مقاله شيمي و پيوندها

 nx دارای 31 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است فایل ورد nx  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد. این پروژه توسط مرکز nx2 آماده و تنظیم شده است توجه : در صورت  مشاهده  بهم ريختگي احتمالي در متون زير ،دليل ان کپي کردن اين مطالب از داخل فایل ورد مي باشد و در فايل اصلي nx،به هيچ وجه بهم ريختگي وجود ندارد بخشی از متن nx : شیمی و پیوندها پیوند كووالانسیپیوند یونی حاصل از تركیب یك فلز و نا فلز می‌باشد. مواد زیادی وجود دارند كه دارای پیوندهای یونی نیستند. پیوند یونی در عناصری كه تمام اتم‌های آنها یكسانند، نمی‌تواند تشكیل شود برای مثال یك اتم هیدروژن نمی‌تواند الكترون را به اتم‌ هیدروژن دیگر كه الكترود نگاتیوی كاملاَ یكسان دارد منتقل كند. علاوه بر آن، خواص بسیاری از تركیبات نشان می‌دهد كه این تركیبات از یون تشكیل نشده‌اند. این واقعیت كه آب در دمای اتاق مایع است، نشان می‌دهد كه این تركیب یونی نیست. این مسأله با خاصیت دیگری از آب تأیید می‌شود. آب، برخلاف همه تركیبات یونی در حالت مایع و خالص رسانای الكتریسیته نیست. نوع پیوندی كه در هیدروژن، آب،( و بسیاری از مواد دیگر) وجود دارد پیوند كووالانسی یا پیوند جفت- الكترون نامیده می‌شود. این پیوند از اشتراك یك جفت الكترون میان دو اتم بوجود می‌آید. این الكترونها در بیرونی‌ترین سطح اصلی انرژی قرار دارند و الكترونهای والانس نامیده می‌شود. بطور كلی تشكیل یك پیوند كووالانسی را می‌توانیم به صورت زیر نشان دهیم. M.N نمایشگر دو اتم هستند. نقطه‌ها نماینده الكترونهای والانس هستند. دو نقطه میان دو اتم در محصولها نماینده الكترونهای به اشتراك گذاشته شده هستند. همچنین، نشان دهنده پیوند كووالانسی هستند كه اتم‌ها را به یكدیگر متصل نگاه می‌دارد. معمولاَ پیوند كووالانسی را بجای یك جفت با یك با خط مستقیم نشان می‌دهند. بنابراین می‌توانیم بنویسیم: خط تیره میان دو اتم نشان دهنده یك جفت الكترون اشتراكی است.چون تشكیل یك پیوند كووالانسی شامل به اشتراك گذاشتن الكترونهاست، بنابراین، این پیوند وقتی تشكیل می‌شود كه دو اتم دارای الكترونگاتیوهای یكسان باشند. عملاَ وقتی دو اتم، غیر فلز باشند، این پیوند بوجود می‌آید. همه عناصر غیر فلزی با خود و با سایر نافلزها( غیر فلزها) پیوند كووالانسی تشكیل می‌دهند. از اینرو پیوند كووالانسی را در عناصر زیر می‌یابیم:– در گروه 7 جدول تناوبی( همچنین هیدروژن) – در گروه 6 – نیتروژن و فسفر در گرو 5– كربن و سیلسیم در گروه 4– بعلاوه تركیبات حاصل از این عناصر با یكدیگر، پیوند كووالانسی دارند.همه مولكولها، خواه بصورت عنصر یاتركیب، با پیوند كووالانسی به یكدیگر متصلند.   