Როგორ განვსაზღვრავთ კავშირის პოლარობას? თავდამსხმელი და შეცვლის პოლარობის

დღეს ვისწავლეთ, როგორ განვსაზღვროთ პოლარობის კავშირი და რატომ არის აუცილებელი. განვსაზღვროთ იმ რაოდენობის ფიზიკური მნიშვნელობა, რომელიც გათვალისწინებულია განსახილველად.

ქიმია და ფიზიკა

ერთხელ, ჩვენს გარშემო არსებული სამყაროს შესწავლისადმი ყველა დისციპლინა ერთიანობით იყო გაერთიანებული. ასტრონომები, ალქიმიკოსები და ბიოლოგები ფილოსოფოსი იყვნენ. მაგრამ ახლა მკაცრი დისტრიბუციაა მეცნიერების ნაწილში და დიდი უნივერსიტეტები იციან ზუსტად რა იცნობენ მათემატიკოსებს და რა ენებს ენათმეცნიერებს. თუმცა, ქიმიისა და ფიზიკის შემთხვევაში არ არსებობს მკაფიო საზღვარი. ხშირად ისინი ერთმანეთში შედიან ერთმანეთთან და ზოგჯერ ისინი პარალელურ კურსებს მიდიან. კერძოდ, კავშირის პოლარობა საკამათო ობიექტია. როგორ განვსაზღვროთ თუ არა ცოდნის ამ სფერო ფიზიკის ან ქიმიის უკავშირდება? ფორმალური მითითებით - მეორე მეცნიერებას: ახლა მოსწავლეები სწავლობენ ამ კონცეფციას, როგორც ქიმიის ნაწილს, მაგრამ ფიზიკის ცოდნის გარეშე მათ არ შეუძლიათ.

ატომის სტრუქტურა

იმისათვის, რომ გავიგოთ, თუ როგორ უნდა დადგინდეს პოლარობის კავშირი, ჩვენ ჯერ უნდა გავიხსენოთ, თუ როგორ ატომ აშენებს. მეცხრამეტე საუკუნის ბოლოს, ცნობილი იყო, რომ ნებისმიერი ატომი ზოგადად ნეიტრალურია, მაგრამ განსხვავებულ პირობებში სხვადასხვა ბრალდებაა. რაიერფოდმა დაადგინა, რომ ნებისმიერი ატომის ცენტრში არის მძიმე და პოზიტიურად დამუშავებული ბირთვი. ატომური ბირთვი ყოველთვის არის მთელი რიცხვი, რაც არის +1, +2 და ასე შემდეგ. ბირთვში ირგვლივ სინათლის ნეგატიურად მორგებული ელექტრონებია, რომელთა რიცხვი მკაცრად შეესაბამება ბირთვულ პასუხისმგებლობას. ანუ, თუ ბირთვზე პასუხისმგებელია +32, მის გარშემო უნდა იყოს ოცდათორმეტი ელექტრონი. ისინი ირგვლივ გარკვეულ პოზიციებს იკავებენ. თითოეული ელექტრონი "ბალიში" ბირთვის გარშემო ორბიტაზეა. მისი ფორმის, პოზიციის და მანძილის ბირთვს განისაზღვრება ოთხი კვანტური ნომრები.

რატომ დგას პოლარობა?

სხვა ნაწილაკებისაგან განსხვავებული ნეიტრალური ატომი (მაგალითად, ღრმა სივრცეში, გალაქტიკაში), ყველა ორბიტაცულია სიმეტრიული ცენტრის მიმართ. ზოგიერთი მათგანის საკმაოდ რთული ფორმის მიუხედავად, არც ერთ ორ ელექტრონის ორბიტაზე არ იკვეთება ერთ ატომში. მაგრამ თუ ვაკუუმში ცალმხრივად მიღებული ატომი ხვდება სხვა (მაგ., იგი შედის გაზის ღრუბელში), მაშინ მას სურს ურთიერთქმედება: ვალდებულების გარე ელექტრონების ორბიტალები მეზობელ ატომს გადააჭარბებს და მასთან შერწყმა. იქნება საერთო ელექტრონული ღრუბელი, ახალი ქიმიური ნაერთი და, აქედან გამომდინარე, პოლარობის ბონდის. როგორ განვსაზღვროთ რომელი ატომი მიიღებს მთელ ელექტრონული ღრუბლის დიდ ნაწილს, ჩვენ კიდევ გვეტყვით.

