2. Химическое соединение

При образовании химического соединения: а) соотношение чисел атомов элементов соответствует стехиометрической пропорции, что может быть выражено простой формулой (в общем виде химическое соединение двух элементов можно обозначить б) образуется специфическая (отличная от элементов, составляющих химическое соединение) кристаллическая решетка с упорядоченным расположением в ней атомов компонентов.

Химическое соединение также характеризуется определенной температурой плавления (диссоциации), скачкообразным изменением

свойств при изменении состава (так называемой сингулярностью свойств, см. гл. V, п. 13).

Так, в кристаллической решетке приведенной на рис. 79, а и б, ионы натрия образуют решетку куба с центрированными гранями. Такую же решетку образуют и ионы хлора, но она сдвинута на половину периода против решетки из ионов натрия.

Естественно, что при этом выдерживается стехиометрическое соотношение Таким образом, даже в кристаллической решетке химического соединения нет молекул.

Стехиометрия соединения определяется упорядоченным расположением атомов. Если атом А окружен таким же числом атомов В, как число атомов А, окружающих атом В, то стехиометрическое соотношение выражается как (пример соединения

Рис. 79. Кристаллические решетки: а, б — соединение NaCl; в — соединение

Если строение кристаллической решетки таково, что число атомов окружающих каждый атом В, вдвое меньше, чем число атомов В, окружающих атом , то формула химического соединения будет .

Если химическое соединение образуется только металлическими элементами, то в узлах решеток располагаются положительно заряженные ионы, удерживаемые электронным газом, т. е. в данном случае так называемая металлическая связь.

Такая связь не является жесткой, и поэтому при определенных условиях количество какого-либо элемента может быть большим или меньшим, чем это соответствует стехиометрическому соотношению элементов по формуле данного химического соединения.

По этой же причине образование химических соединений из металлических атомов не подчиняется закону валентности.

На рис. 79, в представлена кристаллическая решетка тройного химического соединения Элементарная ячейка

состоит из 8 атомов меди, 4 атомов марганца и 4 атомов олова.

При образовании химического соединения металла с неметаллом возникает ионная связь.

В результате взаимодействия элементов в этом случае атом металла отдает электроны (валентные) и становится положительным ионом, а атом металлоида принимает электроны на свою внешнюю оболочку и становится отрицательным ионом. В решетке химического соединения такого типа элементы удерживаются электростатическим притяжением.

Химический состав вещества при наличии этой связи обусловливается законом валентности — наличием свободных (валентных) электронов и достроенностью электронных орбит у вступающих в соединения элементов.

В соединениях такого типа связь жесткая и химический состав постоянный и точно соответствующий стехиометрическому соотношению, т. е. не может быть ни избытка, ни недостатка в атомах какого-либо из элементов, образующих такое химическое соединение: и оно не обладает металлическими свойствами. Часто встречается и обратная картина: неметалл (например углерод, азот) отдает металлу свои валентные электроны для заполнения внутренней недостроенной электронной полосы. Тогда соединение обладает металлическими свойствами и стехиометрическое соотношение не выдерживается.