تشكیل و خواص مواد مولكولی:روند تركیب اتمهای مجزا و تشكیل مولكول همیشه گرماده است. برای مثال در نظر بگیرید كه هنگام نزدیك شدن دو اتم هیدروژن چه اتفاقی می‌افتد. برای هر مول تولید شده Kcal 104 انرژی آزاد می‌شود. در این معادله نشان می‌دهد كه پیوند كووالانسی نگهدارنده مولكول بسیار قوی است. درواقع به عنوان یك قاعده كلی می‌توان گفت كه قدرت پیوند كووالانسی در حدود قدرت پیوندهای یونی است. همپوشانی اربیتالاین مطلب كه اشتراك یك جفت الكترون میان دو اتم باعث تشكیل یك مولكول پایدار می‌شود مطلبی روشن نیست، در یكی از روشهای ارائه پیوند كووالانسی اثر تشكیل پیوند را برروی ابر الكترونی اطراف هسته یك اتم بررسی می‌كنند. اتم H در اربیتال S دارای یك الكترون است. با نزدیك شدن دو اتم هیدروژن به یكدیگر اربیتالهای 1s اتم‌های هیدروژن هم‌پوشانی می‌كنند( شكل 1-1). و در این حالت دو الكترون توسط دو هسته جذب می‌شود و بیشتر درمیان دو هسته قرار می‌گیرند تا در دو انتهای مولكول در این شرایط نیروهای جاذبه میان ذرات با بار مخالف ( الكترون – پروتون) بر نیروهای دیگر غلبه می‌كنند. این نیروها از نیروهای دافعه میان ذرات با بار یكسان( الكترون – الكترون و پروتون- پروتون) قویتر است. در نتیجه، مولكول تا حدود پایدار است. این مدل پیوند كووالانسی از مواد مولكولی آشنا» توضیح می‌دهد«.براساس این مدل برای تشكیل یك پیوند كووالانسی هر دو اتم شركت كننده باید یك اربیتال نیمه پر داشته باشند. در صورت درستی این مسأله دو اربیتال( از هر اتم یك اربیتال) همپوشانی می‌كنند و یك پیوند جفت الكترونی پایدار تشكیل می‌دهند. همانطور كه دیده شد این همپوشانی هنگامی روی می‌دهد كه دو اتم هیدروژن كه هر یك دارای اربیتال نیم پر S‌1هستند به یكدیگر نزدیك شوند. H H H + H مولكول H2 هیدروژن هیدروژن محصول عمل، مولكول است كه اتم‌های آن با یك پیوند جفت الكترونی به هم متصل شده‌اند. در مقابل اتم هلیم را با آرایش در نظر بگیرید چون اربیتال‌ در این اتم با دو الكترون پر شده است همپوشانی نمی‌تواند صورت بگیرد.هیچ واكنشی روی نمی‌دهد میان اتم‌های He پیوندی تشكیل نمی‌شود مولكول 2 He شناخته نشده است. پیوندهای ساده دو گانه و سه گانهپیوندی كه شامل یك جفت الكترون باشد پیوند ساده نامیده می‌شود. امكان دارد كه دو اتم بیش از یك جفت الكترون به اشتراك بگذارند اگر اتم‌ها دو جفت الكترون به اشتراك بگذارند میگوئیم كه بین اتم‌ها پیوند دو گانه برقرار شده است اگر سه جفت الكترون به اشتراك گذاشته شود یك پیوند سه گانه بوجود می‌آید پیوندهای دو گانه و سه گانه مانند پیوندهای ساده با خطوطی كه نمایانگر جفتهای الكترونی هستند نشان داده می‌شوند خواهیم داشت: پیوند سادهA-A پیوند دو گانه A=A پیوند سه گانه A A پیوندهای دو گانه یا سه گانه فقط میان چند نوع اتم تشكیل می‌شود كه معمول‌ترین آنها N,O,C است.برای نشان دادن اختلاف میان پیوندهای ساده دو گانه و سه گانه سه هیدروكربن را كه در هر یك دو اتم كربن وجود دارد در نظر بگیرید. فرمول مولكولی این سه هیدروكربن متفاوت است. این مولكولها دارای خواص فیزیكی و شیمیایی بسیار گوناگوی هستند. در اتان میان اتمهای كربن یك پیوند ساده وجود دارد در اتیلن دو اتم كربن با یك پیوند دو گانه بهم متصل شده‌اند سرانجام در استیلن میان دو اتم كربن یك پیوند سه گانه وجود دارد ساختمان این مولكولها عبارت است از: استیلن اتیلن اتان خواص مواد مولكولی مواد مولكولی باتركیبات یونی تفاوتهای بسیاری دارند دو اختلاف میان آنها از اهمیت خاصی برخوردار است.1) نقطه ذوب و جوش