שתי מולקולות, בגודל דומה כמעט. מים ויזף מימן. גופרית נמצאת בדיוק מתחת לחמצן בטבלה המחזורית, ולכן צפוי ששתי המולקולות יעשו…
English narration · English + 中文 subtitles burned in · קריאת קול באנגלית · תרגום אנגלי + סינית שרוף בתוך הסרטון
3.1
Electronegativity · חשמליות
Syllabus · סיילבוס
English
define electronegativity as the power of an atom to attract electrons to itself
explain the factors influencing the electronegativities of the elements in terms of nuclear charge, atomic radius and shielding by inner shells and sub-shells
state and explain the trends in electronegativity across a period and down a group of the Periodic Table
use the differences in Pauling electronegativity values to predict the formation of ionic and covalent bonds (the presence of covalent character in some ionic compounds will not be assessed) (Pauling electronegativity values will be given where necessary)
עברית
הגדר חשמליליות כיכושרו של אטום למשוך אלקטרונים לעצמו
הסבר את הגורמים המשפיעים על הערכים החשמליליים של האלמנטים בהתבסס על מטען גרעיני, רדיוס אטומי ומעכוב על ידי מערכות פנימיות ותת-מערכות
ציין והסבר את הטרנדים בחשמליליות בצלב תקופה ובמיטה בטבלה המחזורית
השתמש בהבדלים בין ערכי חשמליליות של פולינג כדי לחזות את היווצרות קשרים יוניים וקשרים קוולנטיים (הנוכחות של אופי קוולנטי בתרכובות יוניות מסוימות לא תיבחן) (ערכי חשמליליות של פולינג יינתנו כאשר יש צורך)
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
English
Electronegativity 电负性 is the power of an atom to attract the electrons 电子 in a bond towards itself.
Three factors decide how electronegative an atom is:
nuclear charge 核电荷: more protons pull the bonding electrons more strongly.
atomic radius 原子半径: the closer the bond is to the nucleus, the stronger the pull.
shielding 屏蔽 by inner shells and sub-shells: more inner electrons weaken the pull on the bonding electrons.
So electronegativity rises across a period (more nuclear charge, smaller radius) and falls down a group (larger radius, more shielding). Fluorine is the most electronegative element.
You can use the difference in Pauling electronegativity 鲍林电负性 values to predict the bond type. A large difference gives an ionic bond; a small difference gives a covalent bond.
עברית
חשמליות היא היכולת של אטום למשוך את האלקטרונים בקשר אליו.
שלושה גורמים קובעים כמה חשמליות הוא אטום:
מטען גרעיני: יותר פרוטונים מושכים את אלקטרוני הקשר חזק יותר.
רדיוס אטומי: ככל שהקשר קרוב יותר לגרעין, כך המשיכה חזקה יותר.
הצללה על ידי שכבות פנימיות ואנד-שכבות: יותר אלקטרונים פנימיים מחלישים את המשיכה על אלקטרוני הקשר.
לכן חשמליות עולה לאורך תקופה (מטען גרעיני גדול יותר, רדיוס קטן יותר) ויורדת בתוך קבוצה (רדיוס גדול יותר, הצללה גדולה יותר). פלואור הוא האלמנט הכי חשמלי.
חשמליות עולה לאורך תקופה ויורדת בתוך קבוצה, ולכן פלואור הוא האלמנט הכי חשמלי
ניתן להשתמש בהפרש בערכי חשמליות לפלינג כדי לחזות את סוג הקשר. הפרש גדול נותן קשר יוני; הפרש קטן נותן קשר קוולנטי.
define ionic bonding as the electrostatic attraction between oppositely charged ions (positively charged cations and negatively charged anions)
describe ionic bonding including the examples of sodium chloride, magnesium oxide and calcium fluoride
עברית
הגדר קשר יוני כמשיכה אלקטרוסטטית בין יונים טעונים בטענות מנוגדות (קטיונים טעונים חיובית ואניונים טעונים שלילית)
תאר קשר יוני כולל דוגמאות לנתרן כלור, מגנזיום אוקסיד וסידן פלואוריד
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
English
Ionic bonding: electron transfer
Ionic bonding 离子键 is the electrostatic attraction 静电引力 between oppositely charged ions 离子 — positive cations 阳离子 and negative anions 阴离子.
It forms when a metal gives electrons to a non-metal. Good examples are sodium chloride ($\text{NaCl}$), magnesium oxide ($\text{MgO}$) and calcium fluoride ($\text{CaF}_2$). The ions pack into a regular giant lattice 晶格, held together by the attraction in every direction.
עברית
קשר יוני: העברת אלקטרונים
קשר יוני הוא משיכה אלקטרוסטטית בין יונים טעונים מנגד — קטיונים חיוביים ו-אניונים שליליים.
