Главная > Физика > Молекулы и кристаллы
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

2. Полярная связь

Типичными примерами полярных связей являются молекулы солей Например, молекула при увеличении расстояния между ядрами распадается не на два нейтральных атома, а на положительно заряженный ион натрия и отрицательно заряженный ион хлора Недостающий у натрия электрон присоединен к хлору.

Подобный вид связи характерен, главным образом, для соединений металлов с металлоидами или с соответствующими радикалами. Для металлов величины потенциалов иопизании незначительны, т. е. количество энергии (измеряемое в требующееся для отделения электрона от атома металла, — невелико. С другой стороны, металлоиды характеризуются относительно большим электронным сродством. Это значит, что при присоединении электрона к нейтральному атому металлоида выделяется значительное количество энергии.

Схематически образование молекулы соли, например, можно представить следующим образом Атом нагрия отдает электрон атому хлора. Возникшие при этом ионы обладающие противоположными зарядами, согласно закону Кулона, притягиваются. Однако расстояние между ними не может стать произвольно малым, так как при малых расстояниях, когда ионы, так сказать, приходят в соприкосновение друг с другом, возьикают силы отталкивания, препятствующие дальнейшему сближению. Ионы остаются на таком расстоянии друг от друга, при котором силы притяжения и отталкивания уравновешиваются: они образуют молекулу

Такое описание процесса образования соли, однако, еще является весьма неточным и неполным. Почти во всех случаях потенциал ионизации металлов несколько больше, чем электронное сродство металлоидов, так что для образования ионов, т. е. для перехода электронов с одного атома на другой, требуется небольшая затрата энергии. Самопроизвольно это явление происходить не может. Недостаток энергии должен быть восполнен из освобождающейся при сближении иинов электростатической энергии. Поэтому образование ионов и сближение не могут следовать друг за другом, а образуют единый процесс. Это значит, что переход электронов происходит лишь после как атомы сблизились настолько, что параллельно с образованием ионов выделяется необходимое для этого количество электростатической энергии.

Приведем численные значения для случая потенциал ионизации ; электронное сродство

Для образования ионов из атомов, следовательно, требуется . С другой стороны, электростатическая двух ионов, находящихся на расстоянии друг от друга, равна Так как элементарный заряд то разность между потенциалами ионизации и электронным сродством восполняется электростатической энергией, когда расстояние см. Следовательно, переход

электрона от может иметь место лишь тогда, когда расстояние между атомами меньше, чем см). Равновесное расстояние атомов в молекуле значительно меньше и приблизительно равно 1,4 А. Вычисленная отсюда электростатическая энергия в превышает энергию, необходимую для образования ионов, на Этому соответствует величина 205 ккал для теплоты образования 1 моля из свободных атомов . В действительности эта величина несколько меньше, так как и сила отталкивания влияет на потенциальную энергию, несколько уменьшая последнюю. Число отданных или присоединенных электронов зависит от природы металлов и металлоидов. У одновалентных металлов (например, щелочных) первый электрон отщепляется очень легко, второй же — только при затрате большого количества энергии. При присоединении одного электрона к атому галоида выделяется большое количество энергии; присоединение второго выделением энергии не сопровождается. Это связано с расположением электронов в атоме. Атомы щелочных металлов имеют на один электрон больше, а атомы галоидов — на один электрон меньше, чем соответствующие благородные газы. При отделении или присоединении электрона образуется весьма стабильная конфигурация благородного газа, для разрушения которой необходимо большое количество энергии. Щелочноземельные металлы имеют на два электрона больше, чем соответствующие благородные газы; поэтому они легко отдают два электрона и образуют в подавляющем большинстве случаев двухвалентные ионы. В других случаях, как например, для металлов группы меди, могут образовываться как одновалентные, так и двухвалентные ионы, потому что разница между "первым" и "вторым" потенциалом ионизации не так велика, как у щелочных металлов, но и не так мала, как у щелочноземельных. У этих элементов имеется два ряда солей — например, медные и медистые.

Ионы полярной молекулы связываются электростатическими силами, поэтому они легко диссоциируют в водных растворах, поскольку высокая диэлектрическая постоянная воды (около 80) сильно снижает действие кулоновских сил

притяжения. Подобная диссоциация имеет место и в других растворителях (например, в спирте), но в меньшей степени из-за меньшей величины диэлектрической постоянной.

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление