какие связи присутствуют в nh4cl

Химические связи

Различают несколько типов химических связей: ковалентная, ионная, металлическая, водородная.

Ковалентная связь возникает между двумя атомами по обменному механизму (обобществление пары электронов) или донорно-акцепторному механизму (электронов донора и свободной орбитали акцептора).

Ковалентной связью соединены атомы в молекулах простых веществ (Cl₂, Br₂, O₂), органических веществ (C₂H₂), а также, в общем случае, между атомами неметалла и другого неметалла (NH₃, H₂O, HBr).

Существует донорно-акцепторный механизм образования ковалентной связи, при котором один атом выступает в качестве донора неподеленной электронной пары. Другой атом не тратит свои электроны, а только лишь предоставляет орбиталь (ячейку) для этой электронной пары.

Ионная связь

В наиболее частом случае ионная связь образуется между типичным металлом и типичным неметаллом. Примеры:

Большой подсказкой служит таблица растворимости, ведь все соли имеют ионные связи: CaSO₄, Na₃PO₄. Даже ион аммония не исключение, между катионом аммония и различными анионами образуются ионные связи, например в соединениях: NH₄I, NH₄NO₃, (NH₄)₂SO₄.

Часто в химии встречаются несколько связей внутри одной молекулы. Рассмотрим, например, фосфат аммония, обозначив тип каждой связи внутри этой молекулы.

Металлическая связь

«Облако» электронов в металлах способно приходить в движение под различным воздействием. Именно оно является причиной электропроводности металлов.

Водородная связь

Водородные связи возникают между атомом водорода и другим более электроотрицательным атомом (O, S, N, C).

Отчасти за счет водородных связей наблюдается то самое исключение, связанное с усилением кислотных свойств в ряду галогеноводородных кислот: HF → HCl → HBr → HI. Фтор является самым ЭО-ым элементов, сильно притягивает к себе атом водорода другой молекулы, что снижает способность кислоты отщеплять водород и снижает ее силу.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Основные понятия о соединении

О том, что представляет собой рассматриваемая химическая связь, можно понять уже по одной только структурной формуле хлорида аммония — NH4CL, притом что это вещество реально получить не только посредством искусственного синтезирования, но и в природной среде, в которой он представляется в виде минерального нашатыря. При нормальном температурном режиме являет собой белые кристаллы без запаха и присутствия соли.

Физические свойства NH4CL

Объем одной кубической сингонии хлористого аммония, под которой подразумевается элементарная ячейка кристалла, определяется по актуальной для простейшего геометрического куба формуле, где a возводится в третью степень. Чтобы вычислить эту величину рассматриваемого соединения, достаточно просто знать, чему равно a, которое является константой, соответствуя 0,38758 нанометра при z=1. Что касается остальных физических свойств и параметров, то среди ключевых из них стоит выделить:

Среди прочих особенностей NH4CL стоит выделить его высокую степень растворимости как в холодной, так и в горячей воде. К примеру, при нулевой температуре жидкости в ее 100 граммах растворяется 29,4 грамма вещества, тогда как в кипятке расходится уже 77,3 грамма. Стоит отметить, что, помимо обычной воды, соединение легко растворяется в жидком аммиаке, а также в безводных растворителях, но только при условии использования связи в порошкообразном виде, а не в концентрированном водном растворе.

В этом случае в 100 граммах этанола удастся растворить до 0,6 грамма кристаллов, а в метаноле до 3,3 грамма. Если же использовать водные растворы, то в процессе гидролиза, подразумевающего собой сольволиз водой, в них будет неизменно наблюдаться слабокислая реакция.

Что касается температуры кипения таких растворов, то она превышает стандартные 100 градусов, достигая на столбике термометра отметки в 116 градусов Цельсия.

Химические особенности связи

Вещество имеет множество химических особенностей, среди которых — вступление в реакцию со щелочными соединениями. К примеру, с тем же нитритом натрия хлористый аммоний начинает реагировать при достижении 100-градусной температуры, образуя не только воду и азот, но и новое соединение хлорида и натрия. Среди прочих свойств связи стоит необходимо обозначить:

Гидролиз хлорида аммония происходит только по катиону при устойчивом поддержании кислой среды. В этом случае актуальным будет следующее уравнение: NH4Cl + H2O ↔ NH4OH +HCl.

Помимо прочего, связь имеет свойство вступать в реакцию с азотнокислым серебром (NH4CL+AgNO3 → AgCl ↓ +NH4NO3) и нитритом натрия (NH4CL+NaNO2 → NaCl+N2 ↑ +2H20). В первом случае в качестве реакции можно наблюдать выпадение хлористого серебра в виде характерного белого осадка, который моментально темнеет при воздействии естественных источников света, тогда как для второго актуальным остается разложение на натрия хлорид, воду и азот.