הוא נוצר כאשר מתכת נותנת אלקטרונים ללוח. דוגמאות טובות הן נתרן כלוריד ($\text{NaCl}$), מגנזיום חומצה ($\text{MgO}$) וקלציום פלוריין ($\text{CaF}_2$). היונים ערוכים ברשת ענק סדירה, המוחזקים יחד על ידי המשיכה בכל כיוון.
קשר יוני ב-NaCl: נתרן מעביר את האלקטרון החיצוני היחיד שלו לכלור, ונוצר Na$^+$ ו-Cl$^-$ בעל שמונית מלאה
*גביש אמיתי של מלח אבן (הליט, NaCl); הצורות הקוביות משקפות את הרשת האיונית הענקית בפנים
Explore · חקור
Forming an ionic bond (NaCl) · יצירת קשר יוני (NaCl)
Step through it. A metal hands its outer electron to a non-metal; the oppositely charged ions then attract in a giant lattice. · עבור על כך צעד אחר צעד. מתכת מעבירה את האלקטרון החיצוני שלה לאל-מתכת; באופן זה נוצרים יונים עם מטענים מנוגדים הנמשכים זה אל זה ברשת ענק.
define metallic bonding as the electrostatic attraction between positive metal ions and delocalised electrons
עברית
הגדר קשר מתכתי כמשיכה אלקטרוסטטית בין יוני מתכת חיוביים לבין אלקטרונים לא-מוקמים
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
English
Metallic bonding 金属键 is the electrostatic attraction between positive metal ions and a "sea" of delocalised electrons 离域电子.
The outer electrons are free to move through the whole metal. This explains why metals conduct electricity and are strong.
עברית
קשר מתכתי הוא המשיכה האלקטרוסטטית בין יוני מתכת חיוביים לבין "ים" של אלקטרונים דלוקליזציה.
האלקטרונים החיצוניים חופשים לנוע בכל המתכת. זה מסביר מדוע מתכות מוליכות חשמל וחזקות.
קשר מתכתי: יוני מתכת חיוביים יושבים בים של אלקטרונים דלוקליזציה החופשים לנוע
Explore · חקור
Inside a metal — and why it behaves that way · בתוך מתכת — ולמה היא מתנהגת כך
Step through it. Positive ions sit in a shared sea of delocalised electrons. That one picture explains conduction, malleability, and strength. · לעבור שלב אחר שלב. יונים חיוביים יושבים בים משותף של אלקטרונים ממוקמים. תמונה אחת מסבירה הולכה, רכות ומצוקה.
Covalent and coordinate bonding · קשר קוולנטי וקשר קואורדינטי
Syllabus · סיילבוס
English
define covalent bonding as electrostatic attraction between the nuclei of two atoms and a shared pair of electrons (a) describe covalent bonding in molecules including: • hydrogen, $\text{H}_2$ • oxygen, $\text{O}_2$ • nitrogen, $\text{N}_2$ • chlorine, $\text{Cl}_2$ • hydrogen chloride, $\text{HCl}$ • carbon dioxide, $\text{CO}_2$ • ammonia, $\text{NH}_3$ • methane, $\text{CH}_4$ • ethane, $\text{C}_2\text{H}_6$ • ethene, $\text{C}_2\text{H}_4$ (b) understand that elements in period 3 can expand their octet including in the compounds sulfur dioxide, $\text{SO}_2$, phosphorus pentachloride, $\text{PCl}_5$, and sulfur hexafluoride, $\text{SF}_6$ (c) describe coordinate (dative covalent) bonding, including in the reaction between ammonia and hydrogen chloride gases to form the ammonium ion, $\text{NH}_4^+$, and in the $\text{Al}_2\text{Cl}_6$ molecule
(a) describe covalent bonds in terms of orbital overlap giving $\sigma$ and $\pi$ bonds: • $\sigma$ bonds are formed by direct overlap of orbitals between the bonding atoms • $\pi$ bonds are formed by the sideways overlap of adjacent p orbitals above and below the $\sigma$ bond (b) describe how the $\sigma$ and $\pi$ bonds form in molecules including $\text{H}_2$, $\text{C}_2\text{H}_6$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{HCN}$ and $\text{N}_2$ (c) use the concept of hybridisation to describe $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ and $\text{sp}^3$ orbitals
(a) define the terms: • bond energy as the energy required to break one mole of a particular covalent bond in the gaseous state • bond length as the internuclear distance of two covalently bonded atoms (b) use bond energy values and the concept of bond length to compare the reactivity of covalent molecules
