Будова іонів. Хімічні елементи - Гіпермаркет знань

>> Атоми. Іони. Хімічні елементи. Для допитливих. Хімічні елементи у живій природі

Атоми. Іони. Хімічні елементи

Матеріал параграфа допоможе вам:

> з'ясувати, яка будова має атом;
> зрозуміти, у чому різниця між атомом та іоном;
> засвоїти назви та позначення хімічних елементів - певних видів атомів;
> використовувати періодичну систему Д. І. Менделєєва як джерело відомостей про хімічні елементи.

Атоми.

Про речовини, їх будову розмірковували ще давньогрецькі філософи. Вони стверджували, що речовинискладаються з атомів - невидимих ​​і неподільних частинок, а в результаті їх з'єднання утворився і існує навколишній світ.

1 Фільтром у домашніх умовах може бути вата або бинт, складений у кілька разів. Фільтр необхідно помістити у господарську лійку.

У перекладі з грецького слово"атом" означає "неподільний".

Довести існування атомів вдалося лише у ХІХ ст. з допомогою складних фізичних експериментів. Одночасно було встановлено, що атом не є суцільною монолітною частинкою. Він складається з ядра та електронів. У 1911 р. було запропоновано одну з перших моделей атома - планетарна. Згідно з цією моделлю, ядро ​​знаходиться в центрі атома і займає незначну частину його обсягу, а електрони рухаються навколо ядра по певних орбітах, як планети - навколо Сонця (рис. 32).

Електрон у тисячі разів менший від атомного ядра. Це негативно заряджена частка. Її заряд – найменший із існуючих у природі. Тому величину заряду електрона фізикиприйняли за одиницю виміру зарядів найдрібніших частинок(крім електронів, є й інші частки). Отже, заряд електрона дорівнює - 1 . Цю частку позначають так: .

Ядро атома заряджено позитивно. Заряд ядра та сумарний заряд усіх електронів атома однакові за величиною, але протилежні за знаком. Тому атом електронейтральний. Якщо заряд ядра атома становить +1, то такому атомі знаходиться один електрон, якщо +2 - два електрони тощо.

Мал. 32. Будова найпростішого атома (планетарна модель)

Атом - найдрібніша електронейтральна частка речовини, що складається з позитивно зарядженого ядра і негативно заряджених електронів, що рухаються навколо нього.

Іони.

Атом у певних умовможе втратити чи приєднати один або кілька електронів. При цьому він стає позитивно або негативно зарядженим часткою - іоном 1 .

Іон - заряджена частка, що утворилася в результаті втрати атомом або приєднання до нього одного або кількох електронів.

1 Слово «іон» у перекладі з грецької означає «що йде». На відміну від електронейтрального атома іон здатний переміщатися в електричному полі.

Якщо атом втрачає один електрон, то утворюється іон із зарядом +1, а якщо приєднує електрон, то заряд іона дорівнюватиме - I (схема 5). У разі втрати атомом або приєднання до нього двох
електронів утворюються іони із зарядами відповідно +2 або -2.

Схема 5. Утворення іонів з атомів

Існують також іони, що утворилися з кількох атомів.

Хімічні елементи.

Атомів у Всесвіті - нескінченна безліч. Їх розрізняють за зарядами ядер.

Вид атомів із певним зарядом ядра називають хімічним елементом.

Атоми із зарядом ядра +1 належать одному хімічному елементу, із зарядом +2 - іншому елементу і т.д.

Наразі відомі 115 хімічних елементів. Заряди ядер їх атомів становлять від +1 до +112, і навіть +114, +116 і +118.

Майже 90 елементів існують у природі, а решта (як правило, з найбільшими зарядами атомних ядер) – штучні елементи. Їх отримують вчені на унікальному дослідному устаткуванні. Ядра атомів штучних елементів нестійкі та швидко розпадаються.

Назви хімічних елементів, атомів та іонів.

