10

Tytuł dołowi

OkładKę i tti

Niezbędne k i cylowanycl

Copyright i Waresawa

Copyright

Warszawa

ISBN 83-t

Wydm* 00-251W tel.: (0-22 faks:(0-Z e-mail: pt http./A*w

Wjtonic

WydMCI

Altany < Dnil ukoi Diuk i of 36-100 K

1. Siły inifdzyalomowc

zvv. energią wiązania międzyalomowego. Można ją zdefiniować jako energię syntezy utworzenia) 1 mola substancji z jej cząstek (atomów, jonów, cząsteczek), równą ze makiem przeciwnym energii dysocjacji (rozkładu) 1 mola tej substancji. Wielkość charakter sił wiązania decyduje o tworzeniu trwałych zespołów atomów lub jonów - cząsteczek chemicznych.

Zgodnie z teorią Lewisa i Kossela natura sił wiązania zależy od konfiguracji wewnętrznych orbit elektronowych (wartościowości) atomów. Podstawą teorii jest Utwierdzenie szczególnej trwałości ośmioelektronowej (oktetowej) konfiguracji w wewnętrznej orbicie elektronowej atomu (jak np. w atomach gazów szlachetnych). I Wyróżnia się wiązania:

-    pierwotne, tj. jonowe, atomowe, metaliczne,

-    wtórne, tj. siłami van der Waalsa.

Rys. 1.1. Wzajemne oddziaływanie atomów w zależności od ich odległości: a) siły międzyatomo*_{

b) energia potencjalna

zawsze wypełnia zbiornik, w którym jest zawarty. Chwilowy przestrzenny rozkład atomów jest całkowicie nie uporządkowany. Wzrost temperatury, przy stałej objętości zbiornika, powoduje wzrost prężności gazu.

W stanie ciekłym ruchliwość atomów jest znacznie mniejsza. Ich ruchy drgające zapewniają stosunek energii potencjalnej do energii kinetycznej drgań utrzymujący stale odległości środków drgań, ale umożliwiający zmiany ich wzajemnego położenia w przestrzeni. Dzięki temu ciecze zachowują stałą objętość, ale nie zachowują stałego kształtu. Pod działaniem siły ciężkości zawsze wypełniają naczynie, w którym są zawarte, przyjmując makroskopowo płaską powierzchnię. Chwilowy rozkład przestrzenny atomów jest nie uporządkowany w dalekim zasięgu, przy chwilowym pojawianiu się (i zaniku) różnej wielkości obszarów uporządkowania bliskiego zasięgu. Wzrost temperatury powoduje rozszerzalność cieplną cieczy i powiększa amplitudę drgań jej atomów. Pojedyncze atomy oddalają się od powierzchni cieczy na odległość, przy której międzyatomowe siły przyciągające przestają działać; takie atomy stają się atomami swobodnymi. Jest to proces parowania cieczy. W temperaturze wrzenia proces parowania odbywa się nie tylko na powierzchni, lecz w całej objętości cieczy.

W stanie stałym ruchliwość atomów jest najmniejsza. Stosunek energii potencjalnej do energii kinetycznej drgań zapewnia stałą odległość i niezmienne położenia środków drgań atomów. Dzięki temu ciała stałe zachowują swoją objętość i kształt wbrew sile ciężkości. Środki drgań atomów rozmieszczone są w przestrzeni w substancjach krystalicznych w sposób symetryczny — statystycznie uporządkowany, a w substancjach amorficznych (bezpostaciowych) w sposób bezładny — statystycznie nie uporządkowany. Wzrost temperatury powiększa amplitudę drgań atomów, co objawia się rozszerzalnością cieplną, a w temperaturze topnienia doprowadza do przemiany ciało stałe ^ ciecz.

Jak wspomniano, równowagowej odległości międzyatomowej R₀ odpowiada minimalna wartość energii potencjalnej W₀ między dwoma atomami. Wartość ta jest

1.1.1.    Wiązanie jonowe (heteropolarne)

W dążeniu do utworzenia trwałej konfiguracji oktetowej atom pierwiastka elektrododatniego oddaje swoje elektrony wartościowości atomowi pierwiastka elektroujemnego, przy czym tworzą się odpowiednio jony dodatni i ujemny. Tak na przykład atom sodu ma jeden elektron wartościowości na zewnątrz trwałego oktetu 2s²2p⁶3s‘. Tracąc ten elektron na rzecz np. atomu chloru o siedmiu elektronach wartościowości 3s²3p⁵, staje się jednowartościowym jonem dodatnim (kationem) sodu, a jednowartościowy jon ujemny (anion) chloru zyskuje również konfigurację oktetową. W ten sposób tworzy się elektroobojętna cząsteczka chlorku sodowego, co można zapisać poglądowo

Na' + Ćr—(Na)^ł +(^:Ći-)-.

Istotą wiązania jonowego są elektrostatyczne siły przyciągania różnoimiennych ładunków elektrycznych. Cząsteczka o wiązaniu jonowym, elektrycznie obojętna, ma dwa różnoimienne bieguny elektryczne - stanowi tzw. dipol. Dipole łączą się przeciwnymi biegunami w zespół stanowiący jedną wielką cząsteczkę. Wiązanie jonowe jest bezkierunkowe, ponieważ siły Coulomba we wszystkich kierunkach mają jednakową wartość.

Wiązania jonowe mają halogenki pierwiastków alkalicznych i ziem alkalicznych oraz niektóre tlenki, np. MgO, CaO.

1.1.2.    Wiązanie atomowe (homeopolarne)

Atomy pierwiastków elektroujemnych łączą się w cząsteczki, oddając po jednym (dwa, trzy) elektrony wartościowości na „wspólny użytek” obu atomów. Utworzona para (pary) elektronowa przez ustawiczną zmianę pozycji między atomami wytwarza siły przyciągające. Tak na przykład atom chloru o siedmiu elektronach wartościo-