Az ásványtanórán azt tanították, hogy a fémes és az ionos kötések gyengébbek, mint a kovalens kötések, és miért van ilyen magas a kvarc és a gyémánt keménységi értéke. A szerves kémia órán azonban megtanultam, hogy a kovalens kötések gyengébbek, mint a fémes és az ionos kötések, így a szerves anyagok olvadáspontja sokkal alacsonyabb, mint a fémek és az ionos vegyületeké.
Mit tévedek? Az ionos és fémes kötések gyengébbek, mint a kovalens kötések vagy sem?
Megjegyzések
- Ön ‘ alapvetően az intermolekuláris erő és az intramolekuláris erő összehasonlítása.
- A ” erősség ” problémája nincs pontosan meghatározva, és a tanárai más értelemben használják. Ha összehasonlítjuk a kötés disszociációs energiáit, az ionos kötések elég erősek lehetnek: to0: opentextbc.ca/chemistry/chapter/…
- További zűrzavar van itt, mivel a kovalens molekulákból álló vegyületek nem készítenek kristályokat a szövetségi kötés alapján: a kristályok gyengébb diszperziós erőkből (van der Waals erők) jönnek létre. ) a diszkrét molekulák között. Ezek határozottan gyengébbek, mint az ionos kötések vagy a kovalens kötések olyan szilárd hálózati szilárd anyagokban, mint a gyémánt, ahol minden atom kovalens kötéssel rendelkezik más atomokkal.
Válasz
A kvarc és a gyémánt erősebb anyagok, mert molekuláik hálózat kovalens struktúrákat alkotnak. Ezek a struktúrák rácsszerű szerkezetet alkotnak, nagyjából megegyeznek az ionos vegyületekkel.
Ez a molekulahálózat az oka annak is, hogy a gyémánt és a kvarc kristályszerkezetet alkot, akárcsak az ionos anyagokban, mint pl. NaCl. Néhány további struktúra, amelyet érdemes megvizsgálni, a grafit és a grafén, amelyek mind a szén allotropjai (az allotropok egyszerűen fogalmazva egy elem különböző molekuláris elrendezései).
A hálózati struktúra egyesül az anyag erősebb, mint a normál kovalens kötésű anyagok.
Tehát a kérdés megválaszolásához úgy tűnik, hogy a standard kovalens kötésekkel rendelkező anyagok gyengébbek, mint az ionos kötések, mivel az ionos kötések általában rácsszerkezetet alkotnak, ami miatt sokkal erősebb. Láthatja ezt abban, hogy az ionos sók forráspontja sokkal magasabb, mint egy olyan kovalens anyagé, mint a víz. Azonban amikor a kovalens kötések hálózati kovalens struktúrákat képeznek, az atomok egyesülve egyes szinguláris makromolekulát képeznek, amely sokkal erősebb, mint az egyes kovalens kötések.
Megjegyzések
- A magyarázatod nem úgy tűnik, hogy ‘ magyarázza el, amit mondasz. Ön azzal magyarázza, hogy az ionos vegyületek rácsszerkezeteket képeznek szilárd állapotban, de akkor azt írja, hogy az ionos sók forráspontja magasabb. Folyékony állapotban az ionos kötések már megszakadtak. Tehát amikor megemlítjük az ionos sók forráspontját, nincs összefüggés az ionos kötés erősségével.
- @TanYongBoon, azért használtam forráspontot, mert úgy éreztem, hogy ezek a legjobban összehasonlíthatók a valódi energiához, megtörik az egyes ionkötéseket (legalább olvadáspontokkal szemben). Hajlamosak vagyunk az ionos kölcsönhatások erősségét rácsenergiával mérni, amely az a mól ionanyagra szükséges energia, amely a szilárd anyag gáznemű ionokká történő átalakításához szükséges. Ez a szám azonban mind a szublimációs energiát, mind az egyedi kötés entalpiáját elszámolja. A forráspontok használata tehát legalább lehetővé teszi, hogy elkerüljük az olvadó entalpikák összehasonlítását, és közvetlenebbül hasonlítsuk össze a kötési entalpiákat.
