Аналогично, в BF ₃ (тригонально-планарный) эффект связи B-F отменяется суммой двух других связей B-F (см. Видео).Следовательно, тригональная плоская молекула (BF ₃ ) неполярна, поскольку полярности связей компенсируют друг друга, но тригонально-пирамидальная молекула (NH ₃ ) полярна.

Некоторые другие молекулы показаны на рисунке ниже. Обратите внимание, что тетраэдрическая молекула, такая как CCl ₄ , является неполярной . Однако, если периферийные атомы не обладают одинаковой электроотрицательностью, полярности связи не отменяются, и молекула становится полярной , как в CH ₃ Cl.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Молекулы с полярными связями. Дипольные моменты индивидуальных связей обозначены красным. Из-за различной трехмерной геометрии некоторые молекулы с полярными связями имеют суммарный дипольный момент (HCl, CH ₂ O, NH ₃ и CHCl ₃ ), обозначенный синим цветом, в то время как другие нет, потому что диполи связи аннулируются из-за симметрии (BCl ₃ и CCl ₄ ).

Физические свойства молекулярных соединений

Физическое состояние и свойства конкретного соединения в значительной степени зависят от типа химической связи, которую оно демонстрирует. Молекулярные соединения , иногда называемые ковалентными соединениями, проявляют широкий спектр физических свойств из-за различных типов межмолекулярных взаимодействий, таких как различные виды полярных взаимодействий. Точки плавления и кипения молекулярных соединений обычно довольно низкие по сравнению с таковыми ионных соединений .Это связано с тем, что энергия, необходимая для разрушения межмолекулярных сил (обсуждаемых в разделе 8.1) между молекулами, намного меньше энергии, необходимой для разрыва ионных связей в кристаллическом ионном соединении. Поскольку молекулярные соединения состоят из нейтральных молекул, их электропроводность, как правило, довольно низкая, как в твердом, так и в жидком состоянии. Ионные соединения не проводят электричество в твердом состоянии из-за их жесткой структуры, но хорошо проводят в расплаве или растворении в растворе.Растворимость молекулярных соединений в воде варьируется и зависит в первую очередь от типа задействованных межмолекулярных сил. Вещества, которые проявляют водородные связи или диполь-дипольные силы, обычно растворимы в воде, тогда как вещества, которые проявляют только силы лондонской дисперсии, обычно нерастворимы. Большинство, но не все ионные соединения хорошо растворяются в воде. В таблице ниже приведены некоторые различия между ионными и молекулярными соединениями.

Таблица 4.5.2: Сравнение ионных и молекулярных соединений

Таким образом, ковалентные соединения более мягкие, имеют более низкие температуры кипения и плавления, более горючие, менее растворимы в воде и не проводят электричество по сравнению с ионными соединениями. Отдельные точки плавления и кипения, растворимость и другие физические свойства молекулярных соединений зависят от молекулярной полярности.

Пример \ (\ PageIndex {2} \)

Опишите форму каждой молекулы. Он полярный или неполярный?

1. PCl ₃
2. CO ₂

Решение

1. Диаграмма Льюиса для PCl ₃ выглядит следующим образом:

   Сосредоточьтесь на центральном атоме P, который имеет 3 связи и одну неподеленную пару.Четыре электронные пары расположены тетраэдрически, но неподеленная электронная пара не учитывается при описании молекулярной формы. Как и NH ₃ , эта молекула пирамидальная . 3 облигации P-Cl не отменяют друг друга. Это полярных.

2. Диаграмма Льюиса для CO ₂ выглядит следующим образом:

   Сосредоточьтесь на центральном атоме C. Множественные связи рассматриваются как одна группа, следовательно, C имеет 2 связи и ноль неподеленную пару. CO ₂ имеет только две группы электронов, которые отталкиваются друг от друга.Они будут располагаться на 180 ° друг от друга, поэтому молекулы CO ₂ являются линейными . Это очень симметрично, когда два противоположных диполя компенсируют друг друга. Молекула CO ₂ является неполярной .

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \)

Опишите форму каждой молекулы. Он полярный или неполярный?

1. CBr ₄
2. БКЛ ₃

Ответ:

или

Структура Льюиса показывает 4 группы, присоединенные к центральному атому, отсюда тетраэдрических .Все 4 группы идентичны и имеют симметричную форму. Следовательно, это неполярных.

Ответ b:

Диаграмма Льюиса показывает 3 группы, присоединенные к центральному атому, отсюда тригональных плоских . Все 3 группы идентичны, а форма симметрична, следовательно, неполярны.

