תרגילי קשר כימי

החומרים השונים הקיימים ביקום מורכבים מאטומים, יונים או מולקולות. יסודות כימיים משתלבים באמצעות קשרים כימיים. קישורים אלה יכולים להיות:

קשר קוולנטי	קשר יוני	חיבור מתכת
שיתוף אלקטרונים	העברת אלקטרונים	בין אטומי מתכת

השתמש בשאלות למטה כדי לבדוק את הידע שלך בקשר כימי.

תרגילים מוצעים

שאלה 1

כדי לפרש את התכונות של חומרים שונים, יש לדעת את הקשרים בין האטומים והקשרים בין המולקולות המתאימות. ביחס לקשר בין אטומים ניתן לומר ש ...

(א) בין אטומים קשורים כוחות המשיכה שולטים.
(ב) כאשר נוצר קשר בין אטומים, המערכת הנוצרת מגיעה לאנרגיה מרבית.
(ג) האטרקציות והדחיות במולקולה אינן רק אופי אלקטרוסטטי.
(ד) בין אטומים קשורים קיים איזון בין אטרקציות אלקטרוסטטיות לדחיות.

ראה תשובה

חלופה נכונה: (ד) בין אטומים קשורים קיים איזון בין אטרקציות אלקטרוסטטיות לדחיות.

אטומים נוצרים על ידי מטענים חשמליים והכוחות החשמליים בין חלקיקים הם שמובילים ליצירת קשרים. לכן, כל הקשרים הכימיים הם אלקטרוסטטיים באופיים.

לאטומים יש כוחות של:

• דחייה בין גרעינים (מטענים חיוביים);
• דחייה בין אלקטרונים (מטענים שליליים);
• משיכה בין גרעינים ואלקטרונים (מטענים חיוביים ושליליים).

בכל המערכות הכימיות, האטומים מבקשים להיות יציבים יותר ויציבות זו מושגת בקשר כימי.

יציבות נובעת מהאיזון בין כוחות המשיכה והדחייה, שכן אטומים מגיעים למצב של אנרגיה נמוכה יותר.

שאלה 2

התאם נכון את המשפטים בעמודה I ואת סוג ההצמדה בעמודה II.

אני	II
(א) בין אטומי Na	1. קשר קוולנטי יחיד
(ב) בין אטומי Cl	2. קשר קוולנטי כפול
(ג) בין אטומי O	3. חיבור מתכת
(ד) בין אטומי N	4. קשר יוני
(ה) בין אטומי Na ו- Cl	5. קשר קוולנטי משולש

ראה תשובה

תשובה:

אטומים	סוגי חיבורים	יִצוּג
(א) בין אטומי Na	חיבור מתכתי. האטומים של מתכת זו קשורים זה לזה באמצעות קשרים מתכתיים והאינטראקציה בין מטענים חיוביים ושליליים מגבירה את יציבות הסט.
(ב) בין אטומי Cl	קשר קוולנטי יחיד. שיתוף אלקטרונים ויצירת קשר יחיד מתרחשים מכיוון שיש רק זוג אחד של אלקטרונים מקשרים.
(ג) בין אטומי O	קשר קוולנטי כפול. ישנם שני זוגות אלקטרונים מקשרים.
(ד) בין אטומי N	קשר קוולנטי משולש. ישנם שלושה זוגות אלקטרונים מקשרים.
(ה) בין אטומי Na ו- Cl	קשר יוני. הוקם בין יונים חיוביים (קטיונים) ליונים שליליים (אניונים) באמצעות העברת אלקטרונים.

שאלה 3

מתאן, אמוניה, מים ומימן פלואוריד הם חומרים מולקולריים שמבנה לואיס שלהם מיוצג בטבלה הבאה.

מתאן, CH4	אמוניה, NH3	מים, ח2או	מימן פלואוריד, HF

מציין את סוג הקשר שנוצר בין האטומים המרכיבים את המולקולות הללו.

ראה תשובה

תשובה נכונה: קשר קוולנטי פשוט.

כשמסתכלים על הטבלה המחזורית, רואים שאלמנטים של חומרים אינם מתכות.

סוג הקשר שנוצרו אלמנטים ביניהם הוא הקשר הקוולנטי, שכן הם חולקים אלקטרונים.

אטומי פחמן, חנקן, חמצן ופלואור מהווים שמונה אלקטרונים במעטפת הערכיות בגלל מספר הקשרים שהם יוצרים. לאחר מכן הם מצייתים לשלטון האוקטט.

מימן, לעומת זאת, משתתף ביצירת חומרים מולקולריים על ידי שיתוף זוג אלקטרונים, יצירת קשרים קוולנטיים פשוטים.

