95
растворяются в воде. Например, молекула Na
2
состоит из двух атомов натрия,
связанных диполь-дипольной связью. Потенциал ионизации атома натрия
составляет 5,1 эв; это позволяет полагать, что валентный диполь атома имеет
небольшую силу. Отсюда следует, что молекула Na-Na имеет достаточно слабую
связь.
Рассмотрим механизм растворения металла натрия в воде. Допустим, что на
одну молекулу натрия - Na
2
имеем две диссоциированные молекулы НОН, то есть
на два атома Na приходится два атома Н и две ОН группы. Благодаря своим малым
размерам два атома водорода могут одновременно подойти к диполь-дипольной
связи между двумя атомами Na (схема 13).
Na
+
Na
+
+
+
Na
+
+
Na
+
+
H
H
OH
OH
(13)
Обладая очень высокой химической активностью и малыми размерами, атомы Н
внедряются в межатомную связь, и образуют две молекулы гидрида натрия - NаH.
Принято считать, что в гидридах металлов водород содержится в виде отрицательного
иона Н
-
. Согласно нашим представлениям, между атомом Nа и атомом H образуется
диполь-дипольная связь и никаких ионов здесь не может быть. Имеются
экспериментальные данные [7] по изучению распределения электронной плотности в
кристалле LiH, которые показали, что эффективные заряды лития и водорода равны
соответственно +0,25 и -0,25, т.е. кристалл не является ионным соединением.
Опираясь на строение атома водорода, предложенного нами в разделе 1, а также на
вышеприведенные данные, заключаем, что гидрид-ион Н
-
как стабильная частица
просто не существует.
Вернемся к растворению натрия в воде. Энергия связи Na-H небольшая и
составляет ~48 ккал/моль. Помним, что в воде кроме двух атомов Н имеются еще
две основные
( - )
ОН группы. Несмотря на то, что атом кислорода потратил один
валентный диполь на образование ОН группы, энергия второго оставшегося
валентного диполя будет превосходить энергию связи Nа-H. В связи с этим
( - )
ОН
группа будет вытеснять атом Н из гидрида Nа-H и образовывать соединение Nа-ОH
с помощью диполь-дипольной связи. Итак, по схеме 13 имеем - сначала под
действием атомов водорода образуются две частицы гидрида натрия 2(Nа-H),
(схема 13), затем после их взаимодействия с 2-мя ОН-группами формируются две
молекулы NаОH, а два вытесненных атома Н образуют молекулу водорода - Н
2
, что
и наблюдается экспериментально. Этот процесс можно записать сокращенно:
2NаH+2ОН=2NаОH+Н
2
.
Далее Nа-ОH диссоциирует в водной среде на атом Nа
( - )
с одним валентным
диполем со свойствами основания и
( - )
ОН группу с одним валентным диполем тоже
со свойствами основания. Таким образом, как атом Nа, так и группа ОН обладают
основными свойствами.
Рассмотрим классический пример растворения двухвалентного цинка в
кислоте. Главное отличие действия кислоты от действия воды состоит в наличии
большого количества кислотных атомов Н и, соответственно, полярных основных
атомов Cl. Молекула цинка имеет цепочечное строение. Проанализируем
взаимодействие цинка с водным раствором НCl.
Выше был описан механизм взаимодействия воды с газом НCl. Из него
следует, что в растворе соляной кислоты присутствует свободный кислотный атом
водорода и свободный атом хлора. При контакте хлороводородной кислоты с