Контрольная работа на тему Анализ разновидностей атомных связей

Содержание:

Введение 2
1. Виды связи атомных соединений 4
2. Связь Ван-дер-Ваальса 6
3. Металлическая связь 10
4. Гомеополярная (ковалентная) связь 13
5. Гетерополярная (ионная) связь 15
Заключение 17
Список использованной литературы 18

Введение:

Существует три основных способа, которыми внешние электроны атомов могут образовывать связи:
Электроны могут быть переданы от одного атома к другому.
Электроны могут быть разделены между соседними атомами.
Электроны могут быть разделены со всеми атомами в материале.
Первый путь дает начало тому, что называется ионной связью.
Вторая стратегия связывания, перечисленная выше, описана квантовой механикой. Когда два атома приближаются друг к другу, они могут разделить пару самых внешних электронов (думайте об атомах как о бросании электронов назад и вперед между ними), чтобы сформировать ковалентную связь. Ковалентные связи особенно распространены в органических материалах, где молекулы часто содержат длинные цепи атомов углерода (которые имеют четыре электрона в своих валентных оболочках).
Наконец, в некоторых материалах каждый атом отдает внешний электрон, который затем свободно плавает—в сущности, электрон разделяется всеми атомами внутри материала. Электроны образуют своего рода море, в котором положительные ионы плавают, как шарики в мелассе. Это называется металлической связью, и, как следует из названия, именно она удерживает металлы вместе.
Существуют также способы соединения атомов и молекул без фактического обмена электронами. Во многих молекулах внутренние силы таковы, что электроны стремятся скопиться на одном конце молекулы, оставляя другой конец с положительным зарядом. В целом, у молекулы нет чистого электрического заряда—это просто то, что положительные и отрицательные заряды находятся в разных местах. Например, в воде (H2O) электроны, как правило, проводят большую часть своего времени вблизи кислорода атом, выходящий из области атомов водорода с положительным зарядом. Молекулы, заряды которых расположены таким образом, называются полярными молекулами. Например, атом или ион, приближающийся к полярной молекуле со своей отрицательной стороны, будет испытывать более сильную отрицательную электрическую силу, чем более далекая положительная электрическая сила. Вот почему многие вещества растворяются в воде: Полярная молекула воды может вытягивать ионы из материалов, прилагая электрические силы. Особый случай полярных сил имеет место в том, что называется водородной связью. Во многих ситуациях, когда водород образует ковалентную связь с другим атомом, электроны движутся к этому атому, и водород приобретает небольшой положительный заряд. Водород, в свою очередь, притягивает другой атом, образуя тем самым своего рода мост между ними. Многие важные молекулы, в том числе ДНК, зависят от водородных связей для их структуры.

Заключение:

Расположение атомов в пространстве (атомно-кристаллическое строение) не позволяет судить о природе сил, удерживающих частицы (атомы, ионы) в узлах кристаллической решетки. Типы (и силы) связи зависят от строения внешних электронных оболочек атомов.
При взаимодействии элементарных частиц могут иметь место следующие типы связи: ионная, ковалентная, металлическая, молекулярная.
Ионная связь характерна для сложных кристаллов, состоящих из элементов разной валентности. Ионные связи обусловлены кулоновским притяжением противоположно заряженных ионов. Такую связь имеют оксиды FeO, F203 и др.
Ковалентная связь осуществляется обобществлением валентных электронов соседних атомов до образования устойчивых оболочек с восьмью электронами. Прочность ковалентной связи зависит от степени перекрытия орбит валентных электронов (с увеличением перекрытия прочность связи увеличивается).
Ковалентная связь имеет место в основном между разнородными атомами в таких соединениях, как Fe3C, SiC, у большинства полупроводниковых соединений, а также в молекулах Н2, 02, N2. Ковалентная связь — направленная и свойства материалов с ковалентным типом связи различны в различных направлениях кристалла.
Металлическая связь образуется за счет обобществления валентных электронов в объеме всего кристалла и образования «электронного газа».
Металлическая связь — ненаправленная (имеет место сравнительно равномерное распределение электронов по объему кристалла).
У большинства металлов имеют место оба типа связи (металлическая и ковалентная) с преобладанием одной из них.

Фрагмент текста работы:

1. Виды связи атомных соединений

В соответствии с основным принципом, что материя всегда стремится занять энергетически наиболее выгодное состояние, отдельные атомы имеют более или менее выраженную тенденцию создавать атомное соединение. Разность энергии отдельного атома ЕA и атома в соединении твердого тела, в частности в кристалле, EК называется энергией связи EВ. Эта энергия связи EВ=EА-EК равна энергии, затрачиваемой на освобождение отдельного атома из его соединения. Она зависит от соответствующего вида связи, благодаря которой создается атомное соединение.
В силах, обеспечивающих сцепление кристалла, речь идет о притяжении между отрицательно заряженными электронами и положительно заряженными атомными ядрами. Эти силы притяжения образуются из стремления атомов достигнуть насыщения квантовых состояний в соответствующей внешней оболочке, т.е. принять конфигурацию инертного газа. На 2-й, 3-й, 4-й оболочке это бывает в случае полностью занятых s- и р-состояний (s2 и р6), т.е. при занятии этой соответственно внешней оболочки восемью электронами [2].
Силам притяжения противостоят силы отталкивания между одноименными зарядами ядер и между электронами. Из равновесия сил притяжения и сил отталкивания создается расстояние между атомами в кристаллическом соединении, определенное квантовыми состояниями внешних электронов и видом связи (рис. 1). Для расстояния r0 силы притяжения и отталкивания компенсируются (уравниваются). Кристаллическое соединение находится в равновесии.

Рисунок 1. Межатомное расстояние как положение равновесия между силами притяжения Fan и отталкивания Fab, Fges – суммарная кривая

Таким образом, можно понять, что структура внешних электронных оболочек ведет к различным видам связи между отдельными атомами. Видом связи обусловливаются характерные свойства атомного соединения. Если здесь и нужно уделить наибольшее внимание металлической связи, то для понимания структуры и свойств твердых тел следует рассмотреть и другие ее виды. В зависимости от величины энергии связи различаются следующие ее виды (рис. 2):