ראה גם: קשרים כימים

שאלות בחינת כניסה

שאלות על קשרים כימיים מופיעות רבות בבחינות הכניסה למכללות. ראה להלן כיצד ניתן לגשת לנושא.

שאלה 1

(UEMG) ניתן להסביר את התכונות המוצגות על ידי חומר מסוים על ידי סוג הקשר הכימי הקיים בין יחידות היוצרים שלו. בניתוח מעבדה, כימאי זיהה את המאפיינים הבאים עבור חומר מסוים:

• טמפרטורת התכה ורתיחה גבוהה
• מוליכות חשמלית טובה בתמיסה מימית
• מוליך רע של חשמל במצב מוצק

מתוך המאפיינים המוצגים על ידי חומר זה, סמן את החלופה המציינת את סוג החיבור השולט בו:

(א) מתכתי
(ב) קוולנטי
(C) המושרה דיפול
(ד) יונית

ראה תשובה

חלופה נכונה: (D) יונית.

חומר מוצק הוא בעל טמפרטורות התכה ורתיחה גבוהות, כלומר הוא יזדקק לאנרגיה רבה כדי לעבור למצב נוזלי או גזי.

במצב מוצק, החומר הוא מוליך גרוע של חשמל בגלל ארגון האטומים היוצרים גיאומטריה מוגדרת היטב.

במגע עם מים מופיעים יונים ויוצרים קטיונים ואניונים, מה שמקל על מעבר הזרם החשמלי.

סוג הקשר שגורם לחומר להיות בעל תכונות אלו הוא הקשר היוני.

שאלה 2

(PUC-SP) ניתוח התכונות הפיזיקליות בטבלה שלהלן:

לִטעוֹם	נקודת היתוך	נקודת רתיחה	מוליכות חשמלית ב 25 מעלות צלזיוס	מוליכות חשמלית בטמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס
ה	801 מעלות צלזיוס	1413 מעלות צלזיוס	בידוד	מנצח
ב	43 מעלות צלזיוס	182 מעלות צלזיוס	בידוד
Ç	1535 מעלות צלזיוס	2760 מעלות צלזיוס	מנצח	מנצח
ד	1248 מעלות צלזיוס	2250 מעלות צלזיוס	בידוד	בידוד

על פי מודלים של קשר כימי ניתן לסווג A, B, C ו- D בהתאמה,

(א) תרכובת יונית, מתכת, חומר מולקולרי, מתכת.
(ב) מתכת, תרכובת יונית, תרכובת יונית, חומר מולקולרי.
(ג) תרכובת יונית, חומר מולקולרי, מתכת, מתכת.
(ד) חומר מולקולרי, תרכובת יונית, תרכובת יונית, מתכת.
(ה) תרכובת יונית, חומר מולקולרי, מתכת, תרכובת יונית.

ראה תשובה

חלופה נכונה: (E) תרכובת יונית, חומר מולקולרי, מתכת, תרכובת יונית.

על מנת לנתח את המצבים הפיזיים של הדגימות כאשר הם נתונים לטמפרטורות המוצגות, עלינו:

לִטעוֹם	מצב גופני ב 25 מעלות צלזיוס	מצב גופני בטמפרטורה של 1000 מעלות צלזיוס	סיווג תרכובות
ה	מוצק	נוזל	יונית
ב	מוצק	מולקולרית
Ç	מוצק	מוצק	מַתֶכֶת
ד	מוצק	מוצק	יונית

שתי התרכובות A ו- D הן מבודדות במצב מוצק (ב 25 מעלות צלזיוס), אך כאשר דגימה A עוברת למצב נוזלי היא הופכת למוליכה. אלה מאפיינים של תרכובות יוניות.

תרכובות יוניות במצב מוצק אינן מאפשרות מוליכות בגלל האופן שבו האטומים מסדרים את עצמם.

בתמיסה, התרכובות היוניות הופכות ליונים ומאפשרות להוביל חשמל.

זה אופייני למתכות המוליכות הטובה שלהן כדוגמה C.

תרכובות מולקולריות הן ניטרליות חשמלית, כלומר מבודדות כמו דוגמה B.

ראה גם: חיבורי מתכת

שאלה 3

(Fuvest) שקול את היסודות היוצרים תרכובות כלור עם מימן, פחמן, נתרן וסידן בהתאמה. עם איזה מהיסודות הללו כלור יוצר תרכובות קוולנטיות?

ראה תשובה

תשובה:

אלמנטים	איך מתרחשת השיחה	קשר נוצר
כְּלוֹר	מֵימָן		קוולנטית (שיתוף אלקטרונים)
כְּלוֹר	פַּחמָן		קוולנטית (שיתוף אלקטרונים)
כְּלוֹר	נתרן		יונית (העברת אלקטרונים)
כְּלוֹר	סִידָן		יונית (העברת אלקטרונים)

תרכובות קוולנטיות מתרחשות באינטראקציה של אטומים שאינם מתכתיים, לא מתכות עם מימן או בין שני אטומי מימן.