עברית
הגדר קשר קוולנטי כמשיכה אלקטרוסטטית בין גרעיני שני אטומים לזוג אלקטרונים משותף (א) תאר קשר קוולנטי במולקולות כולל: • מימן, $\text{H}_2$ • חמצן, $\text{O}_2$ • חנקן, $\text{N}_2$ • כלור, $\text{Cl}_2$ • כלורwasserstoff, $\text{HCl}$ • פחמן דיאוקסיד, $\text{CO}_2$ • אמونيا, $\text{NH}_3$ • מתאן, $\text{CH}_4$ • אתאן, $\text{C}_2\text{H}_6$ • אתן, $\text{C}_2\text{H}_4$ (ב) הבן כי אלמנטים במחזור 3 יכולים להרחיב את האוקטט שלהם גם בתרכובות כמו סולפדיאוקסיד, $\text{SO}_2$, פוספור פנטקלוריד, $\text{PCl}_5$, וסולפור היקסאפלואוריד, $\text{SF}_6$ (ג) תאר קשר קואורדינטי (קוולנטי דאטיבי), כולל בתגובה בין גזי אמونيا וכלורwasserstoff כדי ליצור את יון האמוניום, $\text{NH}_4^+$, ובמולקולת $\text{Al}_2\text{Cl}_6$
(a) תאר קשרים קוולנטיים על בסיס התחברות אורביטלים ומתן $\sigma$ ו$\pi$: • קשרים $\sigma$ נוצרים מהתחברות ישירה של אורביטלים בין האטומים המשתתפים בקשר • קשרים $\pi$ נוצרים מהתחברות צדדית של אורביטלי p סמוכים מעל ומתחת לקשר $\sigma$ (b) תאר כיצד נוצרים קשרי $\sigma$ ו$\pi$ במולקולות כולל $\text{H}_2$, $\text{C}_2\text{H}_6$, $\text{C}_2\text{H}_4$, $\text{HCN}$ ו$\text{N}_2$ (c) השתמש במושג היברידיזציה כדי לתאר אורביטלי $\text{sp}$, $\text{sp}^2$ ו$\text{sp}^3$
(a) הגדר את המונחים: • אנרגיית קשר כהאנרגיה הנדרשה לשבור מול אחד של קשר קוולנטי מסוים במצב גזי • אורך קשר כמרחק בין-גרעיני בין שני אטומים הקשורים זה לזה קוולנטית (b) השתמש בערכי אנרגיית קשר ובמושג אורך קשר כדי להשוות את הריאקטיביות של מולקולות קוולנטיות
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
English
Covalent bonding: a shared pair
Covalent bonding 共价键 is the electrostatic attraction between the nuclei of two atoms and a shared pair of electrons.
Simple molecules with covalent bonds include $\text{H}_2$, $\text{O}_2$, $\text{N}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{HCl}$, $\text{CO}_2$, $\text{NH}_3$, $\text{CH}_4$, $\text{C}_2\text{H}_6$ and $\text{C}_2\text{H}_4$. A double bond shares two pairs; a triple bond (as in $\text{N}_2$) shares three pairs.
Atoms in Period 3 and below can expand the octet 扩展八隅体 — hold more than eight electrons in their outer shell. Examples are $\text{SO}_2$, $\text{PCl}_5$ and $\text{SF}_6$.
A coordinate bond 配位键 (also called a dative covalent bond) is a covalent bond where both shared electrons come from the same atom. For example, when ammonia and hydrogen chloride gases meet, the lone pair on the nitrogen forms a coordinate bond to $\text{H}^+$, making the ammonium ion $\text{NH}_4^+$. Coordinate bonds also join the two halves of the $\text{Al}_2\text{Cl}_6$ molecule.
Sigma and pi bonds
Covalent bonds form when orbitals 轨道 overlap:
a sigma bond σ键 forms by the direct, head-on overlap 重叠 of orbitals between the two atoms.
a pi bond π键 forms by the sideways overlap of two p orbitals, above and below the sigma bond.
A single bond is one sigma bond. A double bond (as in $\text{C}_2\text{H}_4$) is one sigma plus one pi bond. A triple bond (as in $\text{N}_2$ and $\text{HCN}$) is one sigma plus two pi bonds.
Hybridisation
Hybridisation 杂化 mixes orbitals in the same shell to make new, equal orbitals for bonding:
$\text{sp}$: two equal orbitals, used in a linear molecule.
$\text{sp}^2$: three equal orbitals, used in a flat molecule like $\text{C}_2\text{H}_4$.
$\text{sp}^3$: four equal orbitals, used in $\text{CH}_4$.
Bond energy and bond length
bond energy 键能 is the energy needed to break one mole of a particular covalent bond in the gas state.
bond length 键长 is the distance between the centres of the two bonded atoms.
A shorter bond is usually stronger (higher bond energy). Triple bonds are shorter and stronger than double bonds, which are shorter and stronger than single bonds. Stronger bonds make a molecule harder to react.