რა არის ქიმიური ობლიგაციები?

ურთიერთქმედების მოლეკულების ტიპის მიხედვით, განსხვავება მათი ბირთვების ბრალდებით და განვითარებადი მოზიდვის ძალაშია, არის შემდეგი სახის ქიმიური ობლიგაციები:

• ერთი ელექტრონული
• ლითონის;
• კოვალენტი;
• იონური;
• ვან დერ ვაალი;
• წყალბადის
• ორი ელექტრონული სამი ცენტრი.

იმისათვის, რომ ვკითხოთ, თუ როგორ უნდა განსაზღვროთ ობლიგაციების პოლარობის შემადგენლობა, უნდა იყოს კოვალენტი ან იონური (მაგალითად, NaCl მარილი). ზოგადად, ამ ორი ტიპის კავშირი განსხვავდება მხოლოდ იმაზე, თუ რამდენად ღრმავდება ელექტრონული ღრუბელი ერთი ატომისკენ. თუ კოვალენტური ობლიგაცია არ იქმნება ორი იდენტური ატომებით (მაგალითად, O ₂ ), მაშინ ის ყოველთვის ოდნავ პოლარიზებულია. იონური შემაკავშირებელ, ცვლა უფრო ძლიერია. ითვლება, რომ ionic bond იწვევს ფორმირების იონების, რადგან ერთი ატომი "იღებს" ელექტრონებს მეორე.

მაგრამ სინამდვილეში არ არის სრულად პოლარული ნაერთები: მხოლოდ ერთი იონი იზიდავს ზოგადად ელექტრონულ ღრუბელს. იმდენად ძლიერი, რომ დარჩენილი ნაწილის ბალანსი შეიძლება უგულვებელყოფილია. ასე რომ, ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ ნათელი გახდა, რომ კოვალენტური ობლიგაციების პოლარულობა შეიძლება განისაზღვროს და ionic bond- ს პოლარულობა აზრი არ აქვს. მიუხედავად იმისა, რომ ამ შემთხვევაში განსხვავება ამ ორ სახის კავშირს შორის არის დაახლოება, მოდელი და არა ნამდვილი ფიზიკური ფენომენი.

კავშირის პოლარობის განსაზღვრა

ვიმედოვნებთ, რომ მკითხველს უკვე მივხვდი, რომ ქიმიური ბონდის პოლარობა არის წონასწორობა, რომელიც წონასწორობისგან ზოგადი ელექტრონული ღრუბლის სივრცეში განაწილებაა. და წონასწორობის განაწილება არსებობს იზოლირებულ ატოში.

პოლარობის გაზომვის მეთოდები

როგორ განვსაზღვრავთ კავშირის პოლარობას? ეს შეკითხვა შორს არის პირდაპირ. დასაწყისისთვის უნდა ითქვას, რომ პოლარიზებული ატომის ელექტრონული ღრუბლის სიმეტრია განსხვავდება მსგავსი ნეიტრალურიდან, რენტგენის სპექტრიც შეიცვლება. ამრიგად, სპექტრიდან ხაზების გადაადგილება მოგცემთ ბონდის პოლარობის იდეას. და თუ გვინდა, რომ გავიგოთ, თუ როგორ უნდა განსაზღვროთ მონეტის პოლარობის მოლეკულა უფრო ზუსტად, თქვენ უნდა იცოდეთ არა მხოლოდ ემისიის ან შთანთქმის სპექტრი. საჭიროა გასარკვევად:

• ობლიგაციაში მონაწილე ატომების ზომები;
• მათი ბირთვების ბრალი;
• რა კავშირები შეიქმნა ატომში ამ გაჩენის დაწყებამდე;
• რა არის სტრუქტურის მთელი ნივთიერება;
• თუ სტრუქტურა კრისტალურია, რა ხარვეზები არსებობს და როგორ მოქმედებს მთელი ნივთიერება.