- @TanYongBoon természetesen az ionos vegyületek rácsos jellege szükségszerűen bonyolítja az összehasonlítást.
Válasz
Az ásványtanórán tanultak helyesek voltak; a kötés erőssége a következő sorrendben csökken: kovalens> ionos> fémes. Ennek oka a következő. A kovalens kötésekben, például a metánban és az oxigénben, a vegyérték elektronok megoszlanak a kötésben részt vevő atomok között, és ők (az elektronok) idejük nagy részét a kötésben részt vevő magok közötti régióban töltik; ez erős köteléket teremt. Az olyan ionos anyagokban, mint a nátrium-klorid, az elektronokat az egyik (az elektropozitív) atomtól a másik (az elektronegatív) atomtól adományozzák annak érdekében, hogy az atomok kitöltött héjszerkezetet érjenek el. Az ionos atomok elektrosztatikus vonzerőn és a kialakuló kristályrácsokon keresztül vonzódnak egymáshoz. Az elektrosztatikus vonzás révén kialakult kötések nem olyan erősek, mint az elektronok kovalens megosztásából keletkező kötések. Végül a fémekben a legkülső elektronok adományozódnak vagy “összegyűlnek” a fémekben létező sávszerkezetben.Az elektronok szabadon nagy távolságokat tehetnek meg (ezért a fémek vezetőképessége), és ragasztóként szolgálnak az összes pozitív töltésű fémmag egyben tartására. Tehát a fémek esetében nincsenek jelentős fém-fém kötések, ezért ezek a kötések a leggyengébbek.
megjegyzések
- Amint azt egy másik kérdésben tárgyaltam, tisztelettel nem értek egyet ezzel az ionos kötések nem olyan erősek, mint a kovalensek.
- A fent hivatkozott kérdésben megjegyzi, hogy a legnagyobb kovalens kötés erőssége 945 kJ / mol a $ \ ce {N2} $ -ban. Míg a $ \ ce {LiF} $ ionkötési erőssége, amelynek az egyik erősebb ionkötést kell képviselnie ( lásd itt ), csak 577 kJ / mol. Tehát legalább az erősebb kovalens és ionos kötések összehasonlításakor a kovalens kötések erősebbek. Esetleg megadhatná a BDE-adatokat az átlagosabb kovalens és ionos kötésekhez is, és láthatjuk, hogy melyik erősebb ebben a tartományban.
- Néhány megjegyzést is fűztem más kovalens kötésekhez. De szerintem ez bolond ‘ s megbízás. Pauling nagyszerű meglátása az volt, hogy minden kötés különböző atomokkal legalább valamilyen ionos / elektrosztatikus komponenssel rendelkezik. Egy cikk, amelyre a válaszomban hivatkoztam, azt sugallja, hogy sok kötés erősen kovalens és erősen ionos.
Válasz
Attól függ, hogy a kovalens kötéseknek kétféle kötése létezik, hálózati vagy molekuláris, vagy ahogy én is hallottam, poláris kovalens és nem poláris kovalens kötések. De a hálózati kovalens egy hatalmas hálózatból áll az atomok között, és mindegyik kapcsolódik, és ezek többnyire egy elemből állnak.
Vegyünk például egy gyémántot, amely csak szénből áll, de mivel az atomok kapcsolódnak egymáshoz, és nem kötődnek a molekulák között, mint például valami, például só, amely ionos kötés, nehezebb megtörni. Ha azonban molekuláris kovalens kötésről lenne szó, akkor az egész történet más, mert általában nagyon gyenge kötések és könnyen elszakadnak, mint a cukor vagy más néven glükóz, a szacharóz nem számít, mégis kovalens molekuláris kötés, vannak molekuláik, miközben a gyémánt technikailag egy nagy molekula.
De mivel a cukornak többszörös a kötése egymás között, a molekula gyengébb, mint maguk az elemek közötti kötések, akkor valóban gyenge.
