Еще раз о пользе постоянства в связях
«Химия для чайников». Сегодня занудная тема, но мы, как обычно, развлекаемся. Все о связях. Как они образуются, каким законам подчиняются, какое влияние оказывают на строение вещества. Мы не станем блуждать по дебрям терминологии, выберем главное.
И что там интересного в связях?
В прошлый раз мы узнали, что очень часто элементы имеют в составе два атома. Незаполненные уровни внешней электронной оболочки стремятся к завершению через «общие» электроны и образуют пары. Химики называют такую связь ковалентной. Вот, например, хлор. До завершения внешней оболочки ему не хватает одного электрона. В этом случае атомы делают общими по одному электрону, возникает ковалентная связь. Если атомы одинаковые или близкие по расположению в таблице Менделеева, то расстояние от оболочки электронов до ядра практически одинаково, ведь сила притяжения равна. Это неполярная связь. Эти термины маловажны, но дадут понимание электроотрицательности в дальнейшем.
Что за зверь эта электроотрицательность?
В общем случае — способность притягивать электроны. Это свойство усиливается слева направо в Таблице. То есть щелочные металлы имеют минимальную, а чем ближе к галогенам она растет. В молекуле хлористого натрия электроны будут существенно смещены к ядру хлора, имеющего большую электроотрицательность. И, кстати, это хороший пример полярной и молекулярной связей.
Ага. Если атомы в веществе связаны ковалентными связями, то они имеют молекулярное строение. Считается, что именно такие молекулы и определяют свойства вещества. Тут и возникает один из важнейших законов химии — Закон постоянства состава. Который говорит, что вне зависимости от способа получения вещество будет иметь один и тот же качественный и количественный состав.
Качественный и количественный?
Да, стоит перевести. Качественный состав — это из каких атомов состоит вещество, а количественный определяет сколько атомов какого элемента содержится в веществе. Этот закон важен для понимания бессмысленности некоторых заблуждений. Например, все в ужасе видят на этикетке товара: «Содержит глутамат натрия». А исходя из наших химических знаний глутамат, полученный любым, даже синтетическим, способом будет идентичен тому, что природа напихала в творог, например.
Чем еще знамениты вещества молекулярного строения?
Есть агрегатные состояния. Мы о них уже говорили, но стоит повторить. Вещество может находиться в одном из трех своих основных агрегатных состояний. Вот вода. Когда мороз она становится твердой, при обычной температуре она жидкая, а при нагревании свыше 100 градусов по цельсию становится паром. Это и есть агрегатные состояния веществ молекулярного строения.
Совершенно верно! Это еще одно из свойств. Вещества молекулярного строения в твердом состоянии образуют кристаллическую решетку. Представьте себе пространственную фигуру в узлах которой находятся молекулы вещества, связанные с соседними, такими же молекулами, слабыми связями. И таких кубов множество. Говорят, что это кристаллическая решетка и в ее узлах находятся молекулы. Связь между ними похожа на ковалентную внутри молекулы, но гораздо слабее.
Если слабая, то значит легко разваливается?
Конечно! Лед растаял, вот вам и решетка исчезла, получилась жидкая вода. Но так бывает не всегда. Если заморозить диоксид углерода, привычный газ СО2, то получится так называемый сухой лед, который применяется для хранения продуктов. Так вот, при нагревании он не становится жидким, а сразу переходит в газообразное состояние, пропуская жидкую фазу. Молекулярную решетку имеют большинство органических веществ. Помните кристаллики сахара или крахмала? Это именно они.
Но мы слышали, что неорганические вещества тоже образуют кристаллы?
Конечно, даже почти все металлы имеют кристаллическую решетку, но она другой природы. Об этом в следующий раз. Очень интересная тема.