אז הקשר הקוולנטי מתרחש עם כלור + מימן וכלור + פחמן.

נתרן וסידן הם מתכות ונקשרים לכלור דרך קשר יוני.

שאלות אויבות

הגישה של Enem לנושא עשויה להיות שונה מעט ממה שראינו עד כה. ראה כיצד קשרים כימיים הופיעו במבחן 2018 ולמד מעט יותר על תוכן זה.

שאלה 1

(Enem / 2018) מחקרים מראים כי מכשירי ננו מבוססים על תנועות אטומיות-ממדיות, הנגרמים על ידי אור, עשויים להיות בעלי יישומים בטכנולוגיות עתידיות, המחליפים מיקרומוטורים, ללא צורך ברכיבים מֵכָנִיקָה. ניתן לראות דוגמה לתנועה מולקולרית המושרה על ידי אור על ידי כיפוף רקיק סיליקון דק, נקשר לפולימר אזובנזן ולחומר תומך, בשני אורכי גל, כפי שמודגם ב דמות. עם יישום האור מתרחשות תגובות הפיכות של שרשרת הפולימר המקדמת את התנועה הנצפית.

_{קח, ח. AND. ננוטכנולוגיה של מולקולות. כימיה חדשה בבית הספר, נ. 21, מאי 2005 (מותאם).}

תופעת התנועה המולקולרית, שמקודמת על ידי שכיחות האור, נובעת מ- (א)

(א) תנועת רטט של אטומים, מה שמוביל לקיצור והרפיה של קשרים.
(ב) איזומריזציה של קשרים N = N, צורת ה- cis של הפולימר קומפקטית יותר מהטרנס.
(ג) טאוטומריזציה של היחידות המונומריות של הפולימר, מה שמוביל לתרכובת קומפקטית יותר.
(ד) תהודה בין האלקטרונים π של קבוצת אזו לבין אלה של הטבעת הארומטית המקצרים את הקשרים הכפולים.
(ה) וריאציה קונפורמציה של קשרים N = N המביאה למבנים עם שטחי שטח שונים.

ראה תשובה

חלופה נכונה: (B) איזומריזציה של קשרים N = N, צורת ה- cis של הפולימר קומפקטית יותר מהטרנס.

התנועה בשרשרת הפולימרים גורמת לתצפית על פולימר ארוך יותר מצד שמאל וקצר יותר מצד ימין.

כאשר החלק הפולימרי מודגש, אנו צופים בשני דברים:

1. ישנם שני מבנים המקושרים על ידי קשר בין שני אטומים (מה שהאגדה מציינת שהוא חנקן);
2. קישור זה נמצא במיקומים שונים בכל תמונה.

ציור קו על התמונה, ב- A נצפה כי המבנים נמצאים מעל ומתחת לציר, כלומר צדדים מנוגדים. ב- B הם נמצאים באותו צד של הקו המצויר.

חנקן גורם לשלושה קשרים להיות יציבים. אם הוא קשור למבנה על ידי קשר, אז הוא קשור לחנקן האחר באמצעות קשר כפול קוולנטי.

דחיסת פולימר והתגמשות להב מתרחשים מכיוון שהקלסרים נמצאים במצבים שונים כאשר מתרחש איזומריזם של N = N קשרים.

איזומריזם טרנס נצפה ב- A (קישורים משני הצדדים) ו- cis ב- B (קישורים באותו מישור).

שאלה 2

(Enem / 2018) יש חומרים מוצקים המורכבים מאטומים אשר מתקשרים זה עם זה ויוצרים קשרים שיכולים להיות קוולנטיים, יוניים או מתכתיים. האיור מראה את האנרגיה הפוטנציאלית של קשירה כפונקציה של המרחק הבין-אטומי במוצק גבישי. בניתוח נתון זה נצפה כי בטמפרטורה של אפס קלווין, מרחק שיווי המשקל של הקשר בין האטומים (R₀) תואם לערך המינימלי של אנרגיה פוטנציאלית. מעל לטמפרטורה זו, האנרגיה התרמית המסופקת לאטומים מגדילה את האנרגיה הקינטית שלהם וגורמת להם הם מתנדנדים סביב מיקום שיווי משקל ממוצע (עיגולים מלאים), השונה עבור כל אחד מהם טֶמפֶּרָטוּרָה. מרחק החיבור יכול להשתנות לאורך כל הקווים האופקיים, המזוהים עם ערך הטמפרטורה של T.₁ ה- T₄ (עלייה בטמפרטורות).

