Διχλωριούχο βηρύλλιο (BeCl2)

Το χλωριούχο βηρύλλιο σχηματίζεται με υδατανθρακική αναγωγή του οξειδίου του βηρυλλίου. Ο υβριδισμός είναι η διαδικασία δημιουργίας μιας νέας υβριδικής δομής που συνδυάζει το ατομικό τροχιακό ενός στοιχείου. το σχηματιζόμενο υβρίδιο θα έχει διαφορετικό σχήμα και ενέργεια. Γωνία δεσμού είναι η γωνία μεταξύ οποιωνδήποτε δύο δεσμών που είναι κοινή σε ένα μόνο άτομο. Συνήθως μετριέται σε μοίρες. Η μοριακή γεωμετρία και η γωνία δεσμού μιας ένωσης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τον υβριδισμό του ατομικού τροχιακού της.

Διχλωριούχο βηρύλλιο

• Μια άχρωμη ανόργανη ένωση.
• Χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη στην ηλεκτρόλυση βηρυλλίου 
• Καταλύτης στην αντίδραση friedel-crafts.
• Το οξείδιο του βηρυλλίου ανάγεται θερμικά από άνθρακα για να σχηματίσει χλωριούχο βηρύλλιο.

Υβριδισμός

Ο υβριδισμός είναι η διαδικασία δημιουργίας μιας νέας υβριδικής δομής που συνδυάζει το ατομικό τροχιακό ενός στοιχείου. Οι ενώσεις με τον ίδιο μοριακό τύπο μπορεί να έχουν διαφορετικές δομές λόγω της διαφοράς στο ατομικό τροχιακό που γέμισαν. Έχει διαπιστωθεί ότι η χαμηλότερη ενεργειακή διαμόρφωση για ένα άτομο είναι αυτή που έχει τον μέγιστο αριθμό ασύζευκτων ηλεκτρονίων που επιτρέπεται από την αρχή Pauli σε ένα σύνολο τροχιακών με την ίδια ενέργεια. Ο υβριδισμός μπορεί να εξηγήσει ένα μοριακό σχήμα. Με βάση τους τύπους τροχιακών, ο υβριδισμός μπορεί να είναι sp3, sp2, sp, sp3d, sp3d2, sp3d3.

Υβριδισμός Sp

Είναι ένας υβριδισμός στον οποίο εμφανίζονται το 50% των χαρακτήρων «s» και το 50% των χαρακτήρων «p». Είναι η ανάμειξη ενός s και ενός p τροχιακού ίσης ενέργειας. Ονομάζεται επίσης διαγώνιος υβριδισμός. Παραδείγματα περιλαμβάνουν τα BeCl2, BeF2, BeH2 και όλες τις ενώσεις άνθρακα που έχουν τριπλό δεσμό.

Sp 3 υβριδισμός

Τα τροχιακά «s» και «p» του δεύτερου κελύφους αναμειγνύονται και σχηματίζουν ένα τέσσερα υβριδοποιημένα τροχιακά sp3. Δεδομένου ότι κάθε τροχιακό έχει ένα χώρο, είναι δυνατοί τέσσερις δεσμοί (ένα ασύζευκτο ηλεκτρόνιο σε κάθε τροχιακό). Τα υβριδισμένα τροχιακά Sp3 δεν είναι «όχι τόσο τέλεια» τροχιακά σε σχήμα αλτήρα – ο ένας λοβός είναι μεγαλύτερος από τον άλλο. Σε έναν τέτοιο υβριδισμό, τα υβριδικά τροχιακά είναι μια τετραεδρική δομή με γωνία δεσμού 109 μοίρες 28′, δηλαδή 109,5 μοίρες.

Διχλωριούχο βηρύλλιο (BeCl2) Μοριακή γεωμετρία και γωνία δεσμού

Το χλωριούχο βηρύλλιο έχει δύο υβριδισμούς σε διαφορετικές καταστάσεις. Υβριδοποιείται sp σε αέρια κατάσταση και sp3 υβριδοποιείται σε στερεή κατάσταση. Γωνία δεσμού είναι η γωνία μεταξύ οποιωνδήποτε δύο δεσμών που είναι κοινή σε ένα μόνο άτομο. Συνήθως μετριέται σε μοίρες.