Кожен хімічний елемент має назву. Сучасні назвиелементів походять від латинських назв (табл. I). Їх завжди пишуть із великої літери.

Таблиця I

Донедавна 18 елементів мали інші (традиційні) назви, які можна знайти у випущених раніше підручниках з хімії, а також у таблиці I. Наприклад, традиційна назва одного з таких елементів – водень, а сучасна – гідроген.

Назви елементів використовують і для відповідних частинок: атом Гідрогену ( водню), іон Гідрогену (водню).

З назвами іонів, що утворилися з кількох атомів, ви ознайомитеся пізніше.

Назви хімічних елементів мають різне походження. Одні пов'язані з назвами або властивостями (кольором, запахом) речовин, інші – з назвами планет, країн тощо. Є елементи, названі на честь видатних учених. Походження деяких назв невідоме, оскільки вони з'явилися дуже давно.

Це цікаво

Сучасна назва одного з елементів – Меркурій. Воно відрізняється від латинської назви (Hydrargyrum), але близьке до англійської (Mercury) та французької (Mercure).

Що ви вважаєте про походження назв таких елементів: Європій, Францій, Нептуній, Прометій, Менделєвий?

Це цікаво

Символи елементів у всіх країнах одні й самі.

Хімічні елементи символи.

Кожен елемент, крім назви, має ще й скорочене позначення – символ, або знак. В наш час використовують символи елементів, запропоновані майже 200 років тому відомим шведським хімікомЙ. Я. Берцеліус (1779-1848). Вони складаються з однієї латинської літери(першою в латинських назвах елементів) або двох1. У таблиці I такі букви виділено у назвах елементів курсивом.

Мал. 33. Клітина періодичної системи

Вимова символів багатьох елементів збігаються з їх назвами. Наприклад, символ елемента Йода I читається "йод", а не "і", а елемента Феррума Fe - "ферум", а не "фе". Усі винятки зібрані у таблиці I.

У деяких випадках використовують загальне позначенняхімічного елемента – E.

Символи та назви хімічних елементів містяться в періодичній системі Д. І. Менделєєва.

Періодична система хімічних елементів Д. І. Менделєєва .

У 1869 р. російський хімік Дмитро Іванович Менделєєв запропонував таблицю, у якій розмістив відомі на той час 63 елементи. Цю таблицю назвали періодичною системою хімічних елементів.
У нашому підручнику наведено два її варіанти: короткий (форзац І) та довгий (форзац ІІ).

У періодичній системі є горизонтальні рядки, які називають періодами, та вертикальні стовпці – групи. Перетинаючи, вони утворюють клітини, у яких міститься найважливіша інформаціяпро хімічні елементи.

Кожна клітка пронумерована. У ній записано символ елемента, а під ним - назву (рис. 33).

1 Символи чотирьох елементів, відкритих у Останнім часомскладаються з трьох букв.

Дмитро Іванович Менделєєв (1834-1907)

Видатний учений-хімік, член і почесний членакадемії наук багатьох країн. У 1869 р., у віці 35 років, створив періодичну таблицю(систему) хімічних елементів та відкрив періодичний закон - фундаментальний законхімії. Спираючись на періодичний закон, виклав хімію у своєму підручнику «Основи хімії», який багаторазово перевидувався у Росії та інших країнах. Провів ґрунтовні дослідження розчинів та розробив теорію їх будови (1865-1887). Вивів загальне рівняння газового стану(1874). Запропонував теорію походження нафти, розробив технологію виробництва бездимного пороху, зробив істотний внесок у розвиток науки про виміри - метрологію.

Номер клітини називають порядковим номером розміщеного у ній елемента. Його загальне позначення – Z. Вираз «порядковий номер елемента Неона – 10» скорочено записують так: Z(Ne) = 10. Порядковий номерелемента збігається із зарядом ядра його атома та кількістю електронів у ньому.

У періодичній системі всі елементи розміщені у порядку зростання заряду ядер атомів.