עברית
קשר קוולנטי: זוג משותף
קשר קוולנטי הוא המשיכה האלקטרוסטטית בין גרעיני שני אטומים לבין זוג אלקטרונים משותף.
מולקולות פשוטות עם קשרים קוולנטיים כוללות $\text{H}_2$, $\text{O}_2$, $\text{N}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{HCl}$, $\text{CO}_2$, $\text{NH}_3$, $\text{CH}_4$, $\text{C}_2\text{H}_6$ ו-$\text{C}_2\text{H}_4$. קשר כפול משתף שני זוגות; קשר משולש (כמו ב-$\text{N}_2$) משתף שלושה זוגות.
אטומים בתקופה 3 ומטה יכולים להרחיב את השמונית — להחזיק יותר מארבעה אלקטרונים בשכבה החיצונית. דוגמאות הן $\text{SO}_2$, $\text{PCl}_5$ ו-$\text{SF}_6$.
קשר קואורדינטי (נקרא גם קשר קוולנטי נתתי) הוא קשר קוולנטי שבו שני האלקטרונים המשותפים מגיעים מאותו אטום. לדוגמה, כאשר גזי אמוניה וחומצה כלורידית פוגשים זה בזה, הזוג הבלתי קושר על החנקן יוצר קשר קואורדינטי ל-$\text{H}^+$, ונוצר יון האמוןium $\text{NH}_4^+$. קשרים קואורדינטיים מחברים גם את שני חצאי המולקולה של $\text{Al}_2\text{Cl}_6$.
קשר קואורדינטיבי (דאטיבי): הזוג האלקטרוני הבלתי-קושר של חנקן יוצר את הקשר R–H הרביעי, ושני האלקטרונים מגיעים מ-N
קשרי סיגמה ופי
קשרים קוולנטיים נוצרים כאשר אורביטלים מצטלבים:
קשר סיגמה σ נוצר על ידי הצטלבנות ישירה, ראש-בראש, בין שני האטומים.
קשר פִּי π נוצר על ידי הצטלבנות צדדית של שני אורביטלי p, מעל ומתחת לקשר הסיגמה.
קשר יחיד הוא קשר סיגמה אחד. קשר כפול (כמו ב$\text{C}_2\text{H}_4$) הוא קשר סיגמה אחד ועוד קשר פִּי אחד. קשר משולש (כמו ב$\text{N}_2$ וב$\text{HCN}$) הוא קשר סיגמה אחד ועוד שני קשרי פִּי.
קשר $\sigma$ נוצר על ידי הצטלבנות ישירה, ראש-בראש; קשר $\pi$ נוצר על ידי הצטלבנות צדדית של שני אורביטלי p, מעל ומתחת
היברידיזציה
היברידיזציה מערבת אורביטלים באותה מעטפת ליצירת אורביטלים חדשים, שווים למען הקשר:
$\text{sp}$: שני אורביטלים שווים, המשמשים במולקולה ליניארית.
$\text{sp}^2$: שלושה אורביטלים שווים, המשמשים במולקולה שטוחה כמו ב$\text{C}_2\text{H}_4$.
$\text{sp}^3$: ארבעה אורביטלים שווים, המשמשים ב$\text{CH}_4$.
אנרגיית קשר ואורך קשר
אנרגיית קשר היא האנרגיה הנדרשת לשבור מול אחד של קשר קוולנטי מסוים במצב גזי.
אורך קשר הוא המרחק בין מרכזי שני האטומים הקושרים.
קשר קצר יותר הוא לרוב חזק יותר (אנרגיית קשר גבוהה). קשרים משולשים הם קצרים וחזקים יותר מקשרים כפולים, והם קצרים וחזקים יותר מקשרים יחידים. קשרים חזקים יותר הופכים מולקולה לקשה יותר להגיב.
Explore · חקור
Sharing a pair of electrons · שיתוף זוג אלקטרונים
Step through a covalent bond: two atoms overlap and share a pair so each reaches a full shell — when the two pull equally the bond is non-polar. · מעבר דרך קשר קוולנטי: שני אטומים חופפים ושיתפו זוג אלקטרונים כך שכל אחד מגיע למעטפת מלאה — כאשר שני האטומים מושכים בשווה, הקשר הוא לא-קוטבי.
Two non-metal atoms overlap and share a pair of electrons — counted for both — so each reaches a full outer shell. O₂ shares two pairs (a double bond). · שני אטומי לא-מתכת מצטלבים ומשתפים זוג אלקטרונים — הנחשב לשני האטומים — כך שכל אחד מגיע לשכבה חיצונית מלאה. O₂ משתף בשני זוגות (קשר כפול).