BeCl2 σε αέρια κατάσταση

Το Becl2 υβριδίζεται sp στην αέρια κατάστασή του. Το βηρύλλιο έχει δύο ηλεκτρόνια σθένους και η ηλεκτρονική του διαμόρφωση είναι (1s2 2s2). Ένα από τα ηλεκτρόνια του 2s προωθείται σε ένα κενό τροχιακό 2p. Έτσι, στη διεγερμένη κατάσταση, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του «Be» είναι 1s2 2s1 2p1. Το βηρύλλιο πρέπει να είναι γωνιακό εάν σχηματίζεται με το καθαρό τροχιακό του. Αλλά στη διεγερμένη κατάσταση, το άτομο του βηρυλλίου υφίσταται υβριδισμό «sp» αναμειγνύοντας 2s και ένα τροχιακό 2p. Αυτά τα δύο μισογεμάτα τροχιακά σχηματίζουν δύο σ δεσμούς με το χλώριο. Επομένως το BeCl2 είναι αναγκαστικά γραμμικό αφού δύο sp υβριδοποιημένες τροχιακές μορφές έχουν γωνία δεσμού 180°.

BeCl2 σε στερεή κατάσταση

Αλλά στη στερεά κατάσταση, το διχλωριούχο βηρύλλιο υπάρχει ως πολυμερές. Επομένως ένα βηρύλλιο σχηματίζει έναν ομοιοπολικό δεσμό με δύο χλώριο και συντεταγμένους δεσμούς με δύο χλώριο. Παρουσιάζει υβριδισμό sp3 και είναι μια πολυμερής αλυσίδα στη δομή. Οι γωνίες σύνδεσης είναι 92 μοίρες και 82 μοίρες.

Συμπέρασμα

Στη διεγερμένη κατάσταση, η ηλεκτρονική διαμόρφωση του βηρυλλίου είναι 1s2 2s1 2p1, αφού ένα από τα ηλεκτρόνια του 2s προωθείται σε ένα κενό τροχιακό 2p. Στη στερεά κατάσταση, το διχλωριούχο βηρύλλιο υπάρχει ως πολυμερές. Παρουσιάζει υβριδισμό sp3 και είναι μια πολυμερής αλυσίδα στη δομή. Η γωνία σύνδεσης του διχλωριούχου βηρυλλίου είναι 180 μοίρες.

Στην ελεύθερη κατάστασή του, το μέταλλο δεν υπάρχει ως ενιαίο άτομο καθώς σχηματίζει είτε μεταλλικούς δεσμούς είτε ιοντικούς δεσμούς με παρόμοια άτομα. Δεν οδηγεί κάθε μέταλλο στο σχηματισμό μεταλλικών δεσμών όταν υπάρχουν σε ελεύθερη κατάσταση. Για παράδειγμα, ο υδράργυρος σχηματίζει τον ομοιοπολικό δεσμό μετάλλου-μετάλλου όταν υπάρχει σε ελεύθερη κατάσταση. Σήμερα, θα συζητήσουμε λεπτομερώς την έννοια της σημασίας της μεταλλικής συγκόλλησης. Λοιπόν, χωρίς άλλη καθυστέρηση, ας ξεκινήσουμε!

Τι είναι το Metallic Bonding;

Ο μεταλλικός δεσμός είναι ένας όρος χημείας που χρησιμοποιείται για την περιγραφή της συνολικής κατανομής της θάλασσας των ηλεκτρονίων Valance μεταξύ πολλαπλών θετικά φορτισμένων ιόντων μετάλλου. Η μεταλλική συγκόλληση μπορεί να οριστεί ως ένας κοινός τύπος χημικού δεσμού που είναι υπεύθυνος για διάφορες ιδιότητες μετάλλων, συμπεριλαμβανομένης της ελατότητάς τους, της αγωγιμότητάς τους για ηλεκτρισμό και θερμότητα και τη γυαλιστερή λάμψη τους.

