Тема 1.6. Міжмолекулярна взаємодія. Типи кристалічних ґраток

План

1. Міжмолекулярна взаємодія.*
2. Вплив типу кристалічної ґратки на властивості речовин.**

1. Коли речовина перебуває в газоподібному стані, то частинки, що її утворюють, хаотично рухаються і при цьому переважну частину часу перебувають на великих відстанях одна від одної. Внаслідок цього сили взаємодії між ними дуже малі.

Коли речовина перебуває в конденсованому стані – рідкому чи твердому, відстані між частинками речовини малі і сили взаємодії між ними великі. Ці сили мають електричну природу. Але залежно від того, що являють собою частинки – чи вони є атоми металічного або неметалічного елемента, йони або молекули – ці сили істотно відмінні.

Якщо речовина побудована з атомів, але не є металом, то її атоми звичайно пов’язані один з одним ковалентним зв’язком. Якщо речовина має йонну будову, то йони, що її утворюють, утримуються один біля одного силами електростатичного притягання.

Для речовин з молекулярною структурою властива міжмолекулярна взаємодія.

Сили міжмолекулярної взаємодії (сили Ван-дер-Ваальса) слабші від ковалентних сил, але проявляються на більших відстанях. В їх основі лежить електростатична взаємодія диполів.

1) якщо речовина складається з полярних молекул (вода), то в конденсованому стані молекули орієнтуються одна відносно одної своїми різнойменно зарядженими кінцями, внаслідок чого спостерігається взаємне притягання їх (орієнтаційна взаємодія)

2) у речовин, що складаються з неполярних, але здатних до поляризації молекул (СО₂) спостерігається виникнення наведених або індукованих диполів. Причина їх виникнення звичайно полягає в тому, що кожний атом створює поблизу себе електричне поле, яке викликає поляризуючи дію на найближчий атом сусідньої молекули. Молекула поляризується, і утворений індукований диполь, в свою чергу поляризує сусідні молекули. Внаслідок цього молекули притягуються одна до одної.

3) дисперсійна взаємодія: миттєві диполі виникають у твердих тілах і рідинах узгоджено, причому кінці сусідніх молекул виявляються зарядженими електрикою протилежного знака, що приводить до їх притягання.

2. Кристалічні гратки – розташування йонів, молекул, атомів у певному просторовому порядку.

Табл. Залежність властивостей від типу кристалічної гратки.

	Молекулярна	Атомна	Йонна
Складові частки	молекули	атоми	йони
Тип зв’язку між частинками	міжмолекулярна взаємодія	ковалентний	йонний
Міцність	не досить тверді	тверді	тверді, ламкі
температури плавлення і кипіння	низькі	високі	високі
електропровідність	діелектрики	діелектрики або напівпровідники	діелектрики; у водних розчинах або розплавах - провідники
Розчинність у воді	розчинні (з полярним типом звязку) і нерозчинні ( з неполярним типом зв’язку )	нерозчинні	розчинні
Приклади	вода, амоніак, сухий лід, сірка, йод (тв), фосфор, більшість орг. речовин	алмаз, графіт	більшість солей, оксидів і основ

Контрольні запитання:

1. Охарактеризуйте сили Ван дер Ваальса.
2. Що називається кристалічною ґраткою? Назвіть типи кристалічних ґраток.
3. Якими властивостями володіють речовини: вода, срібло, вуглекислий газ, графіт, кухонна сіль?
4. Як розчиняються у воді речовини з різним типом кристалічної гратки?

Література:

1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1979. - Гл. V, §§ 48-51 с. 157-163.
2. Хомченко Г.П. Химия. – М.: Высшая школа, 1981. – Ч. І, Гл. 3, §§ 25-26, с. 34-36.

РОЗДІЛ 2. ЗАГАЛЬНІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ХІМІЧНИХ ПРОЦЕСІВ.

Тема 2.1. Реакції іонного обміну

План

1. Поняття про реакції іонного обміну.*
2. Умови перебігу реакцій іонного обміну:

2.1. Реакції з виділенням газу.*

2.2. Реакції з випаденням осаду.*

2.3. Реакції з утворенням слабкого електроліту*

1. Оскільки електроліти в розчинах розпадаються на йони, то і реакції електролітів повинні відбуватися між йонами.

Реакції йонного обміну – це реакції обміну в розчині за участю йонів.

Приклад: реакції між розчинами FeCl₃ i KOH; Pb(NO₃)₂ i H₂SO₄

Для реакцій йонного обміну складають 3 рівняння реакцій: молекулярне, повне йонне і скорочене йонне.

Приклад:

1) записати рівняння реакції в молекулярному вигляді: FeCl₃ + 3NaOH → Fe(OH)₃↓ + 3NaCl

2) переписати це рівняння, зобразивши речовини, що добре дисоціюють, у вигляді йонів, а ті, що виходять зі сфери реакції, - у вигляді молекул:

Fe³⁺ + 3Cl^- + 3Na⁺ +3OH^- → Fe(OH)₃↓ + 3Na⁺ +3Cl^-

Це йонне рівняння реакції.

3) виключити з обох частин йонного рівняння однакові іони, тобто іони, які не беруть участі в реакції (вони підкреслені): Fe³⁺ + 3Cl^- + 3Na⁺ +3OH^- → Fe(OH)₃↓ + 3Na⁺ +3Cl^-

4) записати рівняння в скороченому вигляді: Fe³⁺ +3OH^- → Fe(OH)₃↓

2. Умови, за яких реакції йонного обміну від буваються в одному напрямку:

1) виділення газу;

2) випадення осаду;

3) утворення слабкого електроліту

2.1. Реакції з виділенням газу

Приклад:

K₂CO₃ + H₂SO₄ → K₂SO₄ + CO₂↑ + H₂O

2K⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + SO₄^2- → 2K⁺ + SO₄^2- + CO₂↑ + H₂O

CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O

2.2. Реакції з утворенням осаду

Приклад:

BaCl₂ + H₂SO₄ → BaSO₄↓ + 2HCl

Ba²⁺ + 2Cl^- + 2H⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓ + 2H⁺ + 2Cl^-

Ba²⁺ + SO₄^2- → BaSO₄↓

2.3. Реакції з утворенням слабкого електроліту (води)

Приклад:

2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄↓ + 2H₂O

2Na⁺ + 2OH^- + 2H⁺ + SO₄^2- → 2Na⁺+ SO₄^2- + 2H₂O

OH^- + H⁺ → H₂O

Контрольні запитання:

1. Які реакції називаються реакціями йонного обміну?
2. Умови проходження реакцій йонного обміну до кінця.
3. Скласти рівняння йонного обміну в трьох формах між речовинами:

а) натрій силікат та хлоридна кислота;

б) натрій карбонатом та нітратною кислотою;

в) калій гідроксидом та сульфітною кислотою.

Література:

1. Глинка Н.Л. Общая химия: Учебное пособие для вузов. – Л.: Химия, 1979. - Гл. VІІІ, § 88 с. 246-249.
2. Хомченко Г.П. Химия. – М.: Высшая школа, 1981. – Ч. І, Гл. 5, §44, 14, с. 52-53.