Отже, із періодичної системи Д. І. Менделєєва можна отримати такі відомості про хімічний елемент:

Символ;
назву;
порядковий номер;
заряд ядра атома;
кількість електронів у атомі;
номер періоду, в якому елемент знаходиться;
номер групи, де він розміщений.

Знайдіть у періодичній системі елемент із порядковим номером 5 та випишіть у зошит відомості про нього.

Поширеність хімічних елементів.

Одні елементи зустрічаються в природі «на кожному кроці», інші – дуже рідко. Поширеність елемента в повітрі, воді, ґрунті тощо оцінюють, порівнюючи кількість його атомів з кількістю атомів інших елементів.

Володимир Іванович Вернадський (1863-1945)

Російський та український вчений-природодослідник, академік АН СРСР та АН УРСР, перший президент АН України (1919). Один із основоположників геохімії. Висунув теорію походження мінералів. Вивчав роль живих організмів у геохімічних процесах. Розробив вчення про біосферу та ноосферу. Досліджував хімічний складлітосфери, гідросфери, атмосфери. Організатор кількох науково-дослідних центрів. Засновник школи вчених-геохімиків.

Розподіл елементів у різних частинахНаші планети вивчає наука геохімія. Значний внесок у її розвиток зробив видатний вітчизняний учений В. І. Вернадський.

Атмосфера майже повністю складається з двох газів - азоту та кисню. Молекул азоту у повітрі вчетверо більше, ніж молекулкисню. Тому перше місце за поширеністю в атмосфері займає елемент нітрогену, а друге - оксиген.

Гідросфера – це річки, озера, моря, океани, в яких розчинені невеликі кількості твердих речовині газів. Взявши до уваги склад молекули води, легко прийти до висновку, що в гідросфері найбільше атомів Гідрогену.

Літосфера, або земна кора, – це твердий поверхневий шар Землі. У ньому міститься багато елементів. Найбільш поширеними є Оксиген (58% всіх атомів), Силицій (19,6%) та Алюміній (6,4%).

У Всесвіті існують самі елементи, як і нашій планеті. Перше та друге місця за поширеністю в ній займають Гідроген (92 % усіх атомів) та Гелій (7 %) – елементи, атоми яких мають найпростішу будову.

Висновки

Атом - найдрібніша електронейтральна частка речовини, що складається з позитивно зарядженого ядра та негативно заряджених електронів.

Іон - позитивно або негативно заряджена частка, що утворилася внаслідок втрати атомом або приєднання до нього одного або кількох електронів.

Вид атомів із певним зарядом ядра називають хімічним елементом. Кожен елемент має назву та символ.

Найважливіші відомості про хімічні елементи містяться в періодичній системі, створеній російським ученим Д. І. Менделєєвим.

Майже 90 хімічних елементів існують у природі; вони різняться за поширеністю.

?
37. Охарактеризуйте будову атома.
38. Дайте визначення іона. Як ця частка утворюється з атома?
39. Що таке хімічний елемент? Чому його не можна ототожнювати з атомом чи речовиною?
40. Чи перетворюється один елемент на інший, якщо атом втрачає (приєднує) електрон? Відповідь поясніть.
41. Знайдіть у періодичній системі та прочитайте такі символи хімічних елементів: Li, Н, Al, 0, С, Na, S, Cu, Ag, N, Au. Назвіть ці елементи.
42. Який із символів відповідає Ферруму (F, Fr, Fe), Силіцію (С, Cl, S, Si, Sc), Карбону (К, С, Co, Ca, Cr, Kr)?
43. Випишіть із періодичної системи символи всіх елементів, що починаються на літеру А. Скільки існує таких елементів?
44. Підготуйте коротке повідомленняпро походження назв Гідрогену, Гелію або будь-якого іншого елемента.
45. Заповніть перепустки: a) Z(...) = 8, Z(...) = 12; б) Z(C) = ..., Z(Na) = ...
46. ​​Заповніть таблицю:

47. Скориставшись даними, наведеними в тексті параграфа, визначте, скільки приблизно атомів Оксигену припадає на земної корина I атом Силиція та на I атом Алюмінію.