Παράδειγμα – Μεταλλική σύνδεση στο νάτριο 

Η διαμόρφωση ηλεκτρονίων του νατρίου είναι 1s22s22p63s1. Έχει κυρίως ένα μόνο ηλεκτρόνιο στο κέλυφος σθένους. Το μεταλλικό νάτριο διαθέτει αρκετά ιόντα Na+ στη στερεά κατάσταση, τα οποία περιβάλλονται από τη θάλασσα των ηλεκτρονίων 3s.

Ακολουθεί μια εικόνα που δείχνει τη σημασία του μεταλλικού δεσμού στο νάτριο – 

Τι είναι τα μέταλλα;

Τα μέταλλα μπορούν να οριστούν ως ουσίες ή ορυκτά που σχηματίζονται φυσικά στην επιφάνεια της γης. Κυρίως, τα μέταλλα είναι γυαλιστερά και λαμπερά. Ωστόσο, είναι κατασκευασμένα από συστατικά που δεν ήταν ποτέ ζωντανά στη γη. Επομένως, τα μέταλλα είναι ανόργανα. Γενικά, τα μέταλλα βρίσκονται σε πλύσεις βράχων από υπόγεια ύδατα, επιφανειακά ύδατα ή ατμοσφαιρική σκόνη.

Τα μέταλλα είναι εξαιρετικά ανθεκτικά και ισχυρά. Ως αποτέλεσμα, είναι σχεδόν αδύνατο να αλλάξει το σχήμα τους χρησιμοποιώντας τα χέρια. Πολλά πράγματα αποτελούνται από μέταλλα. Αυτά περιλαμβάνουν μαγειρικά σκεύη, δορυφόρους, αυτοκίνητα κ.λπ. Ορισμένα μέταλλα όπως το νάτριο και το κάλιο δεν είναι τόσο σκληρά όσο άλλα μέταλλα. ως αποτέλεσμα, μπορούν να κοπούν χρησιμοποιώντας ένα μαχαίρι. Στον κόσμο των μετάλλων, ο υδράργυρος αποτελεί εξαίρεση καθώς βρίσκεται σε υγρή κατάσταση σε θερμοκρασία δωματίου.

Η εξόρυξη και η απομόνωση των μετάλλων πραγματοποιούνται σε πολλά σημαντικά στάδια. Αυτά περιλαμβάνουν –

• Συγκέντρωση μεταλλεύματος 
• Μόνωση μετάλλων από συμπυκνωμένο μετάλλευμα
• Καθαρισμός μετάλλων 

Ακολουθούν τα βήματα που απαιτούνται για την εξόρυξη μετάλλων από μεταλλεύματα-  

• Θρυμματισμός και λείανση 

Τα μέταλλα βρίσκονται γενικά σε μεγάλα κομμάτια μέσα στο φλοιό της γης. Στο πρώτο βήμα εξόρυξης μετάλλων, τα μεταλλεύματα συνθλίβονται και γειώνονται σε θραυστήρες και σφαιρόμυλους. Αυξάνει την επιφάνεια του κομματιού, με αποτέλεσμα καλύτερη χημική δράση. Αυτή η μέθοδος είναι γνωστή ως κονιοποίηση.

• Συγκέντρωση μεταλλεύματος

Το δεύτερο βήμα περιλαμβάνει τη συμπύκνωση του μεταλλεύματος, η οποία σχετίζεται με την απομάκρυνση των ακαθαρσιών. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως επικάλυψη μεταλλεύματος που περιλαμβάνει διάφορες μεθόδους όπως η υδρολυτική μέθοδος, ο μαγνητικός διαχωρισμός, η επίπλευση αφρού και, τέλος, ο χημικός διαχωρισμός.

• Ψήσιμο και πύρωση 

Μόλις το μετάλλευμα συμπυκνωθεί λεπτώς, στη συνέχεια θερμαίνεται απουσία ή παρουσία αέρα, ανάλογα με τις χημικές ιδιότητες των εξαγόμενων μετάλλων. Για παράδειγμα, τα θειούχα μεταλλεύματα θερμαίνονται κυρίως παρουσία οξυγόνου, ενώ τα μεταλλεύματα ανθρακούχου μετάλλου θερμαίνονται παρουσία κενού.