Получение и практическое применение

Удивительно, но хлористый аммиак научились добывать еще древние греки и египтяне, соскребавшие ценное вещество со стен застывших вулканических пород. Естественно, сегодня технологии таковы, что использовать подобные природные образования для того, чтобы получать нашатырь, не приходится.

Синтезирование вещества

В настоящее время хлорид аммония добывают в промышленных масштабах для разных нужд, используя для этого такой универсальный метод, как нагревание и упаривание маточного раствора, для получения которого приходится добиваться других химических реакций. Речь идет о выработке сырьевых остатков, образующихся в процессе разложения соединения гидрокарбоната натрия, а попросту пищевой соды, для чего необходимо пропустить диоксид углерода (углекислый газ) через раствор натрия хлорида и аммиака.

Если же на повестке дня стоит вопрос синтезирования соединения в лабораторных условиях, то тогда можно ограничиться более простыми решениями, которые чаще всего сводятся к соединению хлорводорода с аммиаком, предварительно пропускаемых через раствор натрия хлорида. Кроме того, вполне реально вывести связь посредством прямого контакта таких элементов, как аммиак и хлор.

Стоит отметить, что в современной химической промышленности активно используются всевозможные производные соединения, будь то диметиламмоний, метиламмоний, этиламмоний и прочие вариации. Объясняется такой спрос довольно просто, ведь они получили широкое применение в фармакологии, легкой и пищевой промышленности, виноделии и других производственных сегментах, продолжая находить для себя новые сферы использования.

Использование хлорида аммония

В Древнем Египте хлористый аммоний использовался в качестве ароматных курений для божества по имени Аммоний, откуда, собственно, и пошло наименование самого вещества. Чуть позже его применение освоили и на Востоке, так как название «нашатырь» имеет арабское происхождение. Научно-технический прогресс расширил сферы применения соединения, продолжая открывать для него новые горизонты. Так, в настоящее время NH4CL активно используется в следующих сферах с соблюдением всех соответствующих ГОСТов:

Соединение имеет довольно широкую область применения и во многих других сферах. К примеру, сегодня его активно используют для изготовления красителей в легкой промышленности, печати на ситце и других тканях, в лужении, для проведения лабораторных исследований, для дымообразования, проявления фотографических пленок, так как связь прекрасно фиксирует изображение, и пр.

Роль в медицине

Нельзя не отметить и фармакологические свойства вещества, которое обладает довольно мощным отхаркивающим и диуретическим эффектом. В виде медикаментозного препарата хлористый аммоний быстро абсорбируется стенками кишечника, проникая в общий кровяной ток, и метаболизируется в печени до состояния мочевины, после чего наступает период полураспада и вывод из организма. При этом может наблюдаться подкисление урины и учащенное мочеиспускание без изменений выделяемого объема в меньшую сторону. Во время каждого такого мочеиспускания происходит обильное выведение калийных ионов.

Действие препаратов неизменно сопровождается антисептическим эффектом и умеренным раздражением для некоторых органов и систем. Применение медикаментов на основе NH4CL способствует разжижению и выходу мокроты из верхних и нижних дыхательных путей. Что касается выраженности диуретического эффекта, то не последнюю роль в этом вопросе играет состояние почек пациента и характер текущего заболевания. Если же говорить о назначении лекарственного средства, то оно становится актуальным в следующих случаях:

Препараты на основе хлористого аммония запрещены к приему в случаях ярко выраженных отклонений в работе печени и почек, при обильном выделении соляной кислоты в урине на фоне устойчивого развития дефицита натрия, а также во время беременности и лактации. Кроме того, возможны патологические проявления, которые могут выражаться в виде расстройств диспептического характера, повышенного потоотделения, общей слабости, изменения цвета кожных покровов на более бледные, мышечного тремора, брадикардии, чреватой переходом в коматозное состояние, и общей интоксикации организма.

Источник

Химическая связь

Химическая связь и строение вещества

Все системы стремятся к равновесию и к уменьшению свободной энергии — так гласит один из постулатов химической термодинамики. Атомы, взаимодействующие в молекуле вещества, тоже подчиняются этому закону. Они стремятся образовать устойчивую конфигурацию — 8-электронную или 2-электронную внешнюю оболочку. Этот процесс взаимодействия называется химической связью, благодаря ему получаются молекулы и молекулярные соединения.

Как понятно из определения химической связи, при взаимодействии двух атомов один из них может притянуть к себе внешние электроны другого. Эта способность называется электроотрицательностью (ЭО). Атом с более высокой электроотрицательностью (ЭО) при образовании химической связи с другим атомом может вызвать смещение к себе общей электронной пары.

