Die Wechselwirkung von Atomen nichtmetallischer Elemente untereinander ist kurz. "Wechselwirkung von Atomen nichtmetallischer Elemente untereinander" (Klasse 8). Interaktion mit einfachen Substanzen

Wir haben bereits betrachtet, wie Atome metallischer Elemente mit Atomen nichtmetallischer Elemente interagieren: Einige geben ihre äußeren Elektronen ab und verwandeln sich in positive Ionen, während andere Elektronen aufnehmen und sich in negative Ionen verwandeln. Ionen werden voneinander angezogen und bilden ionische Verbindungen.

Und wie erfolgt die Verbindung zwischen den Atomen nichtmetallischer Elemente, die eine ähnliche Tendenz haben, Elektronen anzulagern? Betrachten wir zunächst, wie die Bindung zwischen Atomen desselben chemischen Elements beispielsweise in Substanzen mit zweiatomigen Molekülen erfolgt: Stickstoff N 2, Wasserstoff H 2, Chlor C1 2.

Bitte beachten Sie, dass Indizes auch verwendet werden, um die Zusammensetzung dieser Stoffe anhand chemischer Zeichen widerzuspiegeln.

Zwei identische Atome eines nichtmetallischen Elements können sich nur auf eine Weise zu einem Molekül verbinden: indem sie ihre Außenelektronen sozialisieren, also beiden Atomen gemeinsam machen.

Betrachten wir zum Beispiel die Bildung eines Fluormoleküls F 2 .

Fluoratome - ein Element der Hauptuntergruppe der Gruppe VII (Gruppe VIIA) des Periodensystems der chemischen Elemente von D. I. Mendeleev - haben sieben Elektronen auf der externen Energieebene, und jedem Atom fehlt nur ein Elektron, bis es vollständig ist. Die äußeren Elektronen des Fluoratoms bilden drei Elektronenpaare und ein ungepaartes Elektron:

Nähern sich zwei Atome einander an und jedes von ihnen hat ein äußeres ungepaartes Elektron, dann „vereinigen“ sich diese Elektronen und werden für beide Atome gemeinsam, die dadurch ein abgeschlossenes äußeres Acht-Elektronen-Niveau bilden.

Die Bildung eines Fluormoleküls ist im Diagramm dargestellt:

Wenn wir ein gemeinsames Elektronenpaar mit einem Bindestrich bezeichnen, wird der Datensatz als Strukturformel bezeichnet, beispielsweise als Strukturformel eines Fluormoleküls

Ähnlich wie beim Fluormolekül entsteht auch ein zweiatomiges Wasserstoffmolekül H 2:

Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Zwei-Elektronen-Niveau, ähnlich dem abgeschlossenen Niveau des Heliumatoms, für das Wasserstoffatom vervollständigt wird.

Strukturformel eines Wasserstoffmoleküls

Verfeinern wir unser Verständnis der kovalenten Bindung am Beispiel der Bildung eines Wasserstoffmoleküls unter Verwendung des Begriffs einer Elektronenwolke (siehe § 9). Nähern sich zwei Wasserstoffatome mit je einer kugelförmigen s-Elektronenwolke aneinander, überlappen sich die Elektronenwolken. Dabei entsteht ein Bereich (Ort), an dem die Dichte der negativen Ladung am höchsten ist und daher eine erhöhte negative Ladung aufweist. Positiv geladene Kerne werden davon angezogen (das ist aus der Physik bekannt) und es entsteht ein Molekül. Die chemische Bindung ist also das Ergebnis der Einwirkung elektrischer Kräfte. Lassen Sie uns das Obige in Form eines Diagramms darstellen:

Es ist zu beachten, dass sowohl die Bildung einer kovalenten Bindung als auch die Bildung einer ionischen Bindung auf der Wechselwirkung entgegengesetzter Ladungen beruht.

Betrachten wir abschließend den logischen Algorithmus, der notwendig ist, um das Schema für die Bildung einer kovalenten Bindung beispielsweise für das Stickstoffmolekül N 2 aufzuschreiben.

1. Stickstoff ist ein Element der Hauptuntergruppe der V-Gruppe (VA-Gruppe). Seine Atome haben auf der äußeren Ebene fünf Elektronen. Um die Anzahl der ungepaarten Elektronen zu bestimmen, verwenden wir die Formel:

8 - N = Anzahl der ungepaarten Elektronen,

wobei N die Gruppennummer des chemischen Elements ist.

