化学概论

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离子键和共价键

最后更新:2022年10月28日|

库仑定律-电荷之间的吸引和排斥-影响原子的性质,并负责化学键的现象。

  1. 原子之间共用电子对。这些关系被称为化学键。
  2. 原子有一个特性叫做电负性,这是衡量它们吸引电子的程度。

下面是这两个事实的重要结果:当电负性不同的原子之间形成键时,键中的电子对将不会均等地共享。会的极化朝向电负性更大的原子。这意味着电负性越强的元素电子密度越大(净负电荷),而电负性越弱的元素电子密度越低(净正电荷)。

电负性差越大,极化越大。

有时“共享”电子以形成键只是名义上的共享。假设有两个男孩,一个10岁,一个8岁,他们的父母给了他们一张20美元的钞票让他们“分享”,然后走开了。假设没有父母的干预,你认为钱会被平分的几率是多少?相当苗条(这是我个人的经验)。虽然这两兄弟是名义上分享20美元,哥哥有能力提供牢不可破的全纳尔逊,因此拥有大部分购买力。

原子也是如此。在天平的一端,有高电负性元素(如氟)和低电负性元素(如锂)的键。在氟化锂中,化学键高度极化以至于人们可以认为锂的电子完全在氟原子上,所以氟原子有一个完整的八隅体。这种键被称为离子键。离子=带电原子或分子],键的行为本质上就像两个点电荷之间的吸引力服从库仑定律。

在天平的另一端,你可以有一个像氟这样的元素与自己结合,它没有偶极子(电负性差为零),因此这个键不是离子的,而是我们所说的共价-充分平等的伙伴关系。

共价键和离子键之间的差异与两个原子之间电负性的差异有关电荷差越大,键的极性越强大多数键在某种程度上是极性共价键

在这两个极端之间,有两者的影子。这是很重要的一点。就像一个人在看问题时应该犹豫黑白一样,化学键也不例外。我们很容易把化学键看成共价键或者离子键;相反,从味道或性质的角度来看可能更有帮助-键可以有不同数量的共价键或离子键字符.中间的两种情况都有很多。

那么这对有机化学有什么影响呢?太多了,无法深入讨论!这是化学丰富的基础上的关键现象。这里有几个例子。

  • 熔点/熔点- - - - - -在一般情况下,分子极化程度越高,沸点/熔点越高。水是一种高度极化的分子,考虑到氧(3.4)和氢(2.2)之间的电负性差异反映在其极高的沸点(相对于其分子量)100°C。
  • 溶解度-你可能遇到过这句容易记住的口号“相似的东西会融化相似的东西”。我n一般,分子极化越强,在极性溶剂(如水,有极化的O-H键)中的溶解度越好。
  • 酸度-与氢结合的原子的电负性是决定分子酸度的一个重要因素(虽然不是唯一的一个!
  • 反应性-对于有机化学来说,这对于观察碳的目的是极其重要的。电子密度高的原子倾向于在电子密度低的碳原子上成键,反之亦然。

学习识别碳上的偶极子是帮助你确定其反应性的关键技能之一,正如你将在学习亲电性(电子缺乏)和亲核性(electron-richness)。

类比

我经常认为电负性是赋予原子独特个性的关键因素之一。你可以把电负性想象成贪心,氟是最贪心的,而铯则是一个心不在焉的大傻瓜,总是找不到它唯一的电子。

这是对化学中最基本概念之一的简要介绍,但我们会一次又一次地回到它。带回家的信息密切注意原子间电负性的差异!


(高级)参考资料和进一步阅读

  1. 电负性原理第一部分一般性质.r·t·桑德森化学教育杂志198865(2), 112
    DOI:10.1021 / ed065p112
  2. 电负性原理第二部分。应用程序。r·t·桑德森化学教育杂志198865(3), 227年
    DOI:10.1021 / ed065p227
    亚利桑那州立大学的r·t·桑德森的这两篇论文对电负性的概念,历史上是如何测量的,如何改进的,以及电负性的重要性进行了简要而清晰的讨论部分费用帮助学生理解化学反应。

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