Механизм образования химической связи

Существует два механизма взаимодействия атомов:

обменный — предполагает выделение по одному внешнему электрону от каждого атома и соединение их в общую пару;

донорно-акцепторный — происходит, когда один атом (донор) выделяет два электрона, а второй атом (акцептор) принимает их на свою свободную орбиталь.

Независимо от механизма химическая связь между атомами сопровождается выделением энергии. Чем выше ЭО атомов, т. е. их способность притягивать электроны, тем сильнее и этот энергетический всплеск.

Также на прочность влияют следующие показатели:

Длина связи — расстояние между ядрами атомов. С уменьшением этого расстояния растет энергия связи и увеличивается ее прочность.

Кратность связи — количество электронных пар, появившихся при взаимодействии атомов. Чем больше это число, тем выше энергия и, соответственно, прочность связи.

На примере химической связи в молекуле водорода посмотрим, как меняется энергия системы при сокращении расстояния между ядрами атомов. По мере сближения ядер электронные орбитали этих атомов начинают перекрывать друг друга, в итоге появляется общая молекулярная орбиталь. Неспаренные электроны через области перекрывания смещаются от одного атома в сторону другого, возникают общие электронные пары. Все это сопровождается нарастающим выделением энергии. Сближение происходит до тех пор, пока силу притяжения не компенсирует сила отталкивания одноименных зарядов.

Основные типы химических связей

Различают четыре вида связей в химии: ковалентную, ионную, металлическую и водородную. Но в чистом виде они встречаются редко, обычно имеет место наложение нескольких типов химических связей. Например, в молекуле фосфата аммония (NH₄)₃PO₄присутствует одновременно ионная связь между ионами и ковалентная связь внутри ионов.

Также отметим, что при образовании кристалла от типа связи между частицами зависит, какой будет кристаллическая решетка. Если это ковалентная связь — образуется атомная решетка, если водородная — молекулярная решетка, а если ионная или металлическая — соответственно, будет ионная или металлическая решетка. Таком образом, влияя на тип кристаллической решетки, химическая связь определяет и физические свойства вещества: твердость, летучесть, температуру плавления и т. д.

Основные характеристики химической связи:

насыщенность — ограничение по количеству образуемых связей из-за конечного числа неспаренных электронов;

полярность — неравномерная электронная плотность между атомами и смещение общей пары электронов к одному из них;

направленность — ориентация связи в пространстве, расположение орбиталей атомов под определенным углом друг к другу.

Ковалентная связь

Как уже говорилось выше, этот тип связи имеет два механизма образования: обменный и донорно-акцепторный. При обменном механизме объединяются в пару свободные электроны двух атомов, а при донорно-акцепторном — пара электронов одного из атомов смещается к другому на его свободную орбиталь.

Как вы помните, сила притяжения электронов определяется электроотрицательностью атома. Если у двух атомов она одинакова, между ними будет неполярная связь, а если один из атомов имеет большую ЭО — к нему сместится общая электронная пара и получится полярная химическая связь.

Ковалентная неполярная связь образуется в молекулах простых веществ, неметаллов с одинаковой ЭО: Cl₂, O₂, N₂, F₂ и других.

Посмотрим на схему образования этой химической связи. У атомов водорода есть по одному внешнему электрону, которые и образуют общую пару.

Ковалентная полярная связь характерна для неметаллов с разным уровнем ЭО: HCl, NH₃,HBr, H₂O, H₂S и других.

Посмотрим схему такой связи в молекуле хлороводорода. У водорода имеется один свободный электрон, а у хлора — семь. Таким образом, всего есть два неспаренных электрона, которые соединяются в общую пару. Поскольку в данном случае ЭО выше у хлора, эта пара смещается к нему.

Другой пример — молекула сероводорода H₂S. В данном случае мы видим, что каждый атом водорода имеет по одной химической связи, в то время как атом серы — две. Количество связей определяет валентность атома в конкретном соединении, поэтому валентность серы в сероводороде — II.

Число связей, которые могут быть у атома в молекуле вещества, называется валентностью.

Характеристики ковалентной связи:

Ионная связь

Как понятно из названия, данный тип связи основан на взаимном притяжении ионов с противоположными зарядами. Он возможен между веществами с большой разницей ЭО — металлом и неметаллом. Механизм таков: один из атомов отдает свои электроны другому атому и заряжается положительно. Второй атом принимает электроны на свободную орбиталь и получает отрицательный заряд. В результате этого процесса образуются ионы.

Разноименно заряженные ионы стремятся друг к другу за счет кулоновского притяжения, которое одинаково направлено во все стороны. Благодаря этому притяжению образуются ионные кристаллы, в решетке которых заряды ионов чередуются. У каждого иона есть определенное количество ближайших соседей — оно называется координационным числом.

Обычно ионная связь появляется между атомами металла и неметалла в таких соединениях, как NaF, CaCl2, BaO, NaCl, MgF2, RbI и других. Ниже схема ионной связи в молекуле хлорида натрия.