კავშირის პოლარობა აღნიშნულია შემდეგი სახით: 0.17+ ან 0.3- ზე. ნიშანდობლივია, რომ იმავე ტიპის ატომებს სხვადასხვა სახის ნივთიერებებთან დაკავშირებით კავშირის განსხვავებული პოლარობა ექნება. მაგალითად, Oxide BeO- ში ჟანგბადს აქვს 0.35 პოლარი, ხოლო MgO- ს აქვს 0.42 პოლარი.

ატომის პოლარობა

მკითხველს შეუძლია კითხვის ნიშნის ქვეშ დააყენოს ასეთი კითხვა: "როგორ განვსაზღვროთ ქიმიური ბონდის პოლარობა, თუ არსებობს ამდენი ფაქტორი?" პასუხი მარტივი და რთულია. პოლარობის რაოდენობრივი ზომები განისაზღვრება, როგორც ატომის ეფექტური ბრალდება. ეს მნიშვნელობა არის განსხვავება ელექტრონულ მუხლში, რომელიც მდებარეობს გარკვეულ რეგიონში და ბირთვის შესაბამისი რეგიონიდან. საერთო ჯამში, ეს მნიშვნელობა საკმარისად კარგად გვიჩვენებს ელექტრონული ღრუბლის ზოგიერთ ასიმეტრიას, რომელიც წარმოიქმნება ქიმიური ბონდის ჩამოყალიბებისას. სირთულე ისაა, რომ თითქმის შეუძლებელია ზუსტად განსაზღვროს ელექტრონის ადგილმდებარეობის ფართობი ზუსტად სწორედ ამ ობლიგაციამდე (განსაკუთრებით რთულ მოლეკულებში). ასე რომ, როგორც ქიმიური ობლიგაციების გამოყოფის შემთხვევაში იონური და კოვალენტურ ობლიგაციებში, მეცნიერები ახდენენ გამარტივებისა და მოდელების გამოყენებას. ამ შემთხვევაში, ფაქტორებისა და ფასეულობები, რომლებიც გავლენას ახდენენ შედეგზე, უმნიშვნელოა.

ნაერთის პოლარობის ფიზიკური მნიშვნელობა

რა არის ფიზიკური დამოკიდებულება პოლარობის კავშირი? მოდი განვიხილოთ ერთი მაგალითი. წყალბადის ატომის H შედის როგორც ჰიდროფლორული მჟავას (HF) და ჰიდროქლორიუმის მჟავას (HCl). მისი პოლარიზმი HF არის 0.40 +, HCl- ში 0.18+. ეს იმას ნიშნავს, რომ საერთო ელექტრონული ღრუბელი გაცილებით მეტია ფლუორნის მიმართ, ვიდრე ქლორის მიმართ. ეს იმას ნიშნავს, რომ ფტორინის ატომის ელექტრონულად მდგრადობა ბევრად უფრო ძლიერია, ვიდრე ქლორის ატომის ელექტრონგანუმი.