مواد مولكولی به عنوان یك گروه از تركیبات یونی كمتر است. بطور نمونه مواد مولكولی در دمای اتاق و فشار اتمسفر بصورت گاز، مایع، یا جامداتی با نقطه ذوب پائین هستند. این خاصیت بازتابی از این واقعیت است كه برای ذوب كردن یا بجوش آوردن یك ماده مولكولی نیازی به شكستن پیوندهای شیمیایی نیست. آنچه كه ما باید انجام دهیم، این است كه مولكولها را از یكدیگر جا سازیم و برای اینكار انرژی نسبتاَ كمی لازم است. از طرف دیگر در تركیبات یونی پیوندهای شیمیایی میان یونهای با بار مخالف باید شكسته شود.( شكل 1-2)2) مواد مولكولی در حالت خالص رسانای جریان الكتریسیته نیستند. زیرا از مولكولهای بدون بار تشكیل شده‌اند. برای مثال آب خالص كه از مولكولهای‌ خنثی تشكیل شده است رسانا نیست. بلور یونی بلور ملكولی در یك بلور مولكولی میان مولكولها، پیوندهای قوی وجود ندارد، بنابراین بلور بآسانی ذوب یا حتی تبخیر می‌شود در یك بلور یونی همه یونها با پیوندهای یونی به یكدیگر متصلند بلور بآسانی ذوب نمی‌شود و بخار كردن آن بسیار مشكل است. ساختمان‌های لوویس، قاعده هشتایییونهای حاصل از اتم‌های غیر فلز دارای ساختمان گاز نجیب هستند برای مثال اتم هیدروژن با بدست آوردن یك الكترون یون تشكیل می‌دهد. آرایش الكترونی یون هیدرید، مانند هلیم، ، است. در سال 1916، شیمیدانی امریكایی بنام جی. ان. لوویس خاطر نشان ساخت كه اتم‌های غیر فلز به روشی كاملاَ متفاوت می‌توانند به ساختمان گاز نجیب برسند. این كاز با به اشتراك گذاشتن الكترونها با سایر اتم‌ها انجام می‌شود. دوباره اتم هیدروژن را در نظر بگیرید. این اتم باتشكیل یك پیوند جفت الكترونی با اتم دیگر دومین الكترون اشتراكی را از اتم دیگر بدست می‌آورد این الكترون وارد اربیتالS 1 می‌شود، بنابراین اتم هیدروژن در مولكولهایی مانند و یا HF ، دارای آرایش الكترونی هلیم، ، می‌شود. بنابراین در خواهیم داشت: H : H هر اتم با دو الكترون احاطه شده است.این اندیشه كه اتم‌های غیر فلزی با تشكیل پیوند كووالانسی به آرایش گاز نجیب می‌رسند، اندیشه‌ای بسیار مفید است. به یك معنا این مطلب به توجیه پایداری پیوند كووالانسی در بسیاری از مولكولهای ساده، كمك می‌كند. همچنین در پیش‌بینی فرمول مواد مولكولی مفید واقع می‌شود. سرانجام، این اندیشه باعث می‌شود تا آرایش هندسی و قطبیت مولكولها را به هم مرتبط سازیم لوویس برای توجیه چگونگی تشكیل پیوند كووالانسی و بدست آوردن آرایش الكترونی گاز نجیب، طرحی ارائه داده كه امروزه از آن استفاده می‌كنیم. این طرح شامل شكلهایی است كه به ساختمانهای لویس معروف شده است. ساختمانهای لوویس برای اتم‌هاساختمان لوویس برای یك اتم نموداری است كه تعداد الكترونهای والانس آن را نشان می‌دهد. بخاطر داشته باشید كه الكترونهای والانس، الكترونهای بیرونی‌ترین سطح انرژی هستند.