Для допитливих

Хімічні елементи живої природи Підраховано, що у середньому 80 % маси рослин посідає воду. В організмах тварин і людини ця речовина також переважає. Отже, найбільш поширеним елементом у живій природі, як і в гідросфері, є гідроген.

Мал. 34. Хімічні елементи в організмі дорослої людини (у відсотках від загальної кількостіатомів)

Організму людини необхідні понад 20 хімічних елементів. Їх називають біоелементами (рис. 34). Вони містяться у повітрі, воді, а також багатьох речовинах, що потрапляють в організм разом із їжею. Карбон, Оксиген, Гідроген, Нітроген, Сульфур знаходяться у білках, інших речовинах, з яких складається організм. Калій і Натрій містяться у крові, клітинних рідинах тощо. п. Оксиген, Фосфор і Кальцій необхідні формування кісток. Дуже важливі людини Феррум, Флуор, Йод. Недолік Ферруму в організмі призводить до недокрів'я, Флуора - спричиняє карієс, а Йода - уповільнює розумовий розвитокдитини.

1. Атом складається з позитивно зарядженого ядра та негативно зарядженої електронної оболонки. Атом електронейтральний. Число протонів в ядрі дорівнює числу електронів. Ядро складається з протонів та нейтронів. Відносні маси протона і нейтрону дорівнюють 1, протон має заряд +1, нейтрон не заряджений. Заряд ядра дорівнює числупротонів, маса ядра дорівнює сумі мас протонів та нейтронів. Маса атома складається, переважно, з маси ядра, оскільки маса електронів мала (маса електрона дорівнює 1/1840 маси протона).

2. Порядковий номер елемента дорівнює зарядуядра (числу протонів), відносна масаізотопу елемента дорівнює числу протонів та нейтронів: Аr = Z + N.

3. Електрони розміщуються за енергетичними рівнями. Число енергетичних рівнівв атомі дорівнює номеру періоду. Максимальна кількість електронів на енергетичному рівні дорівнює 2n2 (n - номер енергетичного рівня).

4. Електрони, що знаходяться на одному енергетичному рівні, утворюють різні хмари (орбіталі):
s - електрони утворюють хмари кулястої форми,
p - електрони - гантелеподібної форми,
d і f - електрони мають більше складну форму.
На першому енергетичному рівні є лише s-підрівень, на другому s- та p-підрівні, на третьому s-, p-, d-підрівні, на четвертому s-, p-, d-, f-підрівні.
На енергетичних підрівнях є одна s-селянка, три p-орбіталі, п'ять d-орбіталей, сім f-орбіталей. На кожній орбіталі може бути один (неспарений) або два (спарені) електрони. Таким чином, максимальна кількість s-електронів на енергетичному рівні дорівнює 2, p-електронів – 6, d-електронів – 10, f-електронів – 14.

5. Енергетичний рівень може бути завершеним чи незавершеним. У завершеному енергетичному рівні всі орбіталі заповнені, електрони спарені.

6. Заповнення енергетичних рівнів іде за принципом найменшої енергії. Електрон займає орбіталь із найменшою енергією.

7. Електронна будовазаписується електронною формулою(наприклад: 6 C 1s 2 2s 2 2p 2) або за допомогою квантових осередків.

8. Хімічні властивостіелемента залежить від електронної будови. Електронна будова атомів періодично повторюється, отже періодично повторюються хімічні властивості.

9. Вищий ступіньокислення (і вища валентність) більшість елементів визначається за номером групи.

10. Негативний ступіньокислення неметалів (валентність у летючих водневих сполукахнеметалів) визначається числом електронів, які бракують до завершення зовнішнього енегретичного рівня, за формулою "номер групи - 8".