העקירה שנצפתה במרחק הממוצע חושפת את התופעה של

(א) יינון.
התרחבות (ב).
(ג) דיסוציאציה.
(ד) שבירת קשרים קוולנטיים.
(ה) יצירת קשרים מתכתיים.

ראה תשובה

חלופה נכונה: התרחבות (ב).

לאטומים יש מטענים חיוביים ושליליים. אגדים נוצרים כאשר הם מגיעים לאנרגיה מינימלית על ידי איזון כוחות (דחייה ומשיכה) בין אטומים.

מכאן אנו מבינים כי: כדי שקשר כימי יתרחש קיים מרחק אידיאלי בין האטומים כך שהם יציבים.

הגרפיקה המוצגת מראה לנו כי:

1. המרחק בין שני אטומים (בין-אטומיים) פוחת עד שמגיע לאנרגיה מינימלית.
2. אנרגיה יכולה לעלות כאשר אטומים מתקרבים כל כך שהמטענים החיוביים בגרעינים שלהם מתקרבים, מתחילים להדוף זה את זה, וכתוצאה מכך להגדיל את האנרגיה.
3. בטמפרטורה T₀ של אפס קלווין הוא הערך המינימלי של אנרגיה פוטנציאלית.
4. יש עלייה בטמפרטורה של T₁ אל ת₄ והאנרגיה המסופקת גורמת לאטומים להתנודד סביב מצב שיווי המשקל (עיגולים מלאים).
5. התנודה מתרחשת בין העקומה למעגל המלא המתאים לכל טמפרטורה.

ככל שהטמפרטורה מודדת את מידת התסיסה של מולקולות, ככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך האטום מתנודד והחלל שתופס אותו גדל.

הטמפרטורה הגבוהה ביותר (T₄) מצביע על כך שיהיה שטח גדול יותר שתופס אותה קבוצת אטומים וכך, החומר מתרחב.

שאלה 3

(Enem / 2019) מכיוון שיש להם שכבת ערכיות מלאה, אנרגיית יינון גבוהה וזיקה אלקטרונית כמעט אפס, זה נחשב במשך זמן רב שהגזים האצילים לא יהוו תרכובות כימיקלים. עם זאת, בשנת 1962 התגובה בין קסנון (שכבת הערכיות 5s²5p⁶) להקספלואוריד פלטינה בוצעה בהצלחה ומאז נוספו תרכובות גז אצילות חדשות נוספות.
תרכובות כאלה מראות כי לא ניתן לקבל באופן לא ביקורתי את כלל האוקטט, בו הוא נחשב כי, בקשר כימי, אטומים נוטים לרכוש יציבות בהנחה שהתצורה האלקטרונית של הגז אֲצִילִי. בין התרכובות הידועות, אחד היציבים ביותר הוא קסנון דיפלואוריד, בו שני אטומי הלוגן פלואור (שכבת ערכיות 2s²2p⁵) נקשר קוולנטית לאטום הגז האצילי כדי שיהיו לו שמונה אלקטרונים של הערכיות.
כשכותבים את נוסחת לואיס עבור תרכובת הקסנון הנ"ל, כמה אלקטרונים בקליפת הערכיות יש באטום הגז האצילי?
(א) 6
(ב) 8
(ג) 10
(ד) 12

ראה תשובה

חלופה נכונה: ג) 10.

פלואור הוא אלמנט שהוא חלק מקבוצה 17 בטבלה המחזורית. לכן, במעטפת האלקטרונית החיצונית ביותר שלה ישנם 7 אלקטרונים (2s2 2p5). כדי להשיג יציבות, על פי כלל האוקטט, האטום של יסוד זה זקוק לאלקטרון אחד כדי שיהיו לו 8 אלקטרונים בקליפת הערכיות ויקבלו תצורה אלקטרונית של גז אצילי.

לעומת זאת, קסנון הוא גז אצילי, ולכן יש לו כבר 8 אלקטרונים בשכבה האחרונה (5s² 5p⁶).

שימו לב כי שם התרכובת הוא קסנון דיפלואוריד, כלומר התרכובת מורכבת משני אטומי פלואור ואטום קסנון אחד, XeF₂.

כפי שנאמר בהצהרה, הקשר הכימי בין אטומים הוא מהסוג הקוולנטי, כלומר יש שיתוף של אלקטרונים.

ייצוג של קשרים קוולנטיים בקסנון דיפלואוריד

חלוקת האלקטרונים סביב כל אטום (7 סביב פלואור ו 8 סביב קסנון) אנו רואים שלאטום הקסנון, כאשר הוא מתחבר לשני אטומי פלואור, יש 10 אלקטרונים בקליפת הפלואור. הערכיות.

ראה גם:

• חוק האוקטט
• תרגילים בנושא הפצה אלקטרונית
• תרגילים על פחמימנים