Упражнения по обзору концепции

1. Как определить молекулярную массу ковалентного соединения?
2. Как определить форму молекулы?
3. Как определить, полярная или неполярная молекула?

Ответы

1. Молекулярная масса — это сумма масс атомов в формуле.

2. Форма молекулы определяется положением атомов, которое, в свою очередь, определяется отталкиванием связанных и неподеленных электронных пар вокруг центрального атома.

3. Если все связи в молекуле неполярны, молекула неполярна. Если он содержит идентичные полярные связи, которые симметрично ориентированы друг напротив друга (линейные, тригональные плоские или тетраэдрические), то молекула неполярна. Если он содержит полярные связи, которые не нейтрализуют эффекты друг друга, молекула полярна.

Основные выводы

• Молекула имеет определенную массу, называемую молекулярной массой.
• Простые молекулы имеют геометрию, которая может быть определена с помощью теории VSEPR.
• Полярные молекулы являются результатом разницы в электроотрицательности атомов в молекуле.
• Диполи, расположенные прямо напротив друг друга, компенсируют друг друга.

Упражнения

1. Какова молекулярная масса каждого соединения?

   1. H ₂ S
   2. N ₂ O ₄
   3. ICl ₃
   4. HCl

2. Какова молекулярная масса каждого соединения?

   1. О ₂ Ф ₂
   2. CCl ₄
   3. С ₆ В ₆
   4. СО ₃

3. Аспирин (C ₉ H ₈ O ₄ ) — ковалентное соединение.Какая у него молекулярная масса?

4. Холестерин (C ₂₇ H ₄₆ O) является биологически важным соединением. Какая у него молекулярная масса?

5. Какова форма каждой молекулы? Укажите, полярный он или неполярный.

   1. H ₂ S
   2. COCl ₂
   3. СО ₂

6. Какова форма каждой молекулы? Укажите, полярный он или неполярный.

   1. NBr ₃
   2. SF ₂
   3. SiH ₄

7. Предскажите форму закиси азота (N ₂ O), которая используется в качестве анестетика. Атом азота находится в центре этой трехатомной молекулы. Это полярно?

8. Предскажите форму ацетилена (C ₂ H ₂ ), который имеет два атома углерода в середине молекулы с тройной связью.Какое обобщение вы можете сделать о формах молекул, у которых есть более одного центрального атома?

Ответы

1. 1. 34,08 а.е.м.
   2. 92,02 а.е.м.
   3. 233,25 а.е.м.
   4. 36,46 а.е.м.

2. Какова молекулярная масса каждого соединения?

1. 70,00 а.е.м.
2. 153,81 а.е.м.
3. 78,12 а.е.м.
4. 80.06 а.е.

4. 386,73 а.е.м.

5. 1. гнутый; полярный
   2. тригонально планарный; неполярный
   3. гнутый; полярный

6.

1. пирамидальный; полярный
2. гнутый; полярный
3. четырехгранный; неполярный

7. линейный; полярный

8. линейный; в молекуле с более чем одним центральным атомом необходимо исследовать геометрию вокруг каждого центрального атома.

Молекулярные свойства. | Загрузить таблицу

Context 1

…, авторы также продемонстрировали, что в исторических документах в ходе старения в условиях окружающей среды образуются те же хромофоры, что и ключевые хромофоры в современной целлюлозной пульпе (Schedl et al. 2016). Теория функционала плотности (DFT) (Kohn 1999) и зависимая от времени DFT (TDDFT) (Marques and Gross 2004) ранее использовались для исследования оптических свойств 4 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 органические молекулы (Cardia et al.2016b), биомолекул (Molteni et al. 2017) и систем конечных размеров (Hogan et al. 2013). …

Контекст 2

… с другой стороны, молекула C принадлежит к классу органических соединений ацетофенона, который также является простейшим ароматическим кетоном. Мы использовали веб-сервер Molinspiration (Molinspiration) для расчета важных молекулярных свойств, таких как (i) площадь полярной поверхности (Ertl et al. 2000), которая определяется как сумма поверхностей полярных атомов в молекуле, и (ii) октанол. -коэффициент водного распределения logP (Левин, 1980), который является мерой молекулярной гидрофобности (таблица 1) с более высоким отрицательным значением, означает, что молекула более гидрофобна по своей природе.Другое важное молекулярное свойство, которое мы рассчитали, — это количество вращающихся связей, которое является простым топологическим параметром для измерения молекулярной гибкости и определяется как более высокая гибкость по отношению к другим молекулам. …