11. Іони утворюються з атомів внаслідок віддачі чи прийняття електронів.
Е 0 - ne = Е n+
Е 0 + ne = Е n-

12.Ізотопи – атоми одного хімічного елемента, що мають однаковий зарядядра, але різну масу. Ядра ізотопів містять однакове числопротонів, але різне числонейтронів.

Атоми складаються з малих частинок трьох видів. У центрі атома є ядро, утворене протонами та нейтронами. Навколо ядра є електрони, що утворюють електронні оболонки. Кількість електронів, як правило, дорівнює кількості протонів у ядрі. Кількість нейтронів у ядрі може бути різною: від нуля до кількох десятків.

Маса протона приблизно дорівнює масі нейтрону. Порівняно з їх масами маса електрона дуже мала. Електрони відносяться до так званих негативно заряджених частинок, протони – до позитивно заряджених частинок. Нейтрони відносяться до незаряджених або електронейтральних частинок (що таке електричний заряді як визначаються його знаки, ми дізнаємось у § 8-в).

Частинки ядра міцно пов'язані один з одним особливими ядерними силами. Притягнення електронів до ядра набагато слабше взаємного тяжінняпротонів і нейтронів, тому електрони (на відміну частинок ядра – протонів і нейтронів) можуть відокремлюватися від своїх атомів і переходити до інших.

Через війну переходів електронів утворюються іони – атоми чи групи атомів, у яких число електронів однаково числу протонів. Якщо іон містить негативно заряджених частинок більше, ніж позитивно заряджених, такий іон називають негативним. У у протилежному випадкуіон називають позитивним. У верхній частині малюнка показано втрату атомом електрона, тобто утворення позитивного іона. У нижній частині малюнка – утворення атома негативного іона.

Іони дуже часто зустрічаються в речовинах, наприклад, вони є у всіх без винятку металах. Причина полягає в тому, що один або кілька електронів від кожного атома металу відокремлюються та рухаються усередині металу, утворюючи так званий електронний газ. Саме через втрату електронів, тобто негативних частинок, атоми металу стають позитивними іонами. Це справедливо для металів у будь-якому стані – твердому, рідкому чи газоподібному (наприклад, для парів ртуті).

Ви вже знаєте, що в твердому станівсі метали є кристалами (див. § 7). Іони всіх металів розташовані впорядковано, утворюючи кристалічні грати. У металах у рідкому або газоподібному станівпорядковане розташування іонів відсутнє, але електронний газ, як і раніше, присутній.

Деякі іони можуть бути утворені кількома атомами. Наприклад, молекули сірчаної кислоти H2SO4 в водному розчинірозпадаються на позитивні іони водню, у кожному з яких по одному атому, та негативні іони кислотного залишку, у кожному з яких по п'ять атомів (див. рисунок).

Утворення іонів з нейтральних молекул (іонізація) може відбуватися за різних причин. Одну з них, розчинення, ми щойно розглянули. Інша причина – підвищення температури. При цьому збільшується розмах коливань як молекул, так і атомів, що входять до їхнього складу. Якщо температура перевищить певне значення, молекула розпадеться, і утворюються іони. Іонізація може відбуватися під дією тертя, електрики, світла, радіації.

Ізоелектроннимичастинками називають частинки, що містять однакову кількість електронів. Наприклад, до ізоелектронних частинок відносяться N 2 , CO, BF, NO + , CN  .

Відповідно до методу МО електронна будова молекули СО аналогічна до будови молекули N 2:

На орбіталях молекули ЗІ розташовуються 10 електронів (4 валентні електрони атома вуглецю і 6 валентних електронів атоми кисню). У молекулі СО, як і в молекулі N 2 зв'язок потрійний. Подібність в електронній будові молекул N 2 та СО обумовлює близькість фізичних властивостей цих речовин.

У молекулі NO на орбіталях розподілено 11 електронів (5 електронів атома азоту та 6 електронів атома кисню), отже, електронна конфігурація молекули така:

NO або

Кратність зв'язку в молекулі NO дорівнює (8-3): 2 = 2,5.

