Wie Sie wissen, untersucht die Chemie die Struktur und Eigenschaften von Substanzen sowie deren gegenseitige Umwandlungen. Einen wichtigen Platz bei der Charakterisierung chemischer Verbindungen nimmt die Frage ein, aus was für Teilchen sie bestehen. Es können Atome, Ionen oder Moleküle sein. In Festkörpern dringen sie in die Knoten von Kristallgittern ein. Die Molekülstruktur hat eine relativ kleine Anzahl von Verbindungen im festen, flüssigen und gasförmigen Zustand.
In unserem Artikel geben wir Beispiele für Substanzen, die durch molekulare Kristallgitter gekennzeichnet sind, und betrachten auch verschiedene Arten von intermolekularen Wechselwirkungen, die für Feststoffe, Flüssigkeiten und Gase charakteristisch sind.
Warum Sie die Struktur chemischer Verbindungen kennen müssen
In jedem Zweig des menschlichen Wissens kann man eine Gruppe von Grundgesetzen herausgreifen, auf denen die Weiterentwicklung der Wissenschaft beruht. in Chemie- das ist die Theorie von M. V. Lomonosov und J. D alton, die die atomare und molekulare Struktur der Materie erklären. Wie Wissenschaftler festgestellt haben, ist es bei Kenntnis der inneren Struktur möglich, sowohl die physikalischen als auch die chemischen Eigenschaften der Verbindung vorherzusagen. Die ganze riesige Menge der vom Menschen künstlich synthetisierten organischen Substanzen (Kunststoffe, Medikamente, Pestizide usw.) hat vorgegebene Eigenschaften und Eigenschaften, die für seine industriellen und Haush altsbedürfnisse am wertvollsten sind.
Wissen über die Besonderheiten des Aufbaus und der Eigenschaften von Verbindungen ist bei der Durchführung von Kontrollabschnitten, Tests und Klausuren im Chemiestudium gefragt. Finden Sie beispielsweise in der vorgeschlagenen Stoffliste die richtigen Antworten: Welcher Stoff hat eine molekulare Struktur?
- Zink.
- Magnesiumoxid.
- Diamant.
- Naphthalin.
Die richtige Antwort lautet: Zink hat eine molekulare Struktur, genauso wie Naphthalin.
Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung
Experimentell wurde festgestellt, dass die Molekülstruktur charakteristisch für Substanzen mit niedrigem Schmelzpunkt und geringer Härte ist. Wie lässt sich die Zerbrechlichkeit der Kristallgitter dieser Verbindungen erklären? Wie sich herausstellte, hängt alles von der Stärke des gemeinsamen Einflusses der Partikel ab, die sich in ihren Knoten befinden. Sie ist elektrischer Natur und wird als intermolekulare Wechselwirkung oder Van-der-Waals-Kräfte bezeichnet, die auf der gegenseitigen Beeinflussung von entgegengesetzt geladenen Molekülen – Dipolen – beruhen. Es stellte sich heraus, dass es mehrere Mechanismen für ihre Bildung gibt,abhängig von der Art der Substanz selbst.
Säuren als Verbindungen molekularer Zusammensetzung
Lösungen der meisten Säuren, sowohl organische als auch anorganische, enth alten polare Teilchen, die relativ zueinander mit entgegengesetzt geladenen Polen orientiert sind. Beispielsweise gibt es in einer Lösung von Salzsäure HCl Dipole, zwischen denen Orientierungswechselwirkungen auftreten. Mit zunehmender Temperatur nehmen die Moleküle von Salzsäure, Bromwasserstoff (HBr) und anderen halogenh altigen Säuren in ihrer Orientierungswirkung ab, da die thermische Bewegung der Partikel ihre gegenseitige Anziehung stört. Zusätzlich zu den oben genannten Substanzen haben Saccharose, Naphthalin, Ethanol und andere organische Verbindungen eine molekulare Struktur.
Wie induzierte geladene Teilchen erzeugt werden
Zuvor haben wir einen der Wirkungsmechanismen der Van-der-Waals-Kräfte betrachtet, der als Orientierungswechselwirkung bezeichnet wird. Neben organischen Stoffen und halogenh altigen Säuren hat Wasserstoffoxid, Wasser, eine molekulare Struktur. In Substanzen, die aus unpolaren, aber zur Bildung von Dipolen neigenden Molekülen bestehen, wie Kohlendioxid CO2, kann man das Auftreten von induzierten geladenen Teilchen - Dipolen - beobachten. Ihre wichtigste Eigenschaft ist die Fähigkeit, sich aufgrund des Auftretens elektrostatischer Anziehungskräfte anzuziehen.