Контекст 3

… спектр поглощения молекул, выраженный в колебательной силе (рис. S1-S4). Сравнение расстояния связи между молекулами после оптимизации классической геометрии в вакууме и для сольватированного конформера, полученного в результате моделирования методом МД в воде (таблицы S1-S4).В Таблице S5 детальное сравнение спектров поглощения трех наиболее вероятных конформеров молекулы C, извлеченных из МД моделирования в воде. 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 52152 523 524 525 52652752 8529530 531 532 533534 535 536 537 538 539 540 541 542 …

8 : Молекулярная структура и физические свойства

Foundation

Начнем с наших знаний о структуре и свойствах атомов.Мы знаем, что атомы имеют ядерную структуру, а это означает, что весь положительный заряд и практически вся масса атома сосредоточены в ядре, которое составляет очень небольшую часть объема атома. Кроме того, мы знаем, что многие свойства атомов можно понять с помощью модели, в которой электроны в атоме расположены в «оболочках» вокруг ядра, причем каждая оболочка находится дальше от ядра, чем предыдущая. Электроны во внешних оболочках более слабо прикреплены к атому, чем электроны во внутренних оболочках, и только ограниченное количество электронов может поместиться в каждой оболочке.Внутри каждой оболочки есть подоболочки, каждая из которых также может содержать ограниченное количество электронов. Электроны в разных подоболочках имеют разные энергии и разные положения для движения вокруг ядра. Мы также предполагаем знание структуры Льюиса, модели для химической связи, основанной на совместном использовании пары электронов валентной оболочки и правила октетов. Ковалентная химическая связь образуется, когда два связанных атома разделяют между собой пару электронов валентной оболочки. Обычно атомы групп с IV по VII связываются так, чтобы образовать октет электронов валентной оболочки.Наконец, мы принимаем модель Electron Domain Model для понимания и предсказания геометрии молекул. Пары электронов валентной оболочки расположены в связывающих и несвязывающих доменах, и эти домены разделены в пространстве, чтобы минимизировать электрон-электронное отталкивание. Такое расположение электронных доменов определяет геометрию молекулы.

Голы

Мы должны ожидать, что свойства молекул и, соответственно, веществ, которые они составляют, должны зависеть от деталей структуры и связей в этих молекулах. \ text {o} \ text {C} \) .Мы стремимся понять эти вариации, анализируя молекулярные структуры.

Чтобы развить это понимание, нам нужно будет применить больше деталей нашего понимания атомной структуры и электронных конфигураций. В нашей модели ковалентной связи мы предположили, что атомы «разделяют» электроны, образуя связь. Однако наши знания свойств атомов показывают, что разные атомы притягивают электроны с разной силой, что приводит к очень сильным изменениям энергии ионизации, атомных радиусов и сродства к электрону.Мы стремимся включить эту информацию в наше понимание химической связи.

Наблюдение 1: Соединения групп I и II

Мы начинаем с анализа соединений, образованных из элементов I и II групп (например, натрия и магния). Эти соединения в настоящее время не являются частью нашей структурной модели Льюиса. Например, натрий с одним валентным электроном вряд ли получит семь дополнительных электронов для завершения октета. Действительно, общая валентность щелочных металлов в группе 1 равна 1, а не 7, а общая валентность щелочноземельных металлов равна 2, а не 6.\text{o} \text{C} \right)\)»>> 1600

Во-вторых, неметаллические галогениды жидкости являются электрическими изоляторами, то есть они не проводят электрический ток.Напротив, когда мы плавим галогенид щелочного металла или галогенид щелочноземельного металла, полученная жидкость является отличным проводником электричества. Это указывает на то, что эти расплавленные соединения состоят из ионов, а галогениды неметаллов — нет.

