Өздеріңіз білетіндей, химия заттардың құрылымы мен қасиеттерін, сондай-ақ олардың өзара түрленуін зерттейді. Химиялық қосылыстардың сипаттамасында олардың қандай бөлшектерден тұратыны туралы сұрақ маңызды орын алады. Бұл атомдар, иондар немесе молекулалар болуы мүмкін. Қатты денелерде олар кристалдық торлардың түйіндеріне енеді. Молекулалық құрылымда қатты, сұйық және газ тәрізді қосылыстардың салыстырмалы түрде аз саны бар.
Біз өз мақаламызда молекулалық кристалдық торлармен сипатталатын заттардың мысалдарын келтіреміз, сондай-ақ қатты денелерге, сұйықтарға және газдарға тән молекулааралық әрекеттесулердің бірнеше түрін қарастырамыз.
Химиялық қосылыстардың құрылымын не үшін білу керек
Адамзат білімінің әрбір саласында ғылымның одан әрі дамуы негізделетін іргелі заңдар тобын бөліп көрсетуге болады. химияда- бұл М. В. Ломоносов пен Дж. Дальтон заттың атомдық және молекулалық құрылысын түсіндіреді. Ғалымдар анықтағандай, ішкі құрылымын біле отырып, қосылыстың физикалық және химиялық қасиеттерін де болжауға болады. Адам жасанды түрде синтезделген органикалық заттардың (пластиктер, препараттар, пестицидтер және т.б.) бүкіл орасан зор мөлшері оның өндірістік және тұрмыстық қажеттіліктері үшін ең құнды болып табылатын алдын ала анықталған сипаттамалар мен қасиеттерге ие.
Қосылыстардың құрылымы мен қасиеттерінің ерекшеліктері туралы білу химия курсында бақылау бөлімдерін, сынақтар мен емтихандарды өткізу кезінде қажет. Мысалы, ұсынылған заттардың тізімінде дұрыс жауаптарды табыңыз: қандай заттың молекулалық құрылымы бар?
- Мырыш.
- Магний оксиді.
- Гауһар.
- Нафталин.
Дұрыс жауап: мырыштың нафталин сияқты молекулалық құрылымы бар.
Молекулааралық әсерлесу күштері
Молекулярлық құрылымы балқу температурасы төмен және қаттылығы төмен заттарға тән екені тәжірибе жүзінде анықталған. Бұл қосылыстардың кристалдық торларының нәзіктігін қалай түсіндіруге болады? Белгілі болғандай, бәрі олардың түйіндерінде орналасқан бөлшектердің бірлескен әсерінің күшіне байланысты. Ол электрлік сипатқа ие және молекулааралық әсерлесу немесе ван-дер-Ваальс күштері деп аталады, олар қарама-қарсы зарядталған молекулалардың – дипольдердің бір-біріне әсер етуіне негізделген. Олардың қалыптасуының бірнеше механизмдері бар екені белгілі болды,заттың табиғатына байланысты.
Қышқылдар молекулалық құрамдағы қосылыстар ретінде
Органикалық және бейорганикалық қышқылдардың көпшілігінің ерітінділерінде қарама-қарсы зарядталған полюстері бар бір-біріне қатысты бағытталған полярлы бөлшектер болады. Мысалы, тұз қышқылының HCI ерітіндісінде дипольдер болады, олардың арасында бағдарлық әрекеттесулер жүреді. Температураның жоғарылауымен тұз, гидробром (HBr) және басқа галогені бар қышқылдардың молекулаларының бағдарлау әсері төмендейді, өйткені бөлшектердің жылулық қозғалысы олардың өзара тартылуына кедергі келтіреді. Жоғарыда аталған заттардан басқа сахароза, нафталин, этанол және басқа да органикалық қосылыстар молекулалық құрылымға ие.
Индукцияланған зарядталған бөлшектер қалай түзіледі
Бұған дейін біз Ван-дер-Ваальс күштерінің бағдарлық әрекеттесу деп аталатын әсер ету механизмдерінің бірін қарастырдық. Органикалық заттардан және құрамында галоген бар қышқылдардан басқа сутегі оксиді, су, молекулалық құрылымға ие. Полярлы емес, бірақ дипольдердің, молекулалардың түзілуіне бейім заттарда көмірқышқыл газы СО2 сияқты индукцияланған зарядталған бөлшектер – дипольдердің пайда болуын байқауға болады. Олардың ең маңызды қасиеті - электростатикалық тартылыс күштерінің пайда болуына байланысты бір-бірін тарту қабілеті.
