuszczalnikach polarnych

- w czasie rozpuszczania się w wodzie dysocjują (rozpadają się na jony)

- reakcje między jonami w roztworach wodnych zachodzą bardzo szybko

Właściwości substancji o wiązaniu metalicznym:

- przewodzą prąd i energię na sposób ciepła

- w temperaturach pokojowych są ciałami stałymi (z wyjątkiem Hg)

- są kowalne i ciągliwe

- są nieprzezroczyste

Zadanie 1

Wskaż, w kierunku którego atomu są przesunięte wspólne pary elektronowe w cząsteczkach:

a) NH₃

b) SO₂

c) F₂O

Atom pierwiastka o większej elektroujemności silniej przyciąga wspólne pary elektronowe. Odczytując wartości elektroujemności dla atomów tworzących cząsteczkę można zatem przewidzieć, w stronę którego z nich będą przesunięte wspólne pary elektronowe. Większą elektroujemność ma atom tlenu i to on silniej przyciąga wspólne pary elektronowe. Wartości elektroujemności odczytujemy z tablicy elektroujemnosci lub z Układu Okresowego.

Odp.: Wspólne pary elektronowe przesunięte są w stronę atomu tlenu.

Atomem o większej elektroujemności jest fluor i to w jego stronę są przesunięte wspólne pary elektronowe.

Odp.: Wspólne pary elektronowe są przesunięte w stronę atomu fluoru.

Zadanie 2

Spośród wymienionych cząsteczek wskaż te, w których występuje wiązanie kowalencyjne, kowalencyjne spolaryzowane, a w których jonowe: S₂, Al₂O₃, SiH₄, CS₂, Rb₂O, HI, CCL₄.

Rozwiązanie:

Aby wskazać cząsteczki zawierające dany typ wiązania należy obliczyć różnicę elektroujemności między atomami wchodzącymi w skład danej cząsteczki i na jej podstawie podać rodzaj wiązania: ΔE < 0,4 - wiązanie kowalencyjne, 0,4 ≤ E ≤ 1,7 - wiązanie kowalencyjne spolaryzowane, ΔE > 1,7 - wiązanie jonowe. W przypadku cząsteczek homoatomowych takich jak S2 nie musimy obliczać różnicy elektroujemności, gdyż zawsze wynosi ona zero (dwa atomy takie same, o takiej samej elektroujemności).

Odp.: Cząsteczki z wiązaniem kowalencyjnym to S₂, SiH₄, CS₂. Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane występuje w cząsteczkach HI i CCl₄, a w cząsteczkach Al₂O₃ i Rb₂O wiązanie jonowe.

Zadanie 3

Wyjaśnij budowę następujących cząsteczek:

a) CS₂

b) CCl₄

c) Br₂O

d) C₂H₂

e) KBr

f) MgF₂

Rozwiązanie:

Obliczamy różnicę elektroujemności między atomami, aby wiedzieć, jakie wiązanie występuje w cząsteczce (wiązanie kowalencyjne). Piszemy konfigurację elektronową atomów węgla i siarki. Wynika z niej, że atomom siarki do uzyskania trwałej konfiguracji gazu szlachetnego brakuje dwóch elektronów (sześć walencyjnych), a więc każdy z nich utworzy dwie wspólne pary elektronowe z atomem węgla, który do oktetu potrzebuje właśnie czterech elektronów (ma tylko cztery na ostatniej powłoce). Rysujemy zatem atom węgla pomiędzy atomami siarki, rozmieszczając jego 4 elektrony walencyjne parami po obu stronach. Będą one brały udział w tworzeniu dwóch wspólnych par elektronowych z każdym z dwóch atomów siarki. W wyniku tego powstaną dwa wiązania podwójne.

Obliczamy różnicę elektroujemności i na jej podstawie stwierdzamy, że w cząsteczce występuje wiązanie kowalencyjne spolaryzowane. Centralnie rysujemy atom węgla, a dookoła niego cztery atomy chloru, każdy z siedmioma elektronami walencyjnymi (chlor leży w grupie 17). Każdy z atomów chloru potrzebuje jednego elektronu (aby mieć 8), a więc będzie korzystał z jednego elektronu pochodzącego od atomu węgla (4 elektrony walencyjne - 14 gr.). Powstaną zatem cztery wspólne pary elektronowe, każda między atomem węgla a jednym z czterech atomów chloru. Będą one przesunięte w stronę atomów chloru jako pierwiastka bardziej elektroujemnego. Z różnicy elektroujemności wynika, że w cząsteczce powstaje wiązanie kowalencyjne spolaryzowane. Liczbę elektronów walencyjnych odczytujemy na podstawie położenia pierwiastków w Układzie Okresowym. Brom leży w grupie 17, a zatem ma 7 elektronów walencyjnych, do uzyskania oktetu (8 elektronów na ostatniej powłoce) brakuje mu tylko jednego. Tworzy zatem wspólną parę elektronową z elektronem walencyjnym atomu tlenu. Ponieważ atom tlenu ma 6 elektronów walencyjnych (16 gr.), potrzebuje dwóch aby uzyskać oktet, dlatego tworzy dwie wspólne pary elektronowe, po jednej z każdym atomem bromu. Są one przesunięte w stronę atomu tlenu, który ma większą elektroujemność, a więc z większą „siłą” przyciąga je do siebie. Powstają w ten sposób dwa pojedyncze wiązania kowalencyjne spolaryzowane.