Мы должны сделать вывод, что связывание атомов в галогенидах щелочных металлов и галогенидах щелочноземельных металлов значительно отличается от связывания в галогенидах неметаллов. Нам необходимо расширить нашу модель электронов валентных оболочек, чтобы учесть эту связь, и, в частности, мы должны учесть присутствие ионов в расплавленных галогенидах металлов.Рассмотрим типичный пример \ (\ ce {NaCl} \). Мы уже пришли к выводу, что атомы \ (\ ce {Cl} \) реагируют, образуя полный октет электронов валентной оболочки. Такой октет может быть достигнут путем ковалентного разделения электрона с единственной валентной оболочкой от атома натрия. Однако такое ковалентное разделение явно несовместимо с присутствием ионов в расплавленном хлориде натрия. Кроме того, этот тип связи предсказывает, что \ (\ ce {NaCl} \) должен иметь свойства, аналогичные свойствам других ковалентных хлоридных соединений, большинство из которых являются жидкостями при комнатной температуре.\ text {o} \ text {C} \), температура кипения хлорида натрия. Обратите внимание, что если твердый хлорид натрия состоит из отдельных ионов натрия в непосредственной близости от отдельных ионов хлорида, то каждый положительный ион не просто притягивается к одному конкретному отрицательному иону, но, скорее, ко всем отрицательным ионам в непосредственной близости от него. Следовательно, твердый хлорид натрия нельзя рассматривать как отдельные молекулы \ (\ ce {NaCl} \), а следует рассматривать скорее как решетку положительных ионов натрия, взаимодействующих с отрицательными ионами хлорида.Этот тип «ионной» связи, которая возникает из-за электростатического притяжения взаимосвязанных решеток положительных и отрицательных ионов, объясняет очень высокие температуры плавления и кипения галогенидов щелочных металлов.

Теперь мы можем нарисовать модифицированные структуры Льюиса для учета ионной связи, но они сильно отличаются от наших предыдущих рисунков. Хлорид натрия можно представить, как показано на рисунке 8.1.

Рисунок 8.1: Структура Льюиса для хлорида натрия.+} \) ион подчиняется правилу октетов, которое, возможно, состоит в том, что, освободив свою валентную оболочку от электронов, оставшаяся внешняя оболочка электронов в ионе имеет тот же октет, что и атом неона. Однако мы должны иметь в виду, что положительный ион натрия притягивается ко многим отрицательным ионам хлора, а не только к одному иону хлора, изображенному в структуре Льюиса.

Наблюдение 2: Моменты молекулярного диполя

Наша модель связи Льюиса, разработанная в настоящее время, включает два крайних взгляда на распределение электронов в связи.В ковалентной связи до этого момента мы предполагали, что электронная пара полностью разделена. Напротив, в ионной связи мы предположили, что электроны вообще не разделяются. Скорее предполагается, что один из атомов полностью извлекает один или несколько электронов из другого. Можно ожидать, что более точное описание реальности химических связей в целом находится где-то между этими двумя крайностями. Чтобы наблюдать это промежуточное поведение, мы можем изучить молекулярные дипольные моменты.

Электрический диполь — это пространственное разделение положительных и отрицательных зарядов. В простом случае положительный заряд \ (Q \) и отрицательный заряд \ (- Q \), разделенные расстоянием \ (R \), создают измеримый дипольный момент , \ (\ mu \), равный \ ( Q \ раз R \). Электрическое поле может взаимодействовать с электрическим диполем и даже может ориентировать диполь в направлении поля.

Изначально можно было ожидать, что молекулы вообще не имеют дипольных моментов. Каждый атом, образующий химическую связь, электрически нейтрален с равным количеством положительных и отрицательных зарядов.Следовательно, молекула, образованная из нейтральных атомов, также должна быть электрически нейтральной. Хотя электронные пары являются общими для связанных ядер, это не влияет на общее количество отрицательных зарядов. Из этих простых утверждений мы могли бы предсказать, что на молекулы не будут воздействовать электрические или магнитные поля, причем каждая молекула будет вести себя как отдельная незаряженная частица.

Однако это предсказание неверно. Чтобы проиллюстрировать, поток воды может быть отклонен электрически заряженным объектом рядом с потоком, что указывает на то, что отдельные молекулы воды демонстрируют дипольный момент.{-30} \: \ text {C} \ cdot \ text {m} \). Вода не уникальна: молекулы большинства веществ обладают дипольными моментами. Выборка молекул и их дипольных моментов приведена в таблице 8.2.

Если снова сосредоточиться на молекуле воды, как мы можем объяснить существование дипольного момента у нейтральной молекулы? Существование дипольного момента показывает, что молекула воды должна иметь внутреннее разделение на положительный частичный заряд \ (\ delta \) и отрицательный частичный заряд \ (- \ delta \).Таким образом, должно быть верно, что электроны в ковалентной связи между водородом и кислородом не разделены на поровну и на . Скорее общие электроны должны проводить больше времени в непосредственной близости от одного ядра, чем другого. Таким образом, молекула имеет одну область, где в среднем имеется чистый избыток отрицательного заряда, и одну область, где в среднем имеется компенсирующий избыток положительного заряда, таким образом образуя молекулярный диполь. Дополнительные наблюдения показывают, что кислородный «конец» молекулы несет частичный отрицательный заряд.Следовательно, ковалентно разделенные электроны проводят больше времени около атома кислорода, чем около атомов водорода. Мы пришли к выводу, что атомы кислорода обладают большей способностью притягивать общие электроны в связи, чем атомы водорода.