Конфігурація молекулярних орбіталей в іоні NO  :

NO -

Кратність зв'язку у цій молекулі дорівнює (8–4):2 = 2.

Іон NO + має таку електронну будову:

NO+.

Надлишок зв'язувальних електронів у цій частинці дорівнює 6, отже, кратність зв'язку в іоні NO + дорівнює трьом.

У ряді NO  , NO, NO + надлишок сполучних електронів збільшується, що призводить до зростання міцності зв'язку та зменшення її довжини.

Метод молекулярних орбіталей

З використанням методу молекулярних орбіталей вважається, на відміну методу валентних зв'язків, кожен електрон перебуває у полі всіх ядер. При цьому зв'язок не обов'язково утворений парою електронів. Наприклад, іон Н 2+ складається з двох протонів та одного електрона. Між двома протонами діють сили відштовхування (рис. 30), між кожним протоном і електроном - сили тяжіння. Хімічна частка утворюється лише тому випадку, якщо взаємне відштовхування протонів компенсується їх тяжінням до електрону. Це можливо, якщо електрон розташований між ядрами – в області зв'язування (рис. 31). Інакше сили відштовхування не компенсуються силами тяжіння - кажуть, що електрон перебуває у сфері антизв'язування, чи розпушення.

Двоцентрові молекулярні орбіталі

У методі молекулярних орбіталей для опису розподілу електронної щільності в молекулі використовується уявлення про молекулярну орбіталь (подібно до атомної орбіталі для атома). Молекулярні орбіталі - хвильові функції електрона в молекулі чи іншій багатоатомній хімічній частинці. Кожна молекулярна орбіталь (МО), як і атомна орбіталь (АТ), може бути зайнята одним або двома електронами. Стан електрона в області зв'язування описує зв'язуюча молекулярна орбіталь, в області розпушення - розпушуюча молекулярна орбіталь. Розподіл електронів за молекулярними орбіталями відбувається за тими самими правилами, що і розподіл електронів за атомними орбіталями в ізольованому атомі. Молекулярні орбіталі утворюються за певних комбінаціях атомних орбіталей. Їх число, енергію та форму можна вивести виходячи з числа, енергії та форми орбітників атомів, що становлять молекулу.

У загальному випадку, хвильові функції, що відповідають молекулярним орбіталям у двоатомній молекулі, представляють як суму та різницю хвильових функційатомних орбіталі, помножених на деякі постійні коефіцієнти, що враховують частку атомних орбіталейкожного атома освіти молекулярних орбіталей (вони залежить від електронегативності атомів):

φ(АВ) = з 1 ψ(А) ± з 2 ψ(В)

Цей метод обчислення одноелектронної хвильової функції називають "молекулярні орбіталі у наближенні лінійної комбінації атомних орбіталей" (МО ЛКАО).

Так, при утворенні іона Н 2 + або молекули водню Н 2 із двох s-орбіталей атомів водню формуються дві молекулярні орбіталі Одна з них зв'язує (її позначають σ св), інша - розпушує (σ *).

Енергії зв'язувальних орбіталей нижчі, ніж енергії атомних орбіталей, використаних їх освіти. Електрони, що заселяють молекулярні орбіталі, що зв'язують, знаходяться переважно в просторі між зв'язуваними атомами, тобто. у так званій галузі зв'язування. Енергії розпушувальних орбіталей вище, ніж енергії вихідних атомних орбіталей. Заселення розпушувальних молекулярних орбіталей електронами сприяє ослабленню зв'язку: зменшенню її енергії та збільшенню відстані між атомами в молекулі. Електрони молекули водню, що стали загальними для обох атомів, що зв'язуються, займають зв'язуючу орбіталь.

