Стехиометрические законы химии. Пшестанчик В.Р - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

13
отнять один атом кислорода, то образуется новая молекула – монооксида уг -
лерода CO с совершенно иными свойствами. При этом состав меняется рез -
ко, скачком . Так , в молекуле диоксида углерода содержится 27,27 мас. % уг -
лерода и 72,73 мас. % кислорода, а в молекуле монооксида углерода – 42,66
мас . % углерода и 57,14 мас . % кислорода. Таким образом , удаление хотя бы
одного атома приводит к радикальному изменению состава, а следователь-
но, и свойств . Состав молекул CO
2
и CO остается всегда постоянным , и на
оси состава (см . рис.1) эти составы отражаются точками, которые нельзя
сдвинуть ни влево , ни вправо :
Рис.1 Составы углекислого и угарного газа
Ситуация не изменится , если взять, например , кристаллический диоксид уг -
лерода (сухой лед). Хотя в таком кристалле количество частиц и огромно, но
каждая частица представляет собой молекулу, и именно молекулы являются
здесь носителями химических свойств .
Совершенно иная картина наблюдается в координационных кристал-
лах . В таких кристаллах , как мы уже говорили, молекул нет, и носителем
свойств (и химических , и физических ) является фаза, т.е. агрегат, состоящий
из колоссального количества атомов (или ионов), регулярно расположенных
в пространстве. Для таких кристаллов обычно записываемые формулы со-
единений являются в действительности не истинными молекулярными, а
лишь простейшими, отражающими соотношение атомов в кристалле. Так ,
формула NaCl показывает, что в кристалле хлорида натрия на каждый одно-
зарядный ион натрия приходится один однозарядный ион хлора. В извест-
ном смысле формула NaCl для хлорида натрия – это примерно то же самое,
что формула CH для бензола или ацетилена. Иногда, учитывая это обстоя -
тельство, формулу хлорида натрия (и других координационных кристаллов)
записывают в виде (NaCl)
n
и при этом говорят, что такие кристаллы пред-
ставляют собой гигантские «макромолекулы» , подобные молекулам полиме-
ров, например , полиэтилена. Но эта аналогия неверна. Ведь молекулы поли-
меров состоят из регулярно повторяющихся фрагментов (мономеров). На-
пример , полиэтилен (−CH
2
−CH
2
−)
n
построен из молекулярных фрагментов
−
CH
2
−
CH
2
−
. В противоположность этому в координационных кристаллах
такие фрагменты не существуют . Именно поэтому уподобление координа-
ционных кристаллов макромолекулам неправомерно.
Представим себе (условно) кристалл NaCl, состоящий из 1000 атомов
( ионов) Na и 1000 атомов Cl (в действительности, в любом маленьком кри-
сталлике их количество неизмеримо больше). Формулу такого кристалла
можно записать в виде Na
1000
Сl
1000
. Все узлы в кристалле укомплектованы
чередующимися атомами натрия и хлора (рис.2,а). Удалим теперь один атом
натрия из этого кристалла. Разумеется , при этом кристалл не разрушится , 
                                          13

отнять один атом к ислор ода, тообр азуется новая м олек ула– м оноок сидауг-
лер одаCO ссовер ш енно иным исвойствам и. П р иэтом состав м еняется р ез-
к о, ск ачк ом . Т ак , в м олек уле диок сидауглер одасодер ж ится 27,27 м ас. % уг-
лер ода и72,73 м ас. % к ислор ода, ав м олек уле м оноок сидауглер ода– 42,66
м ас. % углер одаи57,14 м ас. % к ислор ода. Т ак им обр азом , удалениехотя бы
одного атом а п р иводит к р адик альном у изм енению состава, а следователь-
но, и свойств. Состав м олек ул CO2 иCO остается всегда п остоянным , ина
оси состава (см . р ис.1) эти составы отр аж аю тся точками, ко т о рые не льзя
с д винут ь нивле во , нивправо :




Рис.1 Составы углек ислого иугар ного газ а
Ситуация неизм енится, есливз ять, нап р им ер , к р исталлическ ий диок сид уг-
лер ода(сухой лед). Хотя в так ом к р исталлек оличествочастиц иогр ом но, но
к аж дая частицап р едставляет собой м олек улу, иим енно м олек улы являю тся
з десьносителям ихим ическ их свойств.
       Совер ш енно иная к ар тина наблю дается в к оор динационных к р истал-
лах. В так их к р исталлах, к ак м ы уж е говор или, м олек ул нет, и носителем
свойств (ихим ическ их, иф изическ их) является ф аза, т.е. агр егат, состоящ ий
из к олоссальногок оличестваатом ов (илиионов), р егуляр нор асп олож енных
в п р остр анстве. Д ля так их к р исталлов обычно з ап исываем ые ф ор м улы со-
единений являю тся в действительности не истинным и м олек уляр ным и, а
лиш ь про с т е й шим и, отр аж аю щ им и соотнош ение атом ов в к р исталле. Т ак ,
ф ор м улаNaCl п ок азывает, чтов к р исталлехлор иданатр ия нак аж дый одно-
з ар ядный ион натр ия п р иходится один однозар ядный ион хлор а. В извест-
ном см ысле ф ор м улаNaCl для хлор иданатр ия – это п р им ер но то ж есам ое,
что ф ор м ула CH для бензола илиацетилена. И ногда, учитывая это обстоя-
тельство, ф ор м улу хлор иданатр ия (идр угих к оор динационных к р исталлов)
з ап исываю т в виде (NaCl) n и п р и этом говор ят, что так ие к р исталлы п р ед-
ставляю т собой гигантск ие«м ак р ом олек улы» , п одобныем олек улам п олим е-
р ов, нап р им ер , п олиэтилена. Н о этааналогия невер на. В едьм олек улы п оли-
м ер ов состоят из р егуляр но п овтор яю щ ихся ф р агм ентов (м оном ер ов). Н а-
п р им ер , п олиэтилен (−CH2−CH2−) n п остр оен из м олек уляр ных ф р агм ентов
−CH2 −CH2 −. В п р отивоп олож ность этом у в к оор динационных к р исталлах
так ие ф р агм енты не с ущ е с т вую т . И м енно п оэтом у уп одобление к оор дина-
ционных к р исталлов м ак р ом олек улам неп р авом ер но.
       П р едставим себе (условно) к р исталл NaCl, состоящ ий из 1000 атом ов
(ионов) Na и1000 атом ов Cl (в действительности, в лю бом м аленьк ом к р и-
сталлик е их к оличество неиз м ер им о больш е). Ф ор м улу так ого к р исталла
м ож но зап исать в виде Na1000 Сl1000 . В се узлы в к р исталле ук ом п лек тованы
чер едую щ им ися атом ам инатр ия ихлор а(р ис.2,а). У далим теп ер ьодин атом
натр ия из этого к р исталла. Раз ум еется, п р и этом к р исталл не р азр уш ится,

Страницы