ატომის პოლარობა მოლეკულაში

მაგრამ გააზრებული მკითხველი გახსოვს, რომ უბრალო ნაერთების გარდა, რომელშიც ორი ატომი იმყოფება, უფრო კომპლექსურია. მაგალითად, ერთ გოგირდის მჟავას (H ₂ SO ₄ ) შექმნას, საჭიროა ორი წყალბადის ატომი, ერთი გოგირდოვანი და ოთხივე ჟანგბადი. შემდეგ კიდევ ერთი კითხვა იჩენს: როგორ უნდა განსაზღვროს მონეტის უდიდეს პოლარობა? დასაწყისისთვის, უნდა გვახსოვდეს, რომ რაიმე კავშირი აქვს რაღაც სტრუქტურას. ანუ, გოგირდის მჟავა არ არის დაგროვილი ყველა ატომების ერთ დიდ არეში, მაგრამ გარკვეული სტრუქტურა. გოგირდის ცენტრალური ატომი აკავშირებს ოთხი ჟანგბადის ატომს, რომელიც ქმნის ჯვართვის სიმბოლოს. ორ საპირისპირო მხარეს, ჟანგბადის ატომები გაერთიანება გოგირდის მეშვეობით ორმაგი ლოდებით. მეორე მხარეს, ჟანგბადის ატომები გოგირდის ერთერთ ობლიგაციებთან ერთვის და მეორე მხარეს "ჩატარებული" წყალბადის მიერ. ამდენად, გოგირდის მჟავას მოლეკულაში არსებობს შემდეგი ბმულები:

• OH;
• SO;
• S = O.

რა განსაზღვრავს დირექტორია ამ პლანეტას თითოეული ამ ბმულები, ერთი შეგიძლიათ იპოვოთ უდიდესი. თუმცა, უნდა აღინიშნოს, რომ თუ გრძელი ჯაჭვის ატომის ბოლოს ძლიერი ელექტრონგური ელემენტია, მას შეუძლია "გაიყვანოს" მეზობელ ობლიგაციების ელექტრონულ ღრუბლებზე, გაზარდოს მათი პოლარობა. სტრუქტურას უფრო რთული, ვიდრე ჯაჭვი, სხვა ეფექტი საკმაოდ შესაძლებელია.

რატომ არის პოლარობის პოლარობის ბონდისგან განსხვავებული მოლეკულა?

როგორ განვსაზღვროთ პოლარობის კავშირი, ჩვენ განუცხადა. რა არის ფიზიკური კონცეფცია კონცეფცია, ჩვენ გამოვლენილია. მაგრამ ეს სიტყვები ასევე გვხვდება სხვა ფრაზებში, რომლებიც დაკავშირებულია ქიმიის ამ მონაკვეთთან. ალბათ, მკითხველებს აინტერესებთ, როგორ ხდებიან ქიმიური ობლიგაციები და პოლარობის მოლეკულების ურთიერთქმედება. ჩვენ ვუპასუხებთ: ეს კონცეფციები ერთმანეთს ერთმანეთს ავსებენ და ცალკე შეუძლებელია. ეს ჩვენ ვაჩვენებთ წყლის კლასიკურ მაგალითს.

მოლეკულაში H ₂ O, ორი იდენტური HO ობლიგაციები. მათ შორის კუთხე 104,45 გრადუსი. ასე რომ, წყლის მოლეკულის სტრუქტურა ჰიდროსთან ერთად ორსულიანი მოდულის მსგავსია. ჟანგბადი უფრო ელექტრონგანტური ატომია, იგი ორი წყალბადის ელექტრონულ ღრუბლებს ამახვილებს. ამრიგად, ზოგადი ელექტრონერნეტატით, ჩანგლის კბილები ოდნავ უფრო დადებითია და მიწა ოდნავ უფრო უარყოფითია. გამარტივება იწვევს იმ ფაქტს, რომ წყლის მოლეკულა აქვს ბოძები. ეს ეწოდება მოლეკულის პოლარობას. ამიტომ, წყალი არის ასეთი გამხსნელი, ეს განსხვავება ბრალდებებს საშუალებას აძლევს მოლეკულები ოდნავ გაიტანონ სხვა ნივთიერებების ელექტრონულ ღრუბლებზე, კრისტალების მოლეკულებს და მოლეკულებს ატომებიან.