Не стоит удивляться тому факту, что отдельные атомы разных элементов обладают разными способностями притягивать электроны к себе. Ранее мы видели, что разные атомы имеют сильно различающиеся энергии ионизации, представляющие большие различия в степени, в которой атомы цепляются за свои электроны.Мы также наблюдали большие вариации в сродстве атомов к электрону, представляющие вариации в степени, в которой атомы притягивают добавленный электрон. Теперь мы определяем электроотрицательность атома как способность атома притягивать электроны в химической связи. Это отличается от энергии ионизации или сродства к электрону, потому что электроотрицательность — это притяжение электронов в химической связи , тогда как энергия ионизации и сродство к электрону относятся к удалению и присоединению электронов в свободных атомах.Однако можно ожидать, что электроотрицательность коррелирует с сродством к электрону и энергией ионизации. В частности, электроотрицательность атома возникает из-за комбинации свойств атома, включая размер атома, заряд ядра, количество электронов вокруг ядер и количество электронов в валентной оболочке.

Поскольку электроотрицательность является абстрактно определенным свойством, его нельзя измерить напрямую. Фактически, существует множество определений электроотрицательности, что приводит к множеству различных шкал электроотрицательности.Однако относительную электроотрицательность можно наблюдать косвенно, измеряя дипольные моменты молекул: в общем, чем больше дипольный момент, тем больше должно быть разделение зарядов и, следовательно, тем менее равномерным должно быть разделение связывающих электронов.

Имея это в виду, вернемся к диполям, приведенным в таблице 8.2. В этих данных можно выделить несколько важных тенденций. Обратите внимание, что каждый галогенид водорода (\ (\ ce {HF} \), \ (\ ce {HCl} \), \ (\ ce {HBr} \) и \ (\ ce {HI} \)) имеет значительную дипольный момент.Более того, дипольные моменты увеличиваются, когда мы перемещаемся на вверх по таблице Менделеева в группе галогенов. Мы можем сделать вывод, что атомы фтора имеют большую электроотрицательность, чем атомы хлора и т. Д. Отметим также, что \ (\ ce {HF} \) имеет больший дипольный момент, чем \ (\ ce {H_2O} \), который, в свою очередь, больше чем у \ (\ ce {NH_3} \). Мы можем сделать вывод, что электроотрицательность увеличивается, когда мы перемещаем по периодической таблицы слева направо за один период. Эти тенденции обычно сохраняются при сравнении электроотрицательностей отдельных элементов.Один набор относительных электроотрицательностей атомов в первых трех строках периодической таблицы приведен в таблице 8.3.

Наблюдение 3: Дипольные моменты в многоатомных молекулах

Мы можем разумно ожидать от нашего анализа наблюдения дипольного момента в любой молекуле, образованной из атомов с разной электроотрицательностью. Хотя это должно быть так для двухатомной молекулы, это не обязательно верно для многоатомной молекулы, то есть молекулы с более чем двумя атомами. Например, углерод более электроотрицателен, чем водород.Однако простейшая молекула, образованная из углерода и водорода (например, \ (\ ce {CH_4} \)), не обладает дипольным моментом , а не , как мы видим в Таблице 8.2. Точно так же кислород значительно более электроотрицателен, чем углерод, но \ (\ ce {CO_2} \) — неполярная молекула. Анализ молекулярных дипольных моментов в многоатомных молекулах требует от нас применения нашего понимания молекулярной геометрии.

Обратите внимание, что каждая связь \ (\ ce {C-O} \) должна быть полярной из-за неравного распределения электронных пар между углеродом и кислородом.Таким образом, атом углерода должен иметь небольшой положительный заряд, а атом кислорода — небольшой отрицательный заряд в каждой связи \ (\ ce {C-O} \). Однако, поскольку каждый атом кислорода должен иметь одинаковый суммарный отрицательный заряд, ни один из концов молекулы не будет проявлять большее сродство к электрическому полю. Более того, поскольку \ (\ ce {CO_2} \) линейно, диполь в одной связи \ (\ ce {CO} \) точно смещен диполем в противоположном направлении из-за другого \ (\ ce {CO} \) связь. При измерении с помощью электрического поля на расстоянии молекула \ (\ ce {CO_2} \) не имеет разделенных положительных и отрицательных зарядов и, следовательно, не имеет полярности.Таким образом, при прогнозировании молекулярных диполей мы должны учитывать как различия в электроотрицательности, которые влияют на полярность связей, так и общую геометрию молекулы, которая может привести к отмене полярностей связей.