Характеристики ионной связи:

не имеет направленности.

Ковалентная и ионная связь в целом похожи, и одну из них можно рассматривать, как крайнее выражение другой. Но все же между ними есть существенная разница. Сравним эти виды химических связей в таблице.

Характеризуется появлением электронных пар, принадлежащих обоим атомам.

Характеризуется появлением и взаимным притяжением ионов.

Общая пара электронов испытывает притяжение со стороны обоих ядер атомов.

Ионы с противоположными зарядами подвержены кулоновскому притяжению.

Имеет направленность и насыщенность.

Ненасыщенна и не имеет направленности.

Количество связей, образуемых атомом, называется валентностью.

Количество ближайших соседей атома называется координационным числом.

Образуется между неметаллами с одинаковой или не сильно отличающейся ЭО.

Образуется между металлами и неметаллами — веществами со значимо разной ЭО.

Металлическая связь

Отличительная особенность металлов в том, что их атомы имеют достаточно большие радиусы и легко отдают свои внешние электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы (катионы). В итоге получается кристаллическая решетка, в узлах которой находятся ионы, а вокруг беспорядочно перемещаются электроны проводимости, образуя «электронное облако» или «электронный газ».

Свободные электроны мигрируют от одного иона к другому, временно соединяясь с ними и снова отрываясь в свободное плавание. Этот механизм по своей природе имеет сходство с ковалентной связью, но взаимодействие происходит не между отдельными атомами, а в веществе.

Наличие такого «электронного облака», которое может прийти в направленное движение, обусловливает электропроводность металлов. Другие их качества — пластичность и ковкость, объясняются тем, что ионы в кристаллической решетке легко смещаются. Поэтому металл при ударном воздействии способен растягиваться, но не разрушаться.

Характеристики металлической связи:

Металлическая связь присуща как простым веществам — таким как Na, Ba, Ag, Cu, так и сложным сплавам — например, AlCr₂, CuAl₁₁Fe₄, Ca₂Cu и другим.

Схема металлической связи:

M — металл,

n — число свободных внешних электронов.

К примеру, у железа в чистом виде на внешнем уровне есть два электрона, поэтому его схема металлической связи выглядит так:

Обобщим все полученные знания. Таблица ниже описывает кратко химические связи и строение вещества.

Типы химической связи и их основные отличительные признаки

Водородная связь

Данный тип связи в химии стоит отдельно, поскольку он может быть как внутри молекулы, так и между молекулами. Как правило, у неорганических веществ эта связь происходит между молекулами.

Объясним подробнее механизм этого вида химической связи. Есть молекулы А и В, содержащие водород. При этом в молекуле А есть электроотрицательные атомы, а в молекуле В водород имеет ковалентную полярную связь с другими электроотрицательными атомами. В этом случае между атомом водорода в молекуле В и электроотрицательным атомом в молекуле А образуется водородная связь.

Такое взаимодействие носит донорно-акцепторный характер. Донором электронов в данном случае выступают электроотрицательные элементы, а акцептором — водород.

Графически водородная связь обозначается тремя точками. Ниже приведена схема такого взаимодействия на примере молекул воды.

Характеристики водородной связи:

Кратко о химических связях

Итак, самое главное. Химической связью называют взаимодействие атомов, причиной которого является стремление системы приобрести устойчивое состояние. Во время взаимодействия свободные внешние электроны атомов объединяются в пары либо внешний электрон одного атома переходит к другому.

Образование химической связи сопровождается выделением энергии. Эта энергия растет с увеличением количества образованных электронных пар и с сокращением расстояния между ядрами атомов.

Основные виды химических связей: ковалентная (полярная и неполярная), ионная, металлическая и водородная. В отличие от всех остальных водородная ближе к молекулярным связям, поскольку может быть как внутри молекулы, так и между разными молекулами.

Как определить тип химической связи:

Ковалентная полярная связь образуется в молекулах неметаллов между атомами со сходной ЭО.

Ковалентная неполярная связь имеет место между атомами с разной ЭО.

Ионная связь ведет к образованию и взаимному притяжению ионов. Она происходит между атомами металла и неметалла.

Металлическая связь бывает только между атомами металлов. Это взаимодействие положительных ионов в кристаллической решетке и свободных отрицательных электронов. Масса рассеянных по всему объему свободных электронов представляет собой «электронное облако».

Водородная связь появляется при условии, что есть атом с высокой ЭО и атом водорода, связанный с другой электроотрицательной частицей ковалентной связью.

Химическая связь и строение молекулы: типом химической связи определяется кристаллическая решетка вещества: ионная, металлическая, атомная или молекулярная.

Определить тип химической связи в 8 классе поможет таблица.

Источник