London dispersion forces/ˈlʌndn dɪˈspɜːʃn ˈfɔːsɪz/
כוחות פיזור לונדון
instantaneous dipole/ˌɪnstənˈteɪnɪəs ˈdaɪpəʊl/
דיפול מיידי
induced dipole/ɪnˈdjuːst ˈdaɪpəʊl/
דיפול מושרה
permanent dipole/ˈpɜːmənənt ˈdaɪpəʊl/
דיפול קבוע
3.5
Shapes of molecules · צורות מולקולות
Syllabus · סיילבוס
English
state and explain the shapes of, and bond angles in, molecules by using VSEPR theory, including as simple examples: • $\text{BF}_3$ (trigonal planar, 120°) • $\text{CO}_2$ (linear, 180°) • $\text{CH}_4$ (tetrahedral, 109.5°) • $\text{NH}_3$ (pyramidal, 107°) • $\text{H}_2\text{O}$ (non-linear, 104.5°) • $\text{SF}_6$ (octahedral, 90°) • $\text{PF}_5$ (trigonal bipyramidal, 120° and 90°)
predict the shapes of, and bond angles in, molecules and ions analogous to those specified in 3.5.1
נבא את צורות המולקולות והזוויות בקשרים בהן, וביונים הדומים למפורטים בסעיף 3.5.1
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
English
To work out a shape, use VSEPR theory 价层电子对互斥理论: the pairs of electrons around the central atom push apart as far as possible, because like charges repel.
A lone pair 孤对电子 (not in a bond) pushes more strongly than a bonding pair 成键电子对. Each lone pair squeezes the bond angle 键角 by about $2.5°$.
Molecule
Shape
Bond angle
$\text{CO}_2$
linear 直线形
$180°$
$\text{BF}_3$
trigonal planar 平面三角形
$120°$
$\text{CH}_4$
tetrahedral 四面体形
$109.5°$
$\text{NH}_3$
pyramidal 三角锥形
$107°$
$\text{H}_2\text{O}$
bent 角形
$104.5°$
$\text{PF}_5$
trigonal bipyramidal 三角双锥形
$120°$ and $90°$
$\text{SF}_6$
octahedral 八面体形
$90°$
$\text{NH}_3$ has one lone pair and $\text{H}_2\text{O}$ has two, which is why their angles drop below the $109.5°$ of $\text{CH}_4$. You can predict the shapes of similar molecules and ions in the same way.
Worked example. Predict the shape and bond angle of $\text{NH}_3$ and of $\text{H}_2\text{O}$. Nitrogen has 5 outer electrons and forms 3 bonds, leaving 3 bonding pairs and 1 lone pair - four pairs in total, so they start from the tetrahedral $109.5°$. The lone pair repels more strongly and squeezes the angle by about $2.5°$, giving a pyramidal shape at about $107°$. Oxygen forms 2 bonds and keeps 2 lone pairs: still four pairs, but now two squeezes, so the shape is bent at about $104.5°$. Count all the pairs to fix the basic geometry, subtract $2.5°$ for each lone pair, and name the shape from the atoms - $\text{NH}_3$ has four pairs but is pyramidal, not tetrahedral.
עברית
מודל מולקולרי מציג את השלו-ממדית של מולקולה קוולנטית.
כדי לקבוע צורה, השתמש בתיאוריית VSEPR: זוגות האלקטרונים סביב האטום המרכזי דוחים זה את זה ככל האפשר, מכיוון שמטענים זהים נדחים.
זוג בודד (שאינו בקשר) דוחה בחוזקה רבה יותר מ-זוג מחבר. כל זוג בודד לוחץ על הזווית הקונית ב-$2.5°$ בערך.
מולקולה
צורה
זווית קונית
$\text{CO}_2$
ליניארית
$180°$
$\text{BF}_3$
משולשת תצפיתית
$120°$
$\text{CH}_4$
טטרהדרלית
$109.5°$
$\text{NH}_3$
פירמידלית
$107°$
$\text{H}_2\text{O}$
כופפת
$104.5°$
$\text{PF}_5$
דו-פירמידלית משולשת
$120°$ ו-$90°$
$\text{SF}_6$
אוקטהדרלית
$90°$
$\text{NH}_3$ יש לו זוג בודד אחד ו-$\text{H}_2\text{O}$ יש לו שניים, ולכן הזוויות שלהן יורדות מתחת ל-$109.5°$ של $\text{CH}_4$. ניתן לחזות צורות של מולקולות ויונים דומים באותו אופן.