Используя тот же аргумент, мы можем рационализировать нулевые молекулярные дипольные моменты, наблюдаемые для других молекул, таких как метан, этен и ацетилен. В каждой из этих молекул отдельные связи \ (\ ce {C-H} \) полярны. Однако симметрия молекулы приводит к отмене этих диполей связи в целом, и ни одна из этих молекул не имеет молекулярного дипольного момента.

В качестве примера того, как молекулярное свойство, такое как дипольный момент, может влиять на макроскопические свойства вещества, мы можем исследовать точки кипения различных соединений. Температура кипения соединения определяется силой сил между молекулами соединения: чем сильнее сила, тем больше энергии требуется для разделения молекул, тем выше температура, необходимая для обеспечения этой энергии. Следовательно, молекулы с сильными межмолекулярными силами имеют высокие температуры кипения.\ text {o} \ text {C} \). Таким образом, все три соединения являются газами при комнатной температуре и значительно ниже ее. Эти молекулы имеют очень похожие массы и одинаковое количество электронов. Однако дипольные моменты этих молекул очень разные. Дипольный момент \ (\ ce {SiH_4} \) равен \ (0.0 \: \ text {D} \), дипольный момент \ (\ ce {PH_3} \) равен \ (0.58 \: \ text {D } \), а дипольный момент \ (\ ce {SH_2} \) равен \ (0.97 \: \ text {D} \). Обратите внимание, что для подобных молекул, чем выше дипольный момент, тем выше температура кипения.Таким образом, молекулы с большими дипольными моментами обычно имеют более сильные межмолекулярные силы, чем аналогичные молекулы с меньшими дипольными моментами. Это связано с тем, что положительный конец диполя в одной молекуле может электростатически взаимодействовать с отрицательным концом диполя в другой молекуле, и наоборот.

Отметим, однако, что на основании информации о дипольном моменте нельзя, как правило, предсказать только относительные точки кипения соединений очень разнородных молекул.

Обзор и вопросы для обсуждения

1. Сравните и сопоставьте химические и физические свойства \ (\ ce {KCl} \) и \ (\ ce {CCl_4} \), а также сравните и сопоставьте, как модель химической связи может быть использована для учета этих свойств.
2. Почему дипольный момент \ (\ ce {NaCl} \) чрезвычайно велик?
3. Объясните, почему \ (\ ce {CO} \) имеет дипольный момент, а \ (\ ce {CO_2} \) — нет.
4. Объясните, почему ожидается, что атом с высокой энергией ионизации будет иметь высокую электроотрицательность. Объясните, почему ожидается, что атом с высоким сродством к электрону будет иметь высокую электроотрицательность.
5. Можете ли вы предсказать, что атом \ (\ ce {Kr} \) имеет высокую или низкую электроотрицательность? Предскажите относительную электроотрицательность \ (\ ce {Kr} \) и \ (\ ce {F} \).
6. Объясните, почему \ (\ ce {S} \) имеет большую электроотрицательность, чем \ (\ ce {P} \), но меньшую электроотрицательность, чем \ (\ ce {O} \).
7. \ (\ ce {N} \) атомов обладают высокой электроотрицательностью. Однако атомы \ (\ ce {N} \) не имеют сродства к электрону, что означает, что атомы \ (\ ce {N} \) не притягивают электроны. Объясните, как и почему эти факты не противоречат друг другу.
8. Объясните, почему соединения, образованные из элементов с большой разницей в электроотрицательности, являются ионными.
9. Объясните, почему ионные соединения имеют гораздо более высокие температуры плавления, чем ковалентные соединения.

Авторы и авторство

физических свойств молекулярных веществ

Размер точки плавления или кипения будет зависеть от силы межмолекулярных сил. Наличие водородных связей поднимет точки плавления и кипения. Чем больше молекула, тем больше возможно притяжений Ван-дер-Ваальса — и им также потребуется больше энергии для разрушения.

Растворимость в воде

Большинство молекулярных веществ нерастворимы (или растворимы лишь в очень низкой степени) в воде.Те, которые действительно растворяются, часто вступают в реакцию с водой или способны образовывать водородные связи с водой.