Válasz
Ez nonszensz kérdésnek bizonyul. A kémiai kötések az egész skálát nagyon erősről nagyon gyenge irányítják, amint azt a Megpróbálni azt mondani, hogy az ionos vagy kovalens kötések erősebbek, nagy hiba, kezdve azzal a ténnyel, hogy az “ionos” és a “kovalens” csupán a kötési kontinuum hipotetikus végletei, és Az ideális kötések a folytonosság mentén fekszenek és jellemzők s mind az ideális kötéstípus. Ezért eredeti kérdésének nincs helye a kémia tanulmányozásában.
Megjegyzések
- Visszatérő probléma, mivel az alapszakok ( és ennek a tanárai) úgy tesznek, mintha erejük szempontjából egyszerűen kötvényeket rendelnének. Ehhez hozzátesszük azt a tényt, hogy az ionos kötések elveszítik erejüket a vízben (működő ló esete a legtöbb, ha nem az összes kémikus számára), és akkor összefut azzal, hogy még itt is sokan azt állítják, hogy a kovalens kötés önmagában erősebb, mint az ionos.
Válasz
Ne keverje össze az erejét kötődik a kristályos szilárd anyagokat összetartó erők erősségéhez
Van egy oka annak, hogy a kémia tanulságai eltérnek az ásványtan tanulságaitól : nem ugyanazokról a dolgokról beszélnek.
A probléma az, hogy az ásványtan a kötések, amelyekről beszélnek, azok a kötések, amelyek összetartják a kristályokat, de a kémia területén azokról a kötésekről van szó, amelyek a
Ez a megkülönböztetés fontos. A kémiai kristályok túlnyomó része diszkrét molekulákból áll együtt y gyengébb intermolekuláris erők (néha van Der Waals-kötéseknek nevezik őket). Ezek meglehetősen gyengék a kovalens kötésekhez képest, és gyenge és alacsony olvadáspontú kristályokat eredményeznek. Tehát egy vegyész megnézheti azokat a vegyületeket, ahol a molekulákban a kötés kovalens, és általánosítja, hogy a kristályok jellemzően sokkal gyengébbek, mint a fémek vagy az ionos vegyületek. De azért van, mert a kötések, amelyek a kristályokat létrehozzák, nem kovalensek.
Az ásványtan kutatói többnyire olyan vegyületeket vizsgálnak, amelyek nem különálló molekulákból, hanem ionrácsokból vagy kovalensekből állnak. hálózatok (vagy mindkettő).Nincsenek gyémántmolekulák, a kristály egy hálózati szilárd anyag, amelyet C-C kovalens kötések (majdnem) végtelen tömbje tart össze, mivel a szilícium-dioxidot O-Si-O kötések végtelen tömbje tartja össze. Egyéb ásványi anyagok a kettő keveréke sok szilikáttal, amelyek például O-Si-O szerkezetek lapjait tartalmazzák, amelyek között különféle ionok vannak. Tehát egy ásványgyógyász számára a kovalens kötések erősnek tűnnek a többi kötéstípushoz képest. Az ionos kötések erősek, de nem olyan erősek, mint a tisztán kovalens hálózati szilárd anyagok.
És a problémát tovább bonyolítják az erősség túl szűk meghatározása. A fémek erősebbek vagy gyengébbek, mint a gyémántszerű szerkezetek? Attól függ, mit értesz erő alatt. A gyémánt keményebb, mint bármelyik fém, de törékenyebb is. Ha számít az ellenálló képesség egy éles tárggyal való ütés ellen, válasszon minden nap egy alakítható fémtárgyat a gyémánt helyett. Ez azért történik, mert egyes fémek kristályszerkezete a kristályhibák újraszervezésével képes felvenni az energiát, nem pedig a kötések széttörésével (jóformán az egyetlen lehetőség szilícium-dioxidban vagy gyémántban). Tehát egy értelemben a fémek erősebbek, mint a kovalens szilárd anyagok.
Az általános tanulság az, hogy vigyázzon a definíciókra. A kötés típusai alapján nincs jó általánosítás a kristályerősségre. Legyen óvatos, függetlenül attól, hogy a kristály (molekulák) összetevőin belüli kötésekről vagy azokról a kötésekről van-e szó, amelyek ezeket az összetevőket összetartják (sok “kovalens” vegyület kristályokból áll, ahol a molekulákat sokkal gyengébb erők tartják össze). Ne felejtsd el, hogy sok ásványi anyagnak van ionos és kovalens kötése is. Pontosítsd, hogy mit értesz az “erő” alatt (pl. A kábelköteg az, hogy az ütésállóság nem ugyanaz).