שבע הצורות ממערכת VSEPR; הזוגות הבלתי-קושרים ב-NH$_3$ וב-H$_2$O דוחקים חזק יותר, ולוחצים את זווית הקשר מתחת ל$109.5°$
דוגמה מופת. נבא את הצורה והזווית הקשרית ב$\text{NH}_3$ וב$\text{H}_2\text{O}$. לחמצן יש 5 אלקטרונים בשכבה החיצונית והוא יוצר 3 קשרים, מה שמשאיר 3 זוגות קשרי ו1 זוג בודד - סה"כ ארבעה זוגות, ולכן הם מתחילים ממבנה טטרהדרלי $109.5°$. הזוג הבודד דוחה בחוזקה רבה יותר ומצמצם את הזווית בכ-$2.5°$, ונוצר צורה פירמידלית בזווית של כ-$107°$. חמצן יוצר 2 קשרים ושומר על 2 זוגות בודדים: עדיין ארבעה זוגות, אך עכשיו שניים דוחים, ולכן הצורה היא מעוקלת בזווית של כ-$104.5°$. ספרו את כל הזוגות כדי לקבוע את הגיאומטריה הבסיסית, חסרו $2.5°$ עבור כל זוג בודד, ושמו את הצורה לפי האטומים - $\text{NH}_3$ יש לו ארבעה זוגות אך הוא פירמידלי, לא טטרהדרלי.
Explore · חקור
Shape from bonding and lone pairs · מבנה מתוך קשרים וזוגות בלתי-קושרים
Count the bonding pairs and lone pairs around the central atom; they repel into the shape with least strain. Three bonds and one lone pair give a pyramid, like ammonia (NH3). · ספרו את הזוגות הקושרים והזוגות הבלתי-קושרים סביב האטום המרכזי; הם דוחים זה את זה ומייצרים את המבנה עם פחות מתח. שלושה קשרים וזוג בלתי-קושר אחד נותנים פירמידה, כמו באמוניה (NH3).
Explore · חקור
Predicting molecular shape · חזוי את צורת המולקולה
Set the bonding and lone pairs. Electron pairs repel and spread out as far apart as possible — that fixes the shape and bond angle. · גדר זוגות קשר וזוגות בודדים. זוגות אלקטרונים דוחים זה את זה ומתרחקים ככל האפשר – הדבר קובע את הצורה ואת זווית הקשר.
3.6
Intermolecular forces · כוחות בין-מולקולריים
Syllabus · סיילבוס
English
(a) describe hydrogen bonding, limited to molecules containing N–H and O–H groups, including ammonia and water as simple examples (b) use the concept of hydrogen bonding to explain the anomalous properties of $\text{H}_2\text{O}$ (ice and water): • its relatively high melting and boiling points • its relatively high surface tension • the density of the solid ice compared with the liquid water
use the concept of electronegativity to explain bond polarity and dipole moments of molecules
(a) describe van der Waals’ forces as the intermolecular forces between molecular entities other than those due to bond formation, and use the term van der Waals’ forces as a generic term to describe all intermolecular forces (b) describe the types of van der Waals’ forces: • instantaneous dipole–induced dipole (id-id) forces, also called London dispersion forces • permanent dipole–permanent dipole (pd-pd) forces, including hydrogen bonding (c) describe hydrogen bonding and understand that hydrogen bonding is a special case of permanent dipole–permanent dipole forces between molecules where hydrogen is bonded to a highly electronegative atom
state that, in general, ionic, covalent and metallic bonding are stronger than intermolecular forces
עברית
(a) תאר קשר מימן, המוגבל למולקולות המכילות קבוצות N–H ו-O–H, כולל אמونيا ומים כדוגמאות פשוטות (b) השתמש במושג קשר מימן כדי להסביר את התכונות החריגות של $\text{H}_2\text{O}$ (קרח ומים): • נקודות ההיתוך והרתיחה הגבוהות יחסית שלו • הטחנה הפנימית הגבוהה יחסית שלו • הצפיפות של הקרח המוצק לעומת המים הנוזליים
השתמש במושג החשמליליות כדי להסביר קוטביות קשר ורגעים דיפוליים של מולקולות
(a) תאר כוחות ואן דר ואלס ככוחות אינטרא-מולקולריים בין יחידות מולקולריות אחרות מאשר אלו הנובעות ממיוצרות קשר, והשתמש במונח כוחות ואן דר ואלס כמונח כללי לתיאור כל הכוחות האינטרא-מולקולריים (b) תאר את סוגי כוחות ואן דר ואלס: • כוחות דיפול רגעי-דיפול מושפע (id-id), המכונים גם כוחות פיזור לונדון • כוחות דיפול קבוע-דיפול קבוע (pd-pd), כולל קשר מימן (c) תאר קשר מימן והבן שקשר מימן הוא מקרה פרטי של כוחות דיפול קבוע-דיפול קבוע בין מולקולות שבהן מימן קשור לאטום בעל חשמליליות גבוהה מאוד
נסה כי ברוב המקרים, קשר יוני, קוולנטי ומתכתי חזקים מכוחות אינטרא-מולקולריים
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
English
Intermolecular forces 分子间作用力 are the forces betweenmolecules 分子. They are much weaker than the ionic, covalent and metallic bonding inside substances.