در ساختمان لوویس یك اتم الكترونهای والانس را به صورت نقطه‌هایی در اطراف نشانه آن اتم نشان می‌دهند. تعداد نقطه‌ها با تعداد الكترونهای والانس برابر است. برای مثال اتم هیدورژن را در نظر بگیرید. آرایش الكترونی اتم هیدروژن به صورت است. ساختمان لوویس اتم هیدورژن به صورت ساده زیر است: H. 1) در ساختمان لوویس، نقطه الكترونهای والانس نشان داده می‌شوند برای عناصر این تناوب فقط دو الكترون در سطح n=1 وجود دارد. الكترونهای S 1 داخلی نشان داده نشده‌اند.2) در ساختمان لوویس، بین الكترونهای P,S تفاوتی وجود ندارد. به عبارت دیگر تعداد الكترونهای والانس مجموع الكترونهای P,S در لایه بیرونی است.3) الكترونها در چهار موضع در اطراف نشانه هر اتم( بالا، پائین، چپ و راست) قرار داده شده‌اند. این الكترونها، مگر در صورت لزوم به صورت جفت نشان داده نشده‌اند اولین جفت شدن الكترونها در مورد اتم N صورت می‌گیرد( 5 الكترون). تعداد الكترون والانس با شماره گروه در جدول تناوبی برابر است در اولین تناوب هیدروژن دارای یك الكترون والانس و هلیم دارای دو الكترون والانس است. نوشتن ساختمانهای لوویس برای مولكولهابرای نوشتن یك ساختمان لوویس معقول برای یك مولكول از روند ساده‌ای پیروی می‌كنیم. ابتدا از الكترونهای والانس اتم‌ها شروع می‌كنید، این الكترونها در مولكول یا برای تشكیل پیوند به اشتراك گذاشته می‌شوند یا به صورت غیراشتراكی باقی می‌مانند.هدف شما در توزیع الكترونهای والانس این است كه هر اتم به ساختمان گاز نجیب برسدیعنی:1) اتم‌های H باید با 2 الكترون والانس احاطه شده باشند.2) همه اتم‌های غیرفلزی دیگر باید با 8 الكترون والانس احاطه شده باشند.در مورد احتمالاَ می‌توانید بدون زحمت به ساختمانهایی كه نشان دادیم دست یابید، ولی بهتر است ازروشی منطقی و مرحله به مرحله كه در مورد مقام مولكول‌ها بكار می‌رود استفاده می‌كنیم. اگر تعداد اتم‌های شركت كننده در مولكول زیاد باشند این روش كار كه شامل مراحل زیر است ضرورت پیدا می‌كند.01 تعداد الكترونهای والانس در دسترس را بشمارید برای این كار الكترونهایی را كه بوسیله هر اتم در اختیار گذاشته می‌شود جمع كنید بخاطر داشته باشید كه:– یك اتم H دارای 1 الكترون والانس است. – یك اتم از گروه 4،(…,Si,C ) دارای 4 الكترون والانس است.– یك اتم از كروه 5 ،(…,P,N ) دارای 5 الكترون والانس است.– یك اتم از گروه 6(…,S,O ) دارای 6 الكترون والانس است.– یك اتم از گروه 7 (…,CL,F ) دارای 7 الكترون والانس است.2 »اسكلت ساختمانی « مولكولی را كه در آن اتم‌ها با پیوند ساده به یكدیگر متصل شده‌اند رسم كنید. اسكلت ساختمانی مولكول عبارت است از: اسكلت ساختمانی مولكولXY بصورت زیر است: X-Y در مورد مولكولهای پیچیده‌تر بیش از یك اسكلت ساختمانی امكان‌پذیر است. بنابراین برای مولكول می‌توانیم بنویسیم:X-Y-Y یاY-X-Y در اینجا با استفاده از شواهد تجربی می‌توان در مورد آرایش صحیح اتم‌ها تصمیم گرفت.3 برای هر پیوند ساده در اسكلت ساختمانی از تعداد كل الكترونهای والانس محاسبه شده در (1) دو الكترون كم كنید. این كار تعداد الكترونهای باقیمانده برای توزیع را نشان می‌دهد.4 الكترونهای والانس باقیمانده را كه در قسمت(3) بدست آمده است، بصورت جفت الكترونهای غیراشتراكی در اطراف اتم‌های مختلف توزیع كنید. سعی كنید این‌‌كار را بنحونی انجام دهید كه در اطراف هر اتم 8 الكترون داشته باشید( بجزء هیدروژن كه باید 2 الكترون داشته باشد). ساختمان‌های لوویس شامل پیوندهای