იმის გაგება, თუ რატომ არის პოლარობა არარსებობის შემთხვევაში, უნდა ახსოვდეს: მნიშვნელოვანია არა მარტო ქიმიური ფორმულა, არამედ მოლეკულის სტრუქტურა, მასში წარმოქმნილი ობლიგაციების ტიპები და სახეები, განსხვავება მასში შეყვანილი ატომების ელექტრონულად.

გამოწვეული ან იძულებითი პოლარი

გარდა ამისა, საკუთარი პოლარობის, არსებობს ასევე გამოწვეული ან გამოწვეული ფაქტორები გარედან. თუ გარე ელექტრომაგნიტური ველი მოქმედებს მოლეკულაზე, რაც უფრო მნიშვნელოვანია მოლეკულის შიგნით არსებულ ძალებზე, მაშინ მას შეუძლია შეცვალოს ელექტრონული ღრუბლების კონფიგურაცია. ანუ, თუ ჟანგბადის მოლეკულა იწყება წყალბადის ღრუბლებზე H ₂ O- ში, და გარე ველი თანაბრად არის მიმართული ამ მოქმედებით, პოლარიზაცია გაძლიერდება. თუ ველი, როგორც ჟანგბადის ჩარევას, კავშირი პოლარობის ოდნავ მცირდება. უნდა აღინიშნოს, რომ ის ძალიან დიდ ძალისხმევას მოითხოვს, რათა მოახდინოს მოლეკულების პოლარობის გავლენა და უფრო მეტიც - ქიმიური ბონდის პოლარობის გავლენა. ეს ეფექტი მიღწეულია მხოლოდ ლაბორატორიებში და სივრცეში. ჩვეულებრივი მიკროტალღური ღუმელი მხოლოდ ამცირებს წყლისა და ცხიმის ატომების ვიბრაციის ამპლიტუდას. მაგრამ ეს არანაირ გავლენას არ ახდენს კავშირი პოლარობის კავშირში.

რომელი საქმეა პოლარობის მიმართულება

ტერმინთან დაკავშირებით, რომ ჩვენ განვიხილავთ, არ შეგვიძლია ვერ აღვნიშნოთ, რა არის პირდაპირი და საპირისპირო პოლარობა. თუ ჩვენ ვსაუბრობთ მოლეკულების შესახებ, მაშინ პოლარულობას აქვს პლუს ნიშანი ან მინუს ნიშანი. ეს იმას ნიშნავს, რომ ატომი აძლევს მის ელექტრონულ ღრუბელს და, შესაბამისად, ცოტა უფრო დადებითი ხდება, ან პირიქით, თავისთავად ღრუბელი გამოდის და უარყოფს ბრალს. და პოლარიზმის მიმართულება აზრიან მხოლოდ მაშინ, როდესაც პასუხისმგებელი მოძრაობს, ანუ, მიმდინარე დინების დროს დირიჟორი. როგორც ცნობილია, ელექტრონები გადაადგილდებიან მათი წყაროდან (უარყოფითად დამუხტული) მოზიდვის ადგილას (დადებითად იხდიან). აღსანიშნავია ისიც, რომ არსებობს თეორია, რომლის მიხედვითაც ელექტრონები რეალურად გადაადგილდებიან საპირისპირო მიმართულებით: დადებითი წყაროდან უარყოფითად. მაგრამ ზოგადად, მნიშვნელობა არ აქვს, მათი მოძრაობის ფაქტი მნიშვნელოვანია. ასე რომ, ზოგიერთ პროცესში მაგალითად, ლითონის ნაწილის შედუღებისას მნიშვნელოვანია, სადაც ზუსტად რომელი ბოძები ერთვის. აქედან გამომდინარე, მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ, თუ როგორ უკავშირდება პოლარობა პირდაპირ ან საპირისპირო მიმართულებას. ზოგიერთ ტექნიკით, საყოფაცხოვრებო ტექნიკაც კი, ეს ასევე მნიშვნელოვანია.