Комбінація р-орбіталей призводить до двох типів молекулярних орбіталей З двох р-орбіталей взаємодіючих атомів, спрямованих вздовж лінії зв'язку, утворюються зв'язує σ св - і розпушує σ *-орбіталі. Комбінації р-орбіталей, перпендикулярних ліній зв'язку, дають дві зв'язувальні π-і дві розпушують π*-орбіталі. Використовуючи при заселенні електронами молекулярних орбіталей ті ж правила, що при заповненні атомних орбіталей в ізольованих атомах, можна визначити електронну будову двоатомних молекул, наприклад, O 2 і N 2 (рис. 35).

З розподілу електронів молекулярними орбіталями можна розрахувати порядок зв'язку (ω). З числа електронів, розташованих на зв'язуючих орбіталях, віднімають число електронів, що знаходяться на орбіталях, що розпушують, і результат ділять на 2 n(У розрахунку на nзв'язків):

ω = / 2 n

З енергетичної діаграми видно, що з молекули Н 2 ω = 1.

Метод молекулярних орбіталей дає самі значення порядку хімічного зв'язкущо метод валентних зв'язків, для молекул Про 2 (подвійний зв'язок) і N 2 (потрійний зв'язок). У той самий час він припускає нецілочисленні значення порядку зв'язку. Це спостерігається, наприклад, при утворенні двоцентрового зв'язку одним електроном (в іоні Н 2+). І тут ω = 0,5. Величина порядку зв'язку прямо впливає її міцність. Чим вищий порядок зв'язку, тим більша енергія зв'язку і менше її довжина:

Закономірності у змінах порядку, енергії та довжини зв'язку можна простежити на прикладах молекули та молекулярних іонів кисню.

Комбінація орбіталей двох різних атомівз утворенням молекули можливо лише за близькості їх енергій, у своїй атомні орбіталі атома більшої електронегативності на енергетичної діаграмі завжди розташовуються нижче.

Н наприклад, при утворенні молекули фтороводню неможлива комбінація 1 s-АТ атома водню та 1 s-АТ або 2 s-АТ атома фтору, оскільки вони сильно розрізняються за енергією. Найближче по енергії 1 s-АТ атома водню та 2 p-АТ атома фтору. Комбінація цих орбіталей викликає появу двох молекулярних орбіталей: зв'язує σ св і розпушує σ *.

Решта 2 р-орбіталі атома фтору не можуть комбінуватися з 1 s-АТ атома водню, оскільки вони мають різну симетрію щодо міжядерної осі. Вони утворюють незв'язуючі π 0 -МО, що мають таку ж енергію, як і вихідні 2 р-орбіталі атома фтору.

Ті, що не беруть участі в ЛКАО s-орбіталі атома фтору утворюють незв'язуючі 0 -МО. Заселення електронами орбіталей, що не зв'язують, не сприяють і не перешкоджають утворенню зв'язку в молекулі. При розрахунку порядку зв'язку їхній внесок не враховується.

Багатоцентрові молекулярні орбіталі

У Багатоцентрові молекули молекулярні орбіталі є багатоцентровими, так вони є лінійною комбінацією орбіталей всіх атомів, що беруть участь у освіті зв'язків. У загальному випадку молекулярні орбіталі не локалізовані, тобто електронна щільність, що відповідає кожній орбіталі, більш менш рівномірно розподілена по всьому об'єму молекули. Однак за допомогою математичних перетворень можна отримати локалізовані молекулярні орбіталі. певної форми, що відповідають окремим дво- чи трицентровим зв'язкам або неподіленим електронам.

Найпростішим прикладом трицентрового зв'язку є молекулярний іон Н 3 + . З трьох s-орбіталей атомів водню утворюються три молекулярні орбіталі: сполучна, незв'язуюча і розпушуюча. Пара електронів заселяє орбіталь. Зв'язок, що утворюється, є двоелектронним трицентровим; порядок зв'язку дорівнює 0,5.

Хімічні частинки, що містять неспарені електрони, мають парамагнітні властивості (на відміну від діамагнітних властивостей хімічних частинок, всі електрони в яких спарені). Парамагнетиками є всі речовини, що складаються з хімічних частинок з непарним числом електроном, наприклад NO. Метод молекулярних орбіталей дозволяє виявити парамагнетики серед речовин, що складаються з хімічних частинок з парним числом електронів, наприклад Про 2 , в молекулі якого два неспарені електрони знаходяться на двох орбіталях, що розпушують π*.