Газдың молекулалық құрылымы
Алдыңғы тақырыпшада біз көмірқышқыл газының қосындысын айтқан болатынбыз. Оның әрбір атомы айналасында электр өрісін жасайды, ол индукциялайдыжақын орналасқан көмірқышқыл газы молекуласының бір атомына поляризация. Ол дипольге айналады, ол өз кезегінде басқа CO2 бөлшектерді поляризациялауға қабілетті болады. Нәтижесінде молекулалар бір-біріне тартылады. Индуктивті әсерлесуді полярлы бөлшектерден тұратын заттардан да байқауға болады, алайда бұл жағдайда ол ориентациялық ван-дер-Ваальс күштерінен әлдеқайда әлсіз.
Дисперстік әрекеттесу
Атомдардың өзі де, оларды құрайтын бөлшектер де (ядро, электрондар) үздіксіз айналмалы және тербелмелі қозғалысқа қабілетті. Бұл дипольдердің пайда болуына әкеледі. Кванттық механиканың зерттеулері бойынша, қос зарядты лезде бөлшектердің пайда болуы қатты денеде де, сұйықтарда да синхронды түрде жүреді, сондықтан жақын орналасқан молекулалардың ұштары қарама-қарсы полюстер болып шығады. Бұл олардың дисперсиялық әрекеттесу деп аталатын электростатикалық тартылуына әкеледі. Ол газ күйінде болатын және молекулалары бір атомды заттардан басқа барлық заттарға тән. Алайда, ван-дер-Ваальс күштері, мысалы, инертті газдардың (гелий, неон) төмен температурада сұйық фазаға өтуі кезінде пайда болуы мүмкін. Осылайша, денелердің немесе сұйықтықтардың молекулалық құрылымы олардың молекулааралық әрекеттесулердің әртүрлі түрлерін: бағдарлық, индукциялық немесе дисперсиялық әрекеттесу қабілетін анықтайды.
Сублимация дегеніміз не
Қатты заттардың молекулалық құрылымы, мысалы, йод кристалдары,сублимация сияқты қызықты физикалық құбылысты тудырады - күлгін булар түріндегі I2 молекулаларының ұшпалануы. Ол сұйық күйді айналып өтіп, қатты фазадағы заттың бетінен пайда болады.
Бұл көрнекі эксперимент көбінесе мектептегі химия кабинеттерінде молекулалық кристалдық торлардың құрылымдық ерекшеліктерін және қосылыстардың сәйкес қасиеттерін көрсету үшін жасалады. Әдетте бұл төмен қаттылық, төмен балқу және қайнау температуралары, нашар жылу және электр өткізгіштік және құбылмалылық.
Заттардың құрылысы туралы білімді практикалық қолдану
Көріп отырғанымыздай, кристалдық тордың түрі, қосылыстың құрылымы мен қасиеттері арасында белгілі бір корреляция орнатуға болады. Сондықтан, егер заттың сипаттамалары белгілі болса, онда оның құрылымы мен бөлшектердің құрамының ерекшеліктерін болжау өте оңай: атомдар, молекулалар немесе иондар. Алынған ақпарат сонымен қатар химиядағы тапсырмаларда торлардың атомдық немесе иондық түрлерін қоспағанда, белгілі бір қосылыстар тобынан молекулалық құрылымы бар заттарды дұрыс таңдау қажет болған жағдайда пайдалы болуы мүмкін.
Қорытындылай келе, келесідей қорытынды жасауға болады: қатты дененің молекулалық құрылымы және оның кристалдық торлардың кеңістіктік құрылымы және сұйықтар мен газдардағы поляризацияланған бөлшектердің орналасуы оның физикалық және химиялық қасиеттеріне толығымен жауап береді. Теориялық тұрғыдан алғанда қосылыстардың қасиеттері,құрамында дипольдер молекулааралық әсерлесу күштерінің шамасына тәуелді. Молекулалардың полярлығы неғұрлым жоғары болса және оларды құрайтын атомдардың радиусы неғұрлым аз болса, соғұрлым олардың арасында пайда болатын бағдарлау күштері күшейеді. Керісінше, молекуланы құрайтын атомдар неғұрлым үлкен болса, соғұрлым оның дипольдік моменті жоғары болады, демек, дисперсиялық күштер соғұрлым маңызды болады. Сонымен, қатты дененің молекулалық құрылымы оның бөлшектері – дипольдер арасындағы әсерлесу күштеріне де әсер етеді.