چندگانهگاهی اوقات، وقتی در نوشتن ساختمان لوویس كه به آخرین مرحله می‌رسید پی می‌برید كه الكترونهای اطراف هسته، كمتر ازمقداری است كه باید باشد یعنی تعداد الكترونهای والانس باقی‌مانده كمتر از تعداد مورد نیاز برای اینكه هر اتم ره حالت هشتایی برسد می‌باشد در این موارد باید در مورد تعداد الكترونهای والانس صرفه‌جوئی كنید. برای اینكار، باید ابتدا از یك تعداد بیشتری جفت الكترونی استفاده كنید تا یك پیوند اضافی تشكیل شود. به این ترتیب الكترونها» وظیفه دو گانه‌ای« انجام می‌دهند. این الكترونها، هم در تشكل پیوند شركت كرده‌اند و هم در هشت‌تایی هر یك از اتم‌های پیوند شده بحساب می‌آیند. قواعدی كه در این قسمت بكار می‌روند، ساده هستند: 1) با تشكیل یك پیوند دو گانه در مصرف 2 الكترون» صرفه‌جویی« می‌شود.2) با تشكیل یك پیوند سه‌گانه در مصرف 4 الكترون» صرفه‌جویی« می‌شود.برای نشان دادن نحوه عمل مولكول را در نظر بگیرید چون هم گوگرد و هم اكسیژن در گروه 6 هستند. 18=(6)2+6 =تعداد الكترونهای والانسهر دو اتم اكسیژن به اتم گوگرد مركزی متصل شده‌اند: S O O چون در این اسكلت ساختمانی از 2 جفت الكترون والانس استفاده می‌شود :14= 4-18 = تعداد الكترونهای والانس با قیمانده این تعداد الكترونهای والانس برای رساندن هر یك از اتم‌ها به آرایش گاز نجیب كافی نیست بهترین كار استفاده از این 14 الكترون است تا ساختمانی مانند ساختمان زیر بدست آید : : : در این ساختمان تنها 6 الكترون والانس در اطراف اتم گوگرد باقی می‌ماندكه موقعیتی نامناسب است. برای از بین بردن كمبود الكترونی محل یكی از جفت الكترونهای غیر اشتراكی موجود برروی اتم اكسیژن قرارمی‌دهیم تا یك پیوند دو گانه بوجود آید.در این حالت در اطراف هر اتم 8 الكترون والانس وجود دارد. * استثناء در مورد قاعده هشت‌تائی گرچه قاعده هشت‌تائی بسیار مفید است، ولی مولكولهایی وجود دارند كه از این قاعده پیروی نمی‌كنند مولكول NO یك مورد نسبتاَ آشكار است با شمردن تعداد الكترونهای والانس پی می‌بریم كه: 11= 6+5 با تعداد الكتورنهای والانس فرد، یعنی 11 نمی‌توانیم ساختمانی بدست آوریم كه در اطراف هر اتم تعداد الكترونها جفت یعنی 8 باشد. بهترین كار این است كه ساختمان لوویس را به صورت زیر می‌نویسیم: كه بطور آشكار از قاعده هشتایی پیروی نمی‌كند.بیشتر مولكولهای تشكیل شده از بریلیم در گروه 2 و بور در گروه 3 از قاعده هشتایی »‌تخطی می‌كنند« غالباَ اتم Be به جای 4 جفت الكترون ، با 2 جفت الكترون احاطه می‌شود برای مثال در مولكول این مورد را می‌توان مشاهده كرد. در در اطراف اتم بور فقط سه جفت الكترون وجود دارد: B در مقابل در تعدادی از مولكولها بیش از 4 جفت الكترون در اطراف اتم مركزی وجود دارد در 5pcl اتم فسفر در مركز مولكول با 5 اتم cl پیوند دارای كه باعث می‌شود در اطراف اتم فسفر 5 جفت الكترون قرار گیرد. در اتم گوگرد جمعاَ 6 پیوند یعنی با هر اتم فلوئور یك پیوند تشكیل می‌دهد یعنی در اطراف اتم گوگرد 6 جفت الكترون یا 12 الكترون وجود دارد. ادامه خواندن مقاله شيمي و پيوندها

نوشته مقاله شيمي و پيوندها اولین بار در دانلود رایگان پدیدار شد.