bg‑magenta

Właściwości fizyczne widoczne gołym okiem

bg

Podstawowymi cechami, które należy rozpatrywać podczas określania rodzaju wiązania w substancji są jej właściwości fizyczne, na przykład kolor, wytrzymałość mechaniczna, charakterystyczny połysk lub jego brak.

Substancje o wiązaniach metalicznychwiązanie metalicznewiązaniach metalicznych (metale i stopy) mają barwę srebrzystą (z wyjątkiem złota i miedzi) i charakterystyczny metaliczny połysk. Posiadają jednak zróżnicowaną twardość. O ile sód jest metalem miękkim, to już żelazo, czy tytan charakteryzują się dużą twardością. Należy być ostrożnym przy jednoznacznym określaniu rodzaju wiązania na podstawie wyglądu zewnętrznego, ponieważ metaliczny połysk charakterystyczny dla metali i stopów jest również charakterystyczny dla grafitu. W graficie w przeciwieństwie do metali występują jednak wiązania kowalencyjne, a nie metaliczne.

R1UB6qFVI0bE2
Zdjęcie numer 1 przedstawia grafit, srebrzystoszary, połyskliwy minerał będący odmianą alotropową węgla. Zdjęcie numer 2 prezentuje formę krystaliczną tytanu, srebrzystobiałego, błyszczącego pierwiastka.

Z kolei substancje o wiązaniach jonowychwiązanie jonowewiązaniach jonowych mają zróżnicowaną barwę. Związki te posiadają tendencję do tworzenia kryształów o dość dużej wytrzymałości mechanicznej. Stąd też, aby odróżnić je od pozostałych substancji należy brać pod uwagę również inne właściwości. Wśród interesujących substancji o wiązaniu jonowym, który wyglądem może przypominać metale jest piryt, czyli disiarczek żelaza (FeS2).

RvRtWxscWFGzA
Piryt określany jest mianem „złota głupców”, ponieważ wyglądem przypomina złoto.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
bg‑magenta

Rozpuszczalność w wodzie

bg

Do rozpuszczalnych substancji w rozpuszczalnikach polarnych (na przykład w wodzie) zalicza się związki zawierające wiązania jonowe. Związki o wiązaniach kowalencyjnych niespolaryzowanych nie rozpuszczają się zazwyczaj w rozpuszczalnikach polarnych, są natomiast rozpuszczalne w cieczach niepolarnych (organicznych), takich jak benzen i czterochlorek węgla.

Niektóre substancje o wiązaniach kowalencyjnych niespolaryzowanychwiązanie kowalencyjne niespolaryzowanewiązaniach kowalencyjnych niespolaryzowanych, na przykład  diament lub SiO2 nie rozpuszczają się w żadnym z rozpuszczalników. Ta sama cecha dotyczy substancji o wiązaniach metalicznych. Istnieją również substancje o wiązaniach kowalencyjnych niespolaryzowanych, które dobrze się rozpuszczają. Przykładem jest cząsteczka Br2, która rozpuszczona w wodzie tworzy roztwór wody bromowej.

bg‑magenta

Przewodnictwo elektryczne

bg

Dobre przewodniki prądu elektrycznego

Jeżeli substancja przewodzi prąd elektryczny w stanie stopionym lub w roztworze wodnym to oznacza to, że jest to związek jonowy. Wynika to z faktu, że za przepływ prądu odpowiedzialne są jony mające swobodę ruchu. Jeżeli natomiast substancja przewodzi prąd elektryczny w postaci stałej, to występują w niej wiązania metaliczne. Obecne w wiązaniu wolne elektrony przenoszą ładunek elektryczny. Mechanizm przewodzenia prądu jest jednak odmienny do przewodników jonowych.

Złe przewodniki prądu elektrycznego

Substancje o wiązaniach kowalencyjnych są izolatorami – nie przewodzą prądu elektrycznego. Wynika to z faktu, że w żadnym ze stanów skupienia (stałym, ciekłym i gazowym) substancja nie zawiera ładunków elektrycznych. Wśród substancji o wiązaniu kowalencyjnym, która przewodzi prąd wyjątek stanowi grafit oraz fosfor czarny.

bg‑magenta

Temperatura topnienia

bg

Niskie temperatury topnienia

Temperatura topnienia określa kiedy substancja przechodzi ze stanu stałego w stan ciekły. Niskie temperatury topnienia są charakterystyczne dla substancji, które posiadają wiązania kowalencyjne i tworzą kryształy cząsteczkowe. Wśród takich substancji można wymienić m.in. helowce w stałym stanie skupienia, węglowodory (np. etan), cząsteczki związków chemicznych (np. SiH4).