Daher haben Stickstoffatome (8-5 = 3) drei ungepaarte Elektronen.

2. Schreiben wir die Zeichen chemischer Elemente mit der Bezeichnung externer Elektronen so auf, dass ungepaarte Elektronen dem benachbarten Zeichen gegenüberstehen:

3. Schreiben wir die elektronischen und strukturellen Formeln des resultierenden Moleküls auf:

Wenn die Atome durch ein gemeinsames Elektronenpaar miteinander verbunden sind, wird eine solche kovalente Bindung als einfach bezeichnet, wenn zwei - doppelt, wenn drei - dreifach.

Je mehr gemeinsame Elektronenpaare die Atome in einem Molekül haben, desto stärker sind sie aneinander gebunden und desto kleiner ist der Abstand zwischen den Atomkernen, der als Bindungslänge bezeichnet wird. In Fluormolekülen ist die Bindung einfach und die Bindungslänge zwischen den Atomkernen beträgt 0,14 Nanometer (1 nm = 10 –9 m oder 0,000000001 m). In Stickstoffmolekülen ist die Bindung dreifach und ihre Länge beträgt 0,11 nm. Es braucht etwa siebenmal mehr Energie, um ein Stickstoffmolekül in einzelne Atome zu zerlegen, als es braucht, um Einfachbindungen in einem Fluormolekül zu brechen.

Schlüsselwörter und Phrasen

1. Atomare oder kovalente chemische Bindung.
2. Einfache, doppelte und dreifache kovalente chemische Bindungen.
3. Linklänge.
4. Elektronische und Strukturformeln.

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Fragen und Aufgaben

1. Alle Elemente der Hauptuntergruppe der Gruppe VII (Gruppe VIIA) des Periodensystems von D. I. Mendeleev (Fluor-Untergruppen) bilden einfache Substanzen, die aus zweiatomigen Molekülen bestehen. Schreiben Sie das elektronische Bildungsschema und die Strukturformel solcher Moleküle auf, indem Sie ein gemeinsames chemisches Zeichen für die gesamte Untergruppe G (Halogen) verwenden.
2. Schreiben Sie die Schemata für die Bildung chemischer Bindungen für Substanzen auf, deren Zusammensetzung durch die Formeln KC1 und C1 2 dargestellt wird.
3. Wie viele ungepaarte Elektronen haben Schwefelatome? Welche Bindung wird in S 2 -Molekülen sein? Schreiben Sie das Schema für die Bildung einer chemischen Bindung in S 2 -Molekülen auf.
4. Ordnen Sie die Stoffe mit den Formeln S 2, Cl 2, N 2 nach zunehmender Stärke der chemischen Bindung und begründen Sie die Richtigkeit Ihrer Entscheidung. Wie ändert sich die Bindungslänge in den Molekülen der von Ihnen zusammengestellten Reihe?
5. Teilen Sie die Substanzen nach der Art der chemischen Bindung in zwei Gruppen ein: N 2, Li 2 O, KC1, O 2, CaF 2, H 2.

I. Klassifikation chemischer Bindungen

1. Nach dem Mechanismus der chemischen Bindungsbildung

a) Austausch wenn beide Atome, die eine Bindung bilden, ungepaarte Elektronen dafür bereitstellen.

Zum Beispiel die Bildung von Wasserstoffmolekülen H2 und Chlor Cl2:

b) Spender - Akzeptor , wenn eines der Atome ein bereites Elektronenpaar (Donor) zur Bildung einer Bindung bereitstellt und das zweite Atom ein leeres freies Orbital bereitstellt.

Zum Beispiel die Bildung des Ammonium-Ions (NH4)+ (geladenes Teilchen):

2. Je nachdem, wie sich die Elektronenorbitale überlappen

a) σ - Verbindung (Sigma), wenn das Überlappungsmaximum auf der Linie liegt, die die Atomzentren verbindet.

Zum Beispiel,

H2 σ(s-s)

Cl2 σ(p-p)

HCl σ(s-p)

b) π - Verbindungen (pi), wenn das Überlappungsmaximum nicht auf der Verbindungslinie der Atomzentren liegt.

3. Gemäß dem Verfahren zum Erreichen der fertigen Elektronenhülle

Jedes Atom neigt dazu, seine äußere Elektronenhülle zu vervollständigen, und es gibt mehrere Möglichkeiten, einen solchen Zustand zu erreichen.

