11 класс (3)

Некоторые простые вещества образуют длинные цепочки ковалентно связанных атомов. Как правило, такие вещества имеют много аллотропных модификаций и в соединениях также склонны к образованию полимеров.

Сера. Обычно элементная сера состоит из восьми атомов, которые могут быть по-разному упакованы в кристаллическою решетку. Кроме того, существует неустойчивая пластическая сера — хаотично переплетенные зигзагообразные длинные цепи. В соединениях сера также часто образовывает длинные полимерные цепи, в которых звенья могут соединяться через атомы кислорода или самой серы. Состав и строение таких веществ зависит от условий получения.

Бор. Имеет более 10 аллотропных модификаций. Атомы бора в них объединены в группировки B12, имеющие формы икосаэдра — двадцатигранника.

Гидриды бора (бораны) образуют довольно сложные по структуре соединения с многоцентровыми связями.

Особенно интересные структуры образуют кислородные соединения бора. Это могут быть плоские зигзагообразные цепи, соединённые друг с другом тетраэдры, "соты" и т. д.

Фосфор. Фосфор имеет большое число аллотропных модификаций, из которых важнейшие — белый и красный фосфор. В пара он находится в виде четырёхатомной молекулы P₄, при конденсации образуется белый фосфор P₄, который при длительном хранении или нагревании переходит в полимер — красный фосфор. Ещё одна аллотропная (или аллотропическая) модификация — чёрный фосфор — имеющая структуру, похожую на графит, состоит из гофрированных слоёв. Во всех модификациях фосфор связан с тремя своими соседями. Фосфор может также образовывать цепочки (не очень длинные) и в соединениях с кислородом.

Кремний. Простое вещество, имеет алмазоподобную модификацию. Соединения кремния с кислородом образуют большой класс соединений — оксисиликаты. В основе их лежит структура, изображенная на рисунке.

Каждый кислород связан с двумя атомами кремния, а каждый кремний — с четырьмя кислородами. Взаимное пространственное расположение этих атомов может быть очень разным, кроме того, в структуру оксисиликатов входят различные ионы. И все вместе они образуют очень длинные и разветвлённые цепи, сети и пространственные структуры.

Биополимеры. Многие биологически активные вещества имеют вид длинных цепочек. Кроме связей С-С встречаются связи с азотом, например, в белках, представляющих из себя длинные последовательности аминокислот, они соединяются между собой пептидной связью.

Водородная связь. Во всех перечисленных выше примерах образовыванию длинных цепочек служила ковалентная (как полярная, так и неполярная) связь. Другой пример связи — водородная. Водородная связь — это электростатическое взаимодействие водорода, несущего большой положительный заряд, с атомом, несущим большой отрицательный заряд. Например, молекулы воды образуют не просто цепи, а целую решётку из молекул. Конечно, эти связи очень непрочные, но, тем не менее, они оказывают серьёзное влияние на свойства веществ. В этом можно убедится, сравнив температуры кипения воды и сероводорода и других гидридов элементов VI группы — у воды температура кипения аномально высокая.

Обратите внимание, что между молекулами HF очень сильные водородные связи, так как фтор электроотрицательнее водорода, но температура кипения HF гораздо ниже, чем у воды. Это объясняется тем, что молекулы фтороводорода "слипаются", образуя димеры, а не разветвлённые цепи связанных между собой молекул, как H₂O.