Ιδιότητες που αποδίδονται από το Metallic Bonding

Η μεταλλική συγκόλληση διαθέτει μια σειρά από ιδιότητες που τις καθιστούν επιθυμητές. Ακολουθούν ορισμένες από τις ιδιότητες που αποδίδονται στη μεταλλική συγκόλληση – 

• Ηλεκτρική αγωγιμότητα

Η ηλεκτρική αγωγιμότητα μπορεί να περιγραφεί ως η ικανότητα της ουσίας να μετακινεί το φορτίο μέσα από αυτήν. Δεδομένου ότι η κίνηση των ηλεκτρονίων δεν είναι περιορισμένη, το ρεύμα μπορεί εύκολα να περάσει μέσα από το μέταλλο. Καθώς η διαφορά δυναμικού εισάγεται στα μέταλλα, τα μετατοπισμένα ηλεκτρόνια κινούνται προς θετικά φορτία, γι' αυτό τα μέταλλα είναι μεγάλοι αγωγοί του ηλεκτρικού ρεύματος.

• Θερμική αγωγιμότητα

Η θερμική αγωγιμότητα του υλικού μπορεί να περιγραφεί ως η ικανότητά του να μεταφέρει ή να μεταφέρει θερμότητα. Κάθε φορά που ένα άκρο της μεταλλικής ουσίας θερμαίνεται, οδηγεί σε αύξηση της κινητικής ενέργειας του ηλεκτρονίου, η οποία αργότερα μεταφέρεται σε άλλα ηλεκτρόνια μέσω συγκρούσεων.

• Ελακτότητα και ολκιμότητα

Όταν ο ιονικός κρύσταλλος, συμπεριλαμβανομένου του χλωριούχου νατρίου, χτυπιέται μέσα από το σφυρί, διασπάται σε μικρότερα κομμάτια. Η δύναμη που προκαλείται μέσω του σφυριού οδηγεί σε θραύση της κρυσταλλικής δομής που οδηγεί σε θραύση του κρυστάλλου.

• Υψηλά σημεία τήξης και βρασμού

Τα μέταλλα έχουν γενικά υψηλά σημεία τήξης και βρασμού καθώς η ελκτική δύναμη που ασκείται μεταξύ των ατόμων μετάλλου είναι αρκετά ισχυρή. Για να ξεπεραστεί αυτή η δύναμη, απαιτείται μεγάλη ποσότητα ενέργειας, με αποτέλεσμα τα μέταλλα να έχουν υψηλά σημεία βρασμού και τήξης. Οι εξαιρέσεις είναι το κάδμιο, ο ψευδάργυρος και ο υδράργυρος.

Συμπέρασμα 

Με αυτό, φτάνουμε στο τέλος του θέματος Τι είναι Μεταλλική Συγκόλληση. Τα μέταλλα ως ουσίες ή μέταλλα σχηματίζονται φυσικά στην επιφάνεια της γης. Κυρίως, τα μέταλλα είναι γυαλιστερά και λαμπερά. Ωστόσο, είναι κατασκευασμένα από συστατικά που δεν ήταν ποτέ ζωντανά στη γη. Επομένως, τα μέταλλα είναι ανόργανα. Βρίσκονται σε πλύσεις βράχων από υπόγεια ύδατα, επιφανειακά ύδατα ή ατμοσφαιρική σκόνη. Η μεταλλική συγκόλληση είναι ένας κοινός τύπος χημικού δεσμού που είναι υπεύθυνος για διάφορες ιδιότητες μετάλλων, συμπεριλαμβανομένης της ελατότητάς τους, της αγωγιμότητάς τους για ηλεκτρισμό και θερμότητα και τη γυαλιστερή τους λάμψη. Ολοκληρώσαμε το θέμα με τέσσερις κύριες ιδιότητες της μεταλλικής συγκόλλησης και της σημασίας της μεταλλικής συγκόλλησης.