II. Das Wesen einer kovalenten Bindung

kovalente Bindung - Dies ist eine Bindung, die zwischen Atomen aufgrund der Bildung gemeinsamer Elektronenpaare auftritt (z. B. H2, HCl, H2O, O2).

Je nach Grad der Verschiebung gemeinsamer Elektronenpaare zu einem der von ihnen gebundenen Atome kann eine kovalente Bindung vorliegen Polar- und unpolar.

III. Kovalente unpolare chemische Bindung

Kovalente unpolare Bindung (CNS) - bilden Atome desselben chemischen Elements - eines Nichtmetalls(Zum Beispiel H2, O2, O3).

Kommunikationsmechanismus

Jedes Atom eines Nichtmetalls spendet seine äußeren ungepaarten Elektronen an ein anderes Atom. Gemeinsame Elektronenpaare werden gebildet. Ein Elektronenpaar gehört gleichermaßen zu beiden Atomen.

Betrachten Sie den Mechanismus der Bildung des Chlormoleküls: Cl2- kns.

Elektronisches Schema für die Bildung des Cl2-Moleküls:

Strukturformel des Cl2-Moleküls:

Cl - Cl, σ(p - p) - Einfachbindung

Demonstration der Bildung eines Wasserstoffmoleküls

Betrachten Sie den Mechanismus der Bildung eines Sauerstoffmoleküls: O2 - kns.

Elektronisches Schema zur Bildung des O2-Moleküls:

Strukturformel des O2-Moleküls:

O = O

π

In einem Molekül eine mehrfache Doppelbindung:

Ein σ (p - p)

und ein π (p - p)

Demonstration der Bildung von Sauerstoff- und Stickstoffmolekülen

IV. Aufgaben zum Fixieren

Aufgabe Nummer 1. Bestimmen Sie die Arten chemischer Bindungen in den Molekülen der folgenden Substanzen:

H2S, KCl, O2, Na2S, Na2O, N2, NH3, CH4, BaF2, LiCl, O3, CO2, SO3, CCl4, F2.

Aufgabe Nummer 2. Schreiben Sie den Mechanismus der Bildung von H2S-, KCl-, O2-, Na2S-, Na2O-, N2-, NH3-, CH4-, BaF2-, LiCl-, CCl4-, F2-Molekülen. Bei einer kovalenten Bindung die Art der Überlappung der Elektronenwolken (π oder σ) sowie den Bildungsmechanismus (Austausch oder Donor-Akzeptor) bestimmen

Thema: Kovalente unpolare Bindung

Aufgaben:

Um eine Vorstellung von einer kovalenten Bindung zu bilden, insbesondere einer kovalenten unpolaren Bindung;

Zeigen Sie den Mechanismus der Bildung einer kovalenten unpolaren Bindung;

Entwickeln Sie weiter die Fähigkeiten, um zu analysieren und Schlussfolgerungen zu ziehen;

Pflegen Sie eine Kultur der Kommunikation.

Motivation und Zielsetzung:

Warum existieren Stickstoff oder Wasserstoff als zweiatomige Moleküle? Im Gespräch führen wir eine gemeinsame Zielsetzung durch und legen das Unterrichtsthema fest.

Neues lernen:

Schauen wir uns an, wie eine chemische Bindung in einem Molekül entsteht.Kl 2.

Das Chloratom ist drinVIIAGruppe des Periodensystems, was bedeutet, dass es sieben Elektronen in der äußeren Energieebene hat und ihm nur ein Elektron fehlt, um es zu vervollständigen. Sechs Elektronen der äußeren Ebene bilden Paare, und eines ist ungepaart. Zwei Chloratome, die jeweils ein ungepaartes Elektron haben, nähern sich einander, diese Elektronen „verbinden“ sich und werden beiden Atomen gemeinsam, und die Ebene wird vollständig - acht Elektronen. Ein gemeinsames Elektronenpaar kann einfach durch einen Strich gekennzeichnet werden.

Daher ist eine kovalente Bindung oder Atombindung eine chemische Bindung, die aus der Bildung gemeinsamer Elektronenpaare resultiert.

Diese chemische Bindung wird zwischen Atomen des gleichen Nichtmetalls gebildet, während die gemeinsamen Elektronenpaare, die sich gebildet haben, zu beiden Atomen gleichermaßen gehören und keines von ihnen entweder einen Überschuss oder einen Mangel an negativer Ladung hat, daher wird diese kovalente Bindung genannt unpolar.