Хімічні частки із неспареними електронами на зовнішніх орбіталях називають вільними радикалами. Вони мають парамагнетизм і високу реакційну здатність. Неорганічні радикали з локалізованими неспареними електронами, наприклад . Н, . NН 2 зазвичай є короткоживучими. Вони утворюються при фотолізі, радіолізі, піролізі, електролізі. Для їхньої стабілізації використовують низькі температури. Короткоживучі радикали - проміжні частки у багатьох реакціях.

Як ми вже зазначили у Введенні до підручника, у 8-му класі багато відомостей нам доведеться прийняти «на віру», оскільки у школі складно зробити чи описати відповідні експерименти. Причина - більшість із них пояснюються «на стику» ще не вивчених розділів фізики та хімії. Будова атомів та іонів – приклад таких відомостей. Познайомимося із ними.

Атоми складаються із ще менших частинок трьох видів. У центрі атома є ядро, утворене протонамиі нейтронами. Навколо ядра швидко рухаються електрони,утворюючи так звані електронні хмари.Кількість протонів у ядрі дорівнює кількості електронів, що рухаються навколо нього. Кількість нейтронів може бути різною.
Маса протона приблизно дорівнює масі нейтрону. Порівняно з їх масами маса електрона дуже мала. Електрони відносяться до так званих негативно зарядженимчастинкам, протони - до позитивно зарядженимчастинок. Нейтрони - до незарядженим або електронейтральнимчастинкам (що таке електричний заряд і як визначаються його знаки «+» та «-», ми дізнаємося у § 8-б).

Частинки ядра міцно пов'язані один з одним особливими ядерними силами.Притягнення електронів до ядра набагато слабкіше взаємного тяжіння протонів і нейтронів, тому електрони (на відміну частинок ядра - протонів і нейтронів) можуть відокремлюватися від своїх атомів і переходити до інших (див. малюнок).
В результаті переходів електронів утворюються іони - Атоми або групи атомів, в яких число електронів не дорівнює числу протонів.Якщо іон містить негативно заряджених частинок більше, ніж позитивно заряджених, такий іон називають негативним.У протилежному випадку іон називають позитивним.У верхній частині малюнка показано втрату атомом електрона, тобто утворення позитивного іона. У нижній частині малюнка – утворення з атома негативного іона.
Іони часто зустрічаються в речовинах, наприклад, вони є у всіх без винятку металах. Причина полягає в тому, що один або кілька електронів від кожного атома металу відокремлюються і рухаються всередині металу, утворюючи так званий електронний газ.Саме через втрату електронів, тобто негативних частинок, атоми металу стають позитивними іонами. Це справедливо для металів у будь-якому стані – твердому, рідкому чи газоподібному (наприклад, для парів ртуті).

Відомо, що у твердому стані всі метали є кристалами (див. § 7-е). Іони всіх металів розташовані впорядковано, утворюючи кристалічні грати. У розплавлених та випарених (газоподібних) металах упорядковане розташування іонів відсутнє, але електронний газ, як і раніше, залишається між іонами.
Іони можуть бути утворені кількома атомами (групою атомів).Наприклад, при розчиненні у воді сірчаної кислоти кожна її молекула утворює два іони водню 2H+ та один іон кислотного залишку SO42-. Розпад молекули можна виразити рівнянням: H2SO4 = 2H+ + SO42-.

Утворення іонів з нейтральних молекул (іонізація) може відбуватися з різних причин. Одну з них, розчинення, ми щойно розглянули. Інша причина – підвищення температури. При цьому збільшується розмах коливань як молекул, так і атомів, що входять до їхнього складу. Якщо температура перевищить певне значення, молекула розпадеться, і утворюються іони. Іонізація може відбуватися і з інших причин.