Bond polarity and dipoles
When two atoms with different electronegativity share a bond, the electrons sit closer to the more electronegative atom. The bond then has a polarity 极性: one end is slightly negative ($\delta-$) and the other slightly positive ($\delta+$). This separation of charge is a dipole 偶极.
If the dipoles in a molecule do not cancel, the whole molecule has a dipole moment 偶极矩 and is polar. If they cancel by symmetry (as in $\text{CO}_2$), the molecule is non-polar.
Van der Waals' forces
Van der Waals' forces 范德华力 is the general name for all intermolecular forces. There are two main types.
The first type is the instantaneous dipole–induced dipole force, also called the London dispersion force 伦敦色散力. Moving electrons make a brief instantaneous dipole 瞬时偶极, which then creates a matching induced dipole 诱导偶极 in a nearby molecule. These forces act between all molecules and get stronger when there are more electrons.
The second type is the permanent dipole–permanent dipole force. It acts between molecules that are always polar, because each one has a permanent dipole 永久偶极.
Hydrogen bonding
Hydrogen bonding 氢键 is a strong, special case of permanent dipole forces. It forms when hydrogen is bonded to a very electronegative atom — nitrogen, oxygen or fluorine — and is attracted to a lone pair on an N, O or F atom in a neighbour. Look for N–H and O–H groups, as in ammonia and water.
Hydrogen bonding explains the strange behaviour of water:
its high melting and boiling point 沸点, because many hydrogen bonds must be broken.
its high surface tension 表面张力.
ice is less dense than liquid water, because hydrogen bonds hold the molecules in an open, spread-out structure, so ice floats.
עברית
כוחות בין-מולקולריים הם הכוחות ביןמולקולות. הם חלשים הרבה מהקשרים האיוניים, הקוולנטיים והמתכתיים בתוך החומרים.
קוטביות קשר ודיפולים
כששני אטומים עם חשמליות שונה משתפים בקשר, האלקטרונים נמצאים קרוב יותר לאטום בעל החשמליות הגבוהה יותר. הקשר אז יש לו קוטביות: קצה אחד מעט שלילי ($\delta-$) והקצה השני מעט חיובי ($\delta+$). הפרדת המטען הזו היא דיפול.
אם הדיפולים במולקולה אינם מבטלים זה את זה, למולקולה כולה יש רגע דיפול והיא קוטבית. אם הם מבטלים עצמם על ידי סימטריה (כמו ב-$\text{CO}_2$), המולקולה אינה קוטבית.
כוחות ואן דר ואלס
כוחות ואן דר ואלס הם השם הכללי לכל הכוחות בין-מולקולריים. קיימים שני סוגים עיקריים.
הסוג הראשון הוא כוח הקוטב המיידי–המושרה, הנקרא גם כוח פיזור לונדון. אלקטרונים נעים יוצרים קוטב מיידי זמני, שמייצר בתורו קוטב מושרה תואם במולקולה שכנה. כוחות אלו פועלים בין כל המולקולות ומתחזקים ככל שהן מכילות יותר אלקטרונים.
כוח לונדון: קוטב זמני במולקולה אחת גורם לקוטב במולקולה השכנה, ולכן הן נמשכות — כוח זה פועל בין כל המולקולות
הסוג השני הוא כוח הקוטב הקבוע–קוטב קבוע. הוא פועל בין מולקולות שתמיד מקוטבות, משום שכל אחת מהן בעלת קוטב קבוע.
קישור מימן
קישור מימן הוא מקרה חזק ומיוחד של כוחות קוטב קבוע. הוא נוצר כאשר מימן קשור לאטום בעל חשמליליות גבוהה מאוד – חנקן, חמצן או פלואור – ונמשך לקוחר בודד על אטום N, O או F במולקולה שכנה. יש לחפש קבוצות N–H ו-O–H, כגון באמونيا ובמים.
קישור מימן במים: $\delta+$ מימן נמשך לקוחר בודד על $\delta-$ חמצן של מולקולה שכנה
קישור מימן מסביר את התנהגותה המוזרה של המים:
נקודת ההיתוך והרתיחה הגבוהה שלו, מכיוון שצריך לשבור מספר רב של קישורי מימן.
המתיחות הפנימית (טאנזיה) הגבוהה שלו.
קרח הוא פחות צפוף ממים נוזליים, משום שקישורי המימן מחזיקים את המולקולות במבנה פתוח ומרוחק, ולכן קרח צף.