Ebenso wird ein H-Molekül gebildet 2. Allerdings ist das Wasserstoffatom drinIAGruppe, also hat jedes Wasserstoffatom nur ein Elektron, und vor der Vervollständigung des externen Energieniveaus fehlt ihm nur ein Elektron (denken Sie daran, dass für Wasserstoff- und Heliumatome das Niveau als vollständig gilt, wenn es 2 Elektronen hat). Jedes Wasserstoffatom hat ein Elektron, und diese ungepaarten Elektronen verbinden sich zu einem gemeinsamen Elektronenpaar, das auch als Strich bezeichnet werden kann.

Wenn sich zwei Wasserstoffatome nähern, die jeweils eine kugelförmige s-Elektronenwolke haben, überlagern sich diese Elektronenwolken außerdem. In diesem Fall wird ein Bereich gebildet, in dem die negative Ladungsdichte hoch ist, positiv geladene Kerne davon angezogen werden und ein Molekül gebildet wird.

Betrachten wir den Mechanismus der Bildung eines komplexeren Moleküls O 2 .

Der Sauerstoff ist drinÜBERGruppe, also hat es 6 Elektronen in der äußeren Ebene. Und um die Anzahl der ungepaarten Elektronen zu bestimmen, können Sie die Formel 8 verwenden -N, woN- Gruppennummer. Daher hat jedes Sauerstoffatom 2 ungepaarte Elektronen, die an der Bildung einer chemischen Bindung beteiligt sind. Diese zwei ungepaarten Elektronen verbinden sich mit zwei anderen ungepaarten Elektronen eines anderen Atoms und es werden zwei gemeinsame Elektronenpaare gebildet, die herkömmlicherweise als zwei Striche dargestellt werden können.

Da die Bindung in einem Sauerstoffmolekül aus zwei Elektronenpaaren besteht, wird sie auch Doppelbindung genannt, sie ist stärker als eine Einfachbindung, wie in einem Wasserstoffmolekül. Aber Sie müssen verstehen, dass je stärker die Bindung zwischen Atomen in einem Molekül ist, desto kleiner der Abstand zwischen den Atomkernen ist. Dieser Abstand wird Bindungslänge genannt. Eine Dreifachbindung ist noch kürzer als eine Doppelbindung, aber viel stärker. Beispielsweise ist in einem Stickstoffmolekül eine Dreifachbindung erforderlich, um das Molekül in zwei Atome zu teilen, siebenmal mehr Energie aufzuwenden, als um eine Einfachbindung in einem Chlormolekül zu brechen.

Verallgemeinerung und Systematisierung von Wissen:

Welche chemische Bindung wird als kovalente Bindung bezeichnet?

Zwischen den Atomen welcher Elemente wird eine kovalente unpolare Bindung gebildet?

Was ist das Wesen der Bildung einer kovalenten Bindung?

Wie unterscheidet sich eine Einfachbindung von einer Doppel- oder Dreifachbindung?

Was zeigt die Bindungslänge an und wovon hängt sie ab?

Konsolidierung und Kontrolle des Wissens:

Machen Sie Schemata für die Bildung von Stoffmolekülen: a) Brom; b) Fluor; c) Stickstoff.

Beseitigen Sie den Überschuss aus jeder Reihe:

a) CO 2 , NH 3 , P 4 , P 2 Ö 5 ;

b)Kl 2 , S, N 2 , CO 2 .

Antworten:

a)P 4 ; b)Kl 2 , S, N 2 . Dies sind Substanzen mit einer kovalenten unpolaren Bindung.

Ausgewählte Substanzen mit einer kovalenten unpolaren Bindung:

P 4 , H 2 S, NH 3 , P 2 Ö 3 , S, N 2 , Ö 2 , H 2 O, HCl, H 2 .

Antworten: Substanzen mit einer kovalenten unpolaren Bindung werden von den gleichen Atomen von Nichtmetallen gebildet, also werden diese seinP 4 , S, N 2 , Ö 2 , H 2 .

Reflexion und Fazit:

Wie, glauben Sie, wurde der Unterrichtsstoff gelernt? a) ausgezeichnet; b) gut; c) zufriedenstellend; d) nicht gelernt.

Kannst du jetzt die Frage beantworten, die wir zu Beginn der Lektion gestellt haben?

Hausaufgaben:

ichNiveau: §11, Bsp. dreizehn;

IIEbene: auch + Bsp. 4, 5.