Почему метан, CH ₄ , не растворяется в воде?

Проблема не в метане. Метан — это газ, поэтому его молекулы уже разделены — воде не нужно отделять их друг от друга.

Проблема в водородных связях между молекулами воды. Если бы метан растворился, ему пришлось бы пробиться между молекулами воды и, таким образом, разорвать водородные связи.Это стоит разумного количества энергии.

Единственное возможное притяжение между молекулами метана и воды — это гораздо более слабые силы Ван-дер-Ваальса — и при их создании выделяется не так много энергии. Смешивать метан и воду просто энергетически невыгодно.

Почему аммиак NH ₃ растворяется в воде?

Аммиак обладает способностью образовывать водородные связи. Когда водородные связи между молекулами воды разрываются, они могут быть заменены эквивалентными связями между молекулами воды и аммиака.

Некоторое количество аммиака также вступает в реакцию с водой с образованием ионов аммония и гидроксид-ионов.

Обратимые стрелки показывают, что реакция не доходит до завершения. В любой момент времени только около 1% аммиака фактически прореагировало с образованием ионов аммония. Растворимость аммиака в основном связана с водородными связями, а не с реакцией.

Другие распространенные вещества, которые легко растворимы в воде, поскольку они могут образовывать водородные связи с молекулами воды, включают этанол (спирт) и сахарозу (сахар).

Растворимость в органических растворителях

Молекулярные вещества часто растворяются в органических растворителях, которые сами по себе являются молекулярными. Молекулы растворенного вещества (растворяющееся вещество) и растворителя, вероятно, притягиваются друг к другу силами Ван-дер-Ваальса. Хотя эти притяжения будут нарушены при смешивании, они заменяются аналогичными между двумя разными типами молекул.

Электропроводность

Молекулярные вещества не проводят электричество.Даже в тех случаях, когда электроны могут быть делокализованы внутри конкретной молекулы, между молекулами не существует достаточного контакта, чтобы позволить электронам перемещаться через твердое тело или жидкость в целом.

Йод, I ₂

Йод — темно-серое кристаллическое вещество с пурпурным паром. Температура плавления: 114 ° C. Температура кипения: 184 ° C. Он очень и очень мало растворим в воде, но легко растворяется в органических растворителях.

Таким образом, йод представляет собой твердое вещество с низкой температурой плавления.Кристалличность предполагает регулярную упаковку молекул.

Структура описывается как гранецентрированная кубическая — это куб из молекул йода с другой молекулой в центре каждой грани.

Ориентацию молекул йода в этой структуре довольно сложно изобразить (не говоря уже о том, чтобы помнить!). Если ваш учебный план и прошлые экзаменационные работы предполагают, что вам необходимо его запомнить, внимательно посмотрите на следующую последовательность диаграмм, показывающих слои.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности. Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались. Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie. Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Прямая корреляция свойств одиночных молекул с объемными механическими характеристиками для биомиметического дизайна полимеров

Молекула — Характеристики — Атомы, свойства, водород и кислород

Все молекулы имеют определенную массу и размер , которые зависят от атомов, из которых состоит молекула.Масса равна сумме масс всех отдельных атомов в молекулярной структуре. Размер зависит не только от атомных компонентов молекулы, но также от расположения атомов внутри молекулы и от того, насколько плотно они соединены друг с другом.

Когда атомы соединяются с другими атомами, образуя молекулы, химические и физические свойства соединений отличаются от свойств элементов, из которых они были образованы. К ним относятся такие вещи, как , цвет, , твердость, проводимость, состояние (твердое, жидкое, газообразное) и т. Д.Когда буквы используются для образования новых слов, таких как собака, Бог и добро, из букв g, o и d, значения новых слов невозможно обнаружить, наблюдая или изучая буквы g, o и d или другие. слова. Образовавшиеся новые слова имеют новые и разные значения. Это также верно, когда образуются новые молекулы. Свойства новых веществ нельзя определить, изучая свойства элементов, из которых они образованы, или свойства других подобных молекул.