Każdy z atomów wodoru ma jeden elektron, dąży zatem do uzyskania dubletu (2 elektrony) tworząc wspólną parę elektronową z jednym elektronem pochodzącym od atomu węgla. Węgiel (leży w 14 gr.) ma 4 elektrony walencyjne, a dąży do tego, aby mieć 8. Każdy z atomów węgla wykorzystał już po jednym elektronie do utworzenia wspólnej pary elektronowej z wodorem (powstaje wiązanie kowalencyjne spolaryzowane), pozostałe trzy elektrony biorą udział w powstaniu trzech wspólnych par elektronowych między atomami węgla (powstaje wiązanie potrójne). Należy zwrócić uwagę na kolejność atomów we wzorach; ponieważ atomy wodoru mają tylko jeden elektron, muszą znajdować się po bokach atomów węgla położonych koło siebie. Wiązanie między atomami węgla jest wiązaniem kowalencyjnym (nie trzeba obliczać różnicy elektroujemności, bo wiadomo, że jest równa zero - każdy z atomów węgla ma taką samą elektroujemność). Na podstawie obliczonej różnicy elektroujemności stwierdzamy, że w cząsteczce występuje wiązanie jonowe, a zatem zapisujemy proces powstawania jonów. Atom potasu chętnie pozbędzie się jednego elektronu z powłoki walencyjnej (leży w 1 gr.) i uzyska konfigurację najbliższego gazu szlachetnego (argonu). Atom bromu „przechwyci” ten elektron i w ten sposób uzyska oktet (i konfigurację kryptonu). W wyniku oddania elektronu powstaje kation potasu, natomiast przyjęcie elektronu powoduje powstanie anionu bromu. Jony te przyciągają się siłami elektrostatycznymi tworząc cząsteczkę KBr.

Obliczamy różnicę elektroujemności i na jej podstawie stwierdzamy, że w cząsteczce występuje wiązanie jonowe, a zatem następnym krokiem jest napisanie, jakie jony powstaną na skutek przegrupowania elektronów. Każdy z atomów fluoru ma siedem elektronów walencyjnych i aby uzyskać trwałą konfigurację najbliższego helowca (neonu), przyjmie po jednym elektronie tworząc anion. Te dwa elektrony (po jednym do każdego z atomów fluoru) odda magnez, dzięki czemu uzyska konfigurację najbliższego gazu szlachetnego (neonu), stając się kationem. Pomiędzy różnoimiennymi jonami dochodzi do przyciągania siłami elektrostatycznymi i powstaje cząsteczka. Modelowy zapis przegrupowania elektronów.

Autorzy opracowań: B. Wojnar, B. Włodarczyk, A Sabak, D. Stopka, A Szostak, D. Pietrzyk, A. Popławska, E. Seweryn, M. Zagnińska, J. Paciorek, E. Lis, M. D. Wyrwińska, A Jaszczuk, A Barszcz, A. Żmuda, K. Stypinska, A Radek, J. Fuerst, C. Hadam, I. Kubowia-Bień, M. Dubiel, J. Pabian, M. Lewcun, B. Matoga, A. Nawrot, S. Jaszczuk, A Krzyżek, J. Zastawny, K. Surówka, E. Nowak, P. Czerwiński, G. Matachowska, B. Więsek, Z. Daszczyńska, R. Całka

Zgodnie z regulaminem serwisu www.opracowania.pl, rozpowszechnianie niniejszego materiału w wersji oryginalnej albo w postaci opracowania, utrwalanie lub kopiowanie materiału w celu rozpowszechnienia w szczególności zamieszczanie na innym serwerze, przekazywanie drogą elektroniczną i wykorzystywanie materiału w inny sposób niż dla celów własnej edukacji bez zgody autora jest niedozwolone.

Wybierz treść

Wybierz szkołę

Wybierz przedmiot

Wybierz dział

Opracowania

Typowe właściwości związków a rodzaje wiązañ chemicznych