Válasz
Az ionos és fémes kötések gyengébbek, mint a kovalens kötések. Ez így van, ezért a kovalens kristály sokkal nehezebb, mint az ionos és a fémes kristály / polikristály.
A második állítás téves, mert először az olvadáspont nem arányos a kémiai kötés erősségével. Több tényező is létezik, például a molekulák rugalmassága. A forráspont inkább arányos.
Ennél is fontosabb, hogy A szerves vegyület és az ionos, illetve a fémes vegyület között összehasonlítandó részecskék közötti erők NOT kovalens kötés vs ionos kötés vs fémes kötés. A intermolekuláris erő (dipól-dipól, H-kötés, Van der waals) vs ionos kötés vs fémes kötés. És az első sokkal gyengébb, mint a második és a harmadik biztos. Tehát a szerves vegyületek forráspontja sokkal alacsonyabb.
Válasz
Nem vagyok biztos benne, hogy mi a konszenzus, amely elért vegyészek szerte a világon, de szeretném felajánlani a két centem “értékét ebben a kérdésben. Ez a kérdés mindig is olyan kérdés volt, amelyet a tanáraim mindig megválaszoltak, amikor kémiai kötést tanítottak, és a válaszuk mindig ugyanaz volt:
Nem igazságos összehasonlítást végezni, mivel ezek a kötvények erősségük szempontjából végső soron nagyon változóak.
Egyetértek ezzel, de megengedem, hogy bemutassam ezt a kérdést.
A kovalens kötések erőssége az egyszerű molekuláris anyagokban (csakúgy, mint az óriási hálózati struktúrákban) Így a legtöbb kovalens kötés kötési energiája jól ismert, és könnyen felhasználható a kötési energia ilyen összehasonlítására. Az ionos kötések és a fémes kötések erőssége azonban nem t annyira egyértelmű.
Definíció szerint az ionos kötés a pozitív és negatív töltésű ionok közötti elektrosztatikus vonzerő egy ionrácsban, míg a fémkötés a pozitív töltésű fémionok és a környező elektronok közötti elektrosztatikus vonzerő.
Az ionrácsban annyi ion van, amely elektrosztatikusan kölcsönhatásba lép egymással. Hogyan lehet akkor meghatározni az ionos kötés erősségét? A rácsenergia ötlete felhasználható lenne, de a rácsenergia felhasználásával végzett összehasonlításoknak csak akkor lenne értelme, ha ionrácsot hasonlítunk össze. Nem lehet összehasonlítani a kovalens kötésekkel!
Tekintsük a $ \ ce {H-H} $ kötés-disszociációs energiát és a nátrium-klorid rácsenergiáját. A $ \ ce {H-H} $ BDE értéke $ \ ce {+ 436 kJ / mol} $, míg a $ \ ce {NaCl} $ rácsenergiája $ \ ce {+ 786 kJ / mol} $. Mindkettő a “valami molra vonatkoztatva”. De ez a “valami” minden esetben más és más. Hidrogén esetében ez a “valami” a $ \ ce {HH} $ kötés lenne, de a $ \ ce {NaCl} $ ionos vegyület esetében ez a “valami” a $ \ ce {NaCl} $ képletegység. És ez nem ugyanaz, mint “a $ \ ce {Na ^ +} $ és $ \ ce {Cl ^ -} $ közötti ionkötések móljára számítva”.Az ionkötés erősségét nem lehet olyan könnyen meghatározni, mert mindegyik ion elektrosztatikus környezetben van, amelyet a körülötte lévő összes többi ion befolyásol. Ugyanez az ötlet alkalmazható a fémes kötésekre is.
Lényegében az a véleményem, hogy nincs megalapozott igazságos összehasonlítás a fémes, ionos és kovalens kötések között a kötés erősségét illetően.