-->
|
|
|
Ãëàâà ïåðâàÿ. Óãëåâîäîðîäû è èõ ïðèðîäíûå èñòî÷íèêè § 3. Èîííàÿ õèìè÷åñêàÿ ñâÿçü Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå Ä. È. Ìåíäåëååâà îñîáíÿêîì ñòîÿò áëàãîðîäíûå ãàçû. Ýòî óíèêàëüíûå õèìè÷åñêèå ýëåìåíòû, òàê êàê äàæå â ôîðìå ïðîñòîãî âåùåñòâà îíè ñóùåñòâóþò â âèäå îòäåëüíûõ àòîìîâ, íå ñâÿçàííûõ äðóã ñ äðóãîì. Íåêîòîðûå õèìèêè äî ñèõ ïîð çàòðóäíÿþòñÿ îòâåòèòü íà âîïðîñ, êàê ðàññìàòðèâàòü èõ ÷àñòèöû â ïðîñòîì âåùåñòâå: òî ëè êàê ñâîáîäíûå àòîìû, òî ëè êàê îäíîàòîìíûå ìîëåêóëû. Àíàëîãè÷íî íåò îäíîçíà÷íîãî ìíåíèÿ è î òîì, êàêîé òèï êðèñòàëëè÷åñêîé ðåø¸òêè õàðàêòåðåí äëÿ ïðîñòûõ âåùåñòâ, îáðàçîâàííûõ ýòèìè ýëåìåíòàìè. Ïî ôèçè÷åñêèì ñâîéñòâàì ýòî âåùåñòâà ñ ìîëåêóëÿðíûìè êðèñòàëëè÷åñêèìè ðåø¸òêàìè. À ïî ñîñòàâó?.. Âåäü ñèëû ìåæìîëåêóëÿðíîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, óäåðæèâàþùèå ÷àñòèöû â êðèñòàëëàõ, äåéñòâóþò ìåæäó àòîìàìè. Ïî÷åìó æå àòîìû áëàãîðîäíûõ ãàçîâ òàê ñàìîäîñòàòî÷íû? Íà îñíîâàíèè àíàëèçà ïîëîæåíèÿ áëàãîðîäíûõ ãàçîâ â Ïåðèîäè÷åñêîé ñèñòåìå âû ñàìè ìîæåòå íàçâàòü ïðè÷èíó ýòîãî. Âñ¸ äåëî â òîì, ÷òî àòîìû áëàãîðîäíûõ ãàçîâ èìåþò çàâåðø¸ííûé âíåøíèé ýëåêòðîííûé ñëîé, íà êîòîðîì ó àòîìà ãåëèÿ íàõîäÿòñÿ äâà ýëåêòðîíà, à ó àòîìîâ îñòàëüíûõ ýëåìåíòîâ — ïî âîñåìü. Àòîìû âñåõ äðóãèõ õèìè÷åñêèõ ýëåìåíòîâ ñòðåìÿòñÿ ïðèîáðåñòè èìåííî òàêóþ óñòîé÷èâóþ ýëåêòðîííóþ êîíôèãóðàöèþ è äîñòèãàþò ýòîãî ëèáî â ðåçóëüòàòå ïðèñîåäèíåíèÿ ýëåêòðîíîâ îò äðóãèõ àòîìîâ (êàê âû, î÷åâèäíî, çíàåòå, òàêîé ïðîöåññ â õèìèè íàçûâàþò âîññòàíîâëåíèåì), ëèáî â ðåçóëüòàòå îòäà÷è ñâîèõ ýëåêòðîíîâ ñ âíåøíåãî óðîâíÿ äðóãèì àòîìàì (ïðîöåññ îêèñëåíèÿ). Àòîìû, ïðèñîåäèíèâøèå ÷óæèå ýëåêòðîíû, ïðåâðàùàþòñÿ â îòðèöàòåëüíûå èîíû, èëè àíèîíû. Àòîìû, îòäàâøèå ñâîè ýëåêòðîíû, ïðåâðàùàþòñÿ â ïîëîæèòåëüíûå èîíû, èëè êàòèîíû. Ìåæäó êàòèîíàìè è àíèîíàìè âîçíèêàþò ñèëû ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïðèòÿæåíèÿ, êîòîðûå è óäåðæèâàþò èõ äðóã îêîëî äðóãà, îñóùåñòâëÿÿ òåì ñàìûì èîííóþ õèìè÷åñêóþ ñâÿçü.
Òàê êàê êàòèîíû îáðàçóþò ïðåèìóùåñòâåííî àòîìû ìåòàëëîâ, à àíèîíû — ïðåèìóùåñòâåííî àòîìû íåìåòàëëîâ, òî ëîãè÷íî ñäåëàòü âûâîä, ÷òî ýòîò òèï ñâÿçè õàðàêòåðåí äëÿ ñîåäèíåíèé, îáðàçîâàííûõ òèïè÷íûìè ìåòàëëàìè (ùåëî÷íûìè è ù¸ëî÷íîçåìåëüíûìè) è òèëè÷íûìè íåìåòàëëàìè (ãàëîãåíàìè, êèñëîðîäîì). Êëàññè÷åñêèì ïðèìåðîì âåùåñòâ ñ èîííîé ñâÿçüþ ÿâëÿþòñÿ ãàëîãåíèäû è îêñèäû ùåëî÷íûõ è ù¸ëî÷íîçåìåëüíûõ ìåòàëëîâ (ðèñ. 6). Ñõåìó îáðàçîâàíèÿ èîííîé ñâÿçè ìåæäó àòîìàìè íàòðèÿ è õëîðà ìîæíî ïðåäñòàâèòü òàê:
Äâà ðàçíîèì¸ííî çàðÿæåííûõ èîíà, ñâÿçàííûõ ñèëàìè ýëåêòðîñòàòè÷åñêîãî ïðèòÿæåíèÿ, âçàèìîäåéñòâóþò ñ äðóãèìè ïðîòèâîïîëîæíî çàðÿæåííûìè èîíàìè.  ðåçóëüòàòå îáðàçóþòñÿ êðèñòàëëè÷åñêèå ñîåäèíåíèÿ, êîòîðûå õàðàêòåðèçóþòñÿ ïðàâèëüíûì ðàñïîëîæåíèåì òåõ ÷àñòèö (â ðàññìàòðèâàåìûõ âûøå ïðèìåðàõ — èîíîâ), èç êîòîðûõ îíè ñîñòîÿò, â ñòðîãî îïðåäåë¸ííûõ òî÷êàõ ïðîñòðàíñòâà. Âåùåñòâà ñ èîííûì òèïîì ñâÿçè èìåþò èîííûå êðèñòàëëè÷åñêèå ðåø¸òêè (ðèñ. 7). Òàêèå ñîåäèíåíèÿ ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé òâ¸ðäûå, ïðî÷íûå, íåëåòó÷èå âåùåñòâà ñ âûñîêèìè òåìïåðàòóðàìè ïëàâëåíèÿ. Ïðè îáû÷íûõ óñëîâèÿõ êðèñòàëëû òàêèõ âåùåñòâ ýëåêòðè÷åñêîãî òîêà íå ïðîâîäÿò, à ðàñòâîðû è ðàñïëàâû áîëüøèíñòâà èîííûõ ñîåäèíåíèé — ïðåêðàñíûå ýëåêòðîëèòû.
|
|
|