Wzór/nazwa

Temperatura topnienia °C

H2O (lód)

0

SiH4

-185

C2H6 (etan)

-183

Wysokie temperatury topnienia

Aby stopić substancję jonową należy dostarczyć znacznej energii, która zniszczy jej sieć krystaliczną. Z tego względu substancje jonowej posiadają wysokie temperatury topnienia i wrzenia. Większymi temperaturami topnienia i wrzenia charakteryzują się substancje o wiązaniach kowalencyjnych, które tworzą kryształy kowalencyjne np. diament, krzem.

Wysoka temperatura topnienia to również cecha niektórych substancji o wiązaniu metalicznym. Chociaż wśród metali temperatury topnienia są zróżnicowane to istnieją metale o szczególnie wysokich wartościach temperaturach topnienia i wrzenia. Przykładem może być wolfram – metal, którego temperatura topnienia jest wyższa niż wielu substancji kowalencyjnych.

R59vrKpnDX5HY1
Wykres kolumnowy. Lista elementów:
  • 1. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Bor
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 2100
  • 2. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Fosfor czarny
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 610
  • 3. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Diament
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 3500
  • 4. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Azotek boru
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 2900
  • 5. zestaw danych:
    • Nazwa substancji: Wolfram
    • Temperatura topnienia [[°C]]: 3400
Wykres słupkowy przedstawiający temperaturę topnienia w stopniach Celsjusza wybranych substancji.
bg‑magenta

Podsumowanie

bg

Należy pamiętać, że poznanie charakterystycznych cech substancji wymaga wykonania wielu doświadczeń i niekiedy długotrwałej obserwacji. Dlatego należy być ostrożnym przy dokonywaniu charakterystyki badanych substancji i określeniu rodzaju wiązań, jakie w nich występują tylko na podstawie jednej właściwości. Ponadto należy pamiętać, że wiązania nie muszą być w 100% kowalencyjne lub w 100% jonowe. Istnieją również wiązania o charakterze pośrednim.

1
Polecenie 1

Na tablicy interaktywnej zapisz te właściwości, które Twoim zdaniem są charakterystyczne dla srebra, które znajduje zastosowanie w jubilerstwie. Na tej podstawie spróbuj określić rodzaj wiązania jakie występuje w srebrze.

R1UYPCGAFZo1K1
Fotografia przedstawiająca srebrny łańcuszek ze srebrną przywieszką w kształcie serca złożonego z listków i kwiatów.
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
RHVaMyL7WVYk9
(Uzupełnij).

Słownik

wiązanie metaliczne
wiązanie metaliczne

jest to oddziaływanie jonów dodatnich i zdelokalizowanych elektronów walencyjnych, które poruszając się w całej objętości metalu tworzą tzw. gaz elektronowy

wiązanie jonowe
wiązanie jonowe

elektrostatyczne oddziaływanie między przeciwnie naładowanymi jonami, powstającymi wskutek przeniesienia elektronu (elektronów) z atomu pierwiastka mniej elektroujemnego do atomu pierwiastka bardziej elektroujemnego

wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane
wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane

inaczej: atomowe; powstaje między dwoma atomami, dzięki „uwspólnieniu” dwóch elektronów, z których każdy pochodzi od innego atomu; para elektronów należy w jednakowym stopniu do obu atomów (oba atomy wykazują identyczną lub zbliżoną elektroujemność)

wiązanie kowalencyjne spolaryzowane
wiązanie kowalencyjne spolaryzowane

występuje między atomami różnych pierwiastków; chmura elektronowa tworząca to wiązanie przesunięta jest w stronę atomu pierwiastka o większej elektroujemności

Bibliografia

Bielański A., Podstawy Chemii nieorganicznej, t. 1‑2, Warszawa 2010.

Cox P. A., Chemia nieorganiczna. Krótkie wykłady, Warszawa 2012.

Czerwiński A., Czerwińska A., Jeziorna M., Kańska M., Chemia 3. Podręcznik dla liceum ogólnokształcącego, liceum profilowanego, technikum, Warszawa 2004.

Encyklopedia PWN

Lee J. D., Zwięzła Chemia nieorganiczna, tłum. Jerzy Kuryłowicz, Warszawa 1997, wyd. 5.

Lide D. R.,  CRC Handbook of Chemistry and Physics, Boca Raton 2007, wyd. 88.

Litwin M., Styka‑Wlazło Sz., Szymońska J., To jest chemia 1, Warszawa 2013.

Witowski D., Chemia - zbiór zadań otwartych wraz z odpowiedziami, t. 1, Rzeszów 2009.