Молекулярная формула для сахара : C ₆ H ₁₂ O ₆ , что указывает на то, что молекула сахара состоит из шести атомов углерода, 12 атомов водорода и шести атомов углерода. атомы кислорода.Углерод — это элемент черного цвета, который часто встречается в виде порошка. Он хорошо известен как основной компонент угля или сажа, которая появляется при сожжении. Рис. 3. Структурные формулы помогают различать вещества, имеющие идентичные молекулярные формулы, такие как этиловый спирт и метиловый эфир. Иллюстрация Ганса и Кэссиди. Предоставлено Gale Group. тост. Чистый водород — это самый легкий из известных газов, а чистый кислород — это газ, присутствующий в воздухе и необходимый живым существам для дыхания и для горения огня.Когда эти три вещества химически объединяются в соотношении C ₆ H ₁₂ O ₆ с образованием сахара, который представляет собой белое кристаллическое твердое вещество, имеющее сладкий вкус и растворимое в воде, Свойства сахара не похожи на свойства чистых элементов, из которых он был образован. Однако, если сахар вступает в реакцию в экстремальных условиях (химическое изменение), исходные вещества, углерод, водород и кислород могут быть восстановлены.

Атомы водорода и кислорода могут соединяться, образуя молекулы воды.И снова свойства воды (часто используемой для тушения пожаров) полностью отличаются от свойств газообразного кислорода (необходимого для поддержания горения). Эти же два элемента, водород и кислород, также образуют другое общее вещество, перекись водорода , с молекулярной формулой H ₂ O ₂ . Перекись водорода в неразбавленном виде может вызвать серьезные ожоги. В разбавленном виде часто используется для отбеливания и в качестве антисептика при очищении ран.Эти свойства полностью отличаются от свойств элементов, из которых он сделан, водорода и кислорода, а также от аналогичной молекулы воды. Вы не могли варить картофель в H ₂ O ₂ вместо H ₂ O без смертельных последствий. Свойства перекиси водорода сильно отличаются от свойств водорода, кислорода и воды, потому что каждое из веществ имеет свое определенное количество, вид и расположение атомов.

Хотя молекулярная формула дает основную информацию о том, какие атомы соединены вместе и сколько атомов каждого типа, эта формула не дает всей картины. Также необходимо учитывать расположение атомов внутри молекулы, поскольку при разном расположении одних и тех же атомов в молекуле образуются разные вещества. Молекулярные формулы для этилового спирта (образованного в результате ферментации зерен и плодов и присутствуют во всех винах и ликерах) и метилового эфира (иногда используется в холодильнике, но не тот же эфир, который используется в качестве анестетика) идентичны, Рисунок 4.Модель электронного моря: (а) представляет собой щелочной металл с одним валентным электроном, а (б) представляет собой щелочноземельный металл с двумя валентными электронами. Иллюстрация Ганса и Кэссиди. Предоставлено Gale Group. C ₂ H ₆ O. Однако химические свойства очень разные. Это потому, что атомы в молекуле расположены по-разному. Молекулярные формулы не могут передать эту информацию. Чтобы показать расположение молекул, необходимы различные виды формул, называемые структурными формулами.В случае этилового спирта атом кислорода присоединен к атому углерода и к атому водорода. Но в случае метилового эфира атом кислорода присоединен к двум атомам углерода. Это различное расположение атомов внутри молекулы отвечает за придание соединению различных химических свойств. Таким образом, новые химические свойства зависят не только от того, сколько атомов каждого типа соединилось вместе, но и от того, как эти атомы расположены внутри молекулы.

Большая часть исследований в области химии сегодня связана с образованием новых веществ, пытаясь изменить атомы в молекуле или расположение тех же атомов.Последнее является особенно важной областью, когда расположение атомов изменяется с того, что называется правой молекулой, на левую молекулу или наоборот. Такие молекулы, как эти, ведут себя именно так из-за своей формы, как перчатки из-за их формы подходят как для правой, так и для левой руки. Некоторые из текущих исследований новых обезжиренных коммерческих продуктов, таких как мороженое или кулинарное масло, включают правосторонние или левосторонние версии исходных молекул жира. Эти зеркальные изображения исходных молекул не могут быть поглощены или использованы организмом из-за другой формы молекулы.Тем не менее, поскольку они часто очень похожи, достаточное количество исходных свойств жира остается неизменным, чтобы сделать его полезным в качестве заменителя. Пока что их вкус и неспособность выдерживать высокие температуры при приготовлении являются проблематичными.

Точно так же многие сильнодействующие лекарства, используемые сегодня, имеют как праворукие, так и левосторонние версии. Большинство лекарств содержат обе формы молекул, потому что эта смесь дешевле и проще в производстве. Однако часто только одна версия дает желаемый эффект, а другая часто вызывает нежелательные побочные эффекты.Хотя химически намного сложнее и дороже производить лекарства, предназначенные только для одной руки, пациенты, нуждающиеся в этих лекарствах, обнаруживают, что более чистую, одноручную версию гораздо легче переносить.