Molekülstruktur von Gas
In der vorherigen Unterüberschrift haben wir die Verbindung Kohlendioxid erwähnt. Jedes seiner Atome erzeugt um sich herum ein elektrisches Feld, das induziertPolarisation pro Atom eines nahegelegenen Kohlendioxidmoleküls. Es verwandelt sich in einen Dipol, der wiederum in der Lage ist, andere CO2-Teilchen zu polarisieren. Dadurch werden die Moleküle voneinander angezogen. Die induktive Wechselwirkung kann auch bei Substanzen beobachtet werden, die aus polaren Teilchen bestehen, jedoch ist sie in diesem Fall viel schwächer als die orientierenden Van-der-Waals-Kräfte.
Streuungsinteraktion
Sowohl die Atome selbst als auch die Teilchen, aus denen sie bestehen (Kern, Elektronen), sind zu kontinuierlicher Rotations- und Oszillationsbewegung fähig. Es führt zum Auftreten von Dipolen. Nach der Forschung der Quantenmechanik tritt das Auftreten von augenblicklichen doppelt geladenen Teilchen sowohl in Festkörpern als auch in Flüssigkeiten synchron auf, so dass die Enden der in der Nähe befindlichen Moleküle entgegengesetzt gepolt ausfallen. Dies führt zu ihrer elektrostatischen Anziehung, die als Dispersionswechselwirkung bezeichnet wird. Es ist charakteristisch für alle Substanzen, außer denen, die sich in einem gasförmigen Zustand befinden und deren Moleküle einatomig sind. Van-der-Waals-Kräfte können jedoch beispielsweise beim Übergang von Edelgasen (Helium, Neon) in die flüssige Phase bei niedrigen Temperaturen auftreten. Somit bestimmt die molekulare Struktur von Körpern oder Flüssigkeiten ihre Fähigkeit, verschiedene Arten intermolekularer Wechselwirkungen zu bilden: Orientierung, induzierte oder Dispersion.
Was ist Sublimation
Molekulare Struktur eines Festkörpers, wie Jodkristalle,verursacht ein so interessantes physikalisches Phänomen wie die Sublimation - die Verflüchtigung von I2-Molekülen in Form von violetten Dämpfen. Es entsteht an der Oberfläche einer Substanz in der festen Phase unter Umgehung des flüssigen Zustands.
Dieses visuell spektakuläre Experiment wird oft in Chemieklassenzimmern durchgeführt, um die strukturellen Merkmale von Molekülkristallgittern und die damit verbundenen Eigenschaften von Verbindungen zu veranschaulichen. Normalerweise sind dies geringe Härte, niedrige Schmelz- und Siedepunkte, schlechte thermische und elektrische Leitfähigkeit und Flüchtigkeit.
Praktische Anwendung von Wissen über die Struktur von Stoffen
Wie wir gesehen haben, lässt sich eine gewisse Korrelation zwischen Art des Kristallgitters, Struktur und Eigenschaften der Verbindung feststellen. Wenn also die Eigenschaften einer Substanz bekannt sind, ist es ziemlich einfach, die Merkmale ihrer Struktur und Zusammensetzung von Partikeln vorherzusagen: Atome, Moleküle oder Ionen. Die erh altenen Informationen können auch nützlich sein, wenn es bei Aufgaben in der Chemie notwendig ist, Substanzen mit einer molekularen Struktur aus einer bestimmten Gruppe von Verbindungen richtig auszuwählen, ausgenommen solche mit atomaren oder ionischen Gittertypen.
Zusammenfassend können wir folgendes feststellen: Die molekulare Struktur eines Festkörpers und seine räumliche Struktur aus Kristallgittern und die Anordnung polarisierter Teilchen in Flüssigkeiten und Gasen sind vollständig für seine physikalischen und chemischen Eigenschaften verantwortlich. Theoretisch sind die Eigenschaften von Verbindungen,Dipole enth alten, hängen von der Größe der Kräfte der intermolekularen Wechselwirkung ab. Je höher die Polarität der Moleküle und je kleiner der Radius der Atome, aus denen sie bestehen, desto stärker sind die zwischen ihnen auftretenden Orientierungskräfte. Im Gegenteil, je größer die Atome, aus denen das Molekül besteht, desto höher ist sein Dipolmoment und desto größer sind daher die Dispersionskräfte. Somit beeinflusst die Molekularstruktur eines Festkörpers auch die Wechselwirkungskräfte zwischen seinen Teilchen – Dipolen.