Explore · חקור
Polarity and intermolecular forces lab · מעבדה: קוטביות וכוחות בין-מולקולריים
Classify molecules by the feature that controls attractions. · סווגו מולקולות לפי התכונה השולטת במשיכות.
Explore · חקור
Why hydrogen bonds make water special · למה קשרי מימן הופכים את המים למיוחדים
Step through it. One weak-but-strong force — the hydrogen bond — explains water's high boiling point, why ice floats, and why it dissolves so much. · עברו על כך. כוח חלש אך חזק אחד — קשר מימן — מסביר את נקודת הרתיחה הגבוהה של מים, מדוע קרח צף ומדוע הוא ממיס כל כך הרבה.
use dot-and-cross diagrams to illustrate ionic, covalent and coordinate bonding including the representation of any compounds stated in 3.4 and 3.5 (dot-and-cross diagrams may include species with atoms which have an expanded octet or species with an odd number of electrons)
עברית
השתמש בדיאגרמות נקודה וצלב כדי להמחיש קשר יוני, קוולנטי וסתמי, כולל הייצוג של כל הרכיבים שנזכרו בסעיפים 3.4 ו-3.5 (ייתכן שהדיאגרמות יכלילו מינים עם אטומים בעלי אוקטט מורחב או מינים עם מספר אי-זוגי של אלקטרונים)
Source: Cambridge International syllabus · מקור: הסיילבוס הבינלאומי של קמבריד'ג'
English
A dot-and-cross diagram 点叉图 shows the outer electrons of each atom, using dots for one atom and crosses for the other. This makes it clear where each bonding electron came from. You can draw them for ionic, covalent and coordinate bonding, including molecules with an expanded octet or an odd number of electrons.
עברית
דיאגרמת נקודה וסימן מציגה את האלקטרונים החיצוניים של כל אטום, באמצעות נקודות עבור אטום אחד וסימנים עבור השני. כך ברור מאין הגיע כל אלקטרון בקשר. ניתן לצייר אותן עבור קישור יוני, קווולנטי ודאטיבי, כולל מולקולות עם אוקטט מורחב או מספר אי-זוגי של אלקטרונים.
נקודה וסימן קווולנטית: כל זוג משותף מייצג אלקטרון אחד מכל אטום. במים ישנם שני זוגות קשר ושני זוגות בודדים; בחנקן משותפים שלושה זוגות (קשר משולש)
3.7
Exam tips · טיפים לבחינות
English
For shapes, count bonding pairs and lone pairs, name the shape, then give the exact bond angle (e.g. $\text{NH}_3$: pyramidal, $107^\circ$) — each lone pair lowers the angle by about $2.5^\circ$.
A dative (coordinate) bond has both electrons from one atom (e.g. $\text{NH}_4^+$, $\text{H}_3\text{O}^+$); draw the arrow from the lone pair.
Name the intermolecular force precisely: hydrogen bonding needs H bonded to N, O or F; otherwise it is permanent-dipole or induced-dipole (van der Waals). Never call van der Waals forces "bonds".
Explain a physical property by stating which forces are broken, not just "strong bonds".
עברית
עבור צורות, ספרו זוגות קשר וזוגות בודדים, קבעו את שם הצורה, ולאחר מכן ציינו את זווית הקשר המדויקת (למשל $\text{NH}_3$: פירמידתית, $107^\circ$) – כל זוג בודד מפחית את הזווית ב-$2.5^\circ$ בקירוב.
קשר דאטיבי (קואורדינטי) כולל שני אלקטרונים מאותו אטום (למשל $\text{NH}_4^+$, $\text{H}_3\text{O}^+$); יש לצייר חץ מהקוחר הבודד.
קבעו את הכוח הבין-מולקולרי בדיוק: קישור מימן דורש H קשור ל-N, O או F; אחרת מדובר בקוטב קבוע או קוטב מושרה (ואן דר ואלס). לעולם אין לכנות כוחות ואן דר ואלס "קשרים".
הסבר תכונה פיזיקלית על ידי ציון אילו כוחות נשברים, ולא רק "קשרים חזקים".
Interactive lessons on this topic · שיעורים אינטראקטיביים בנושא זה
Work through it step by step, with instant-check exercises. · לעבור על הדברים צעד אחר צעד, עם תרגילים לבדיקה מיידית.
Pick one and the site follows you — notes, papers, videos and practice all open on it. · בחרו נושא אחד והאתר יעקוב אחריו — הערות, מסמכים, וידאו ותרגולים פתוחים בו.
Type to search notes, lessons, code, vocabulary and past-paper questions across every subject. · הקלד כדי לחפש הערות, שיעורים, קוד, אוצר מילים ושאלות מבחנים בכל הנושאים.