Pourquoi les atomes peuvent-ils se combiner entre eux et former des molécules ? Quelle est la raison de l'existence possible de substances contenant des atomes de formes complètement différentes éléments chimiques? Ce problèmes mondiaux, affectant les concepts fondamentaux de la science physique et chimique moderne. Vous pouvez y répondre si vous avez une idée structure électronique atomes et connaissant les caractéristiques d'une liaison covalente, qui est base de base pour la plupart des classes de connexion. Le but de notre article est de se familiariser avec les mécanismes de formation de différents types liaison chimique et les composés les contenant dans leurs molécules.

Structure électronique de l'atome

Particules de matière électriquement neutres, qui sont ses éléments structurels, ont une structure réfléchissante en miroir système solaire. Tout comme les planètes tournent autour de l’étoile centrale, le Soleil, les électrons d’un atome se déplacent autour d’un noyau chargé positivement. Pour caractériser une liaison covalente, les électrons situés au dernier niveau d'énergie et les plus éloignés du noyau seront significatifs. Leur connexion avec le centre de leur propre atome étant minime, ils peuvent facilement être attirés par les noyaux d’autres atomes. Ceci est très important pour l’apparition d’interactions interatomiques conduisant à la formation de molécules. Pourquoi exactement forme moléculaire est le principal type d'existence de la matière sur notre planète ? Voyons cela.

Propriété fondamentale des atomes

La capacité des particules électriquement neutres à interagir, conduisant à un gain d'énergie, est leur caractéristique la plus importante. Après tout, dans des conditions normales état moléculaire les substances sont plus stables que les substances atomiques. Les principes de base de la science atomique et moléculaire moderne expliquent à la fois les principes de la formation moléculaire et les caractéristiques des liaisons covalentes. Rappelons qu'un atome peut avoir de 1 à 8 électrons, en ce dernier cas la couche sera complète et donc très stable. Une telle structure niveau externe avoir des atomes de gaz rares : argon, krypton, xénon - éléments inertes qui complètent chaque période du système de D.I. Mendeleïev. L'exception ici serait l'hélium, qui a dernier niveau il n'y a pas 8, mais seulement 2 électrons. La raison est simple : dans la première période, il n'y a que deux éléments dont les atomes ont un seul couche d'électrons. Tous les autres éléments chimiques ont de 1 à 7 électrons sur la dernière couche incomplète. Au cours du processus d'interaction les uns avec les autres, les atomes auront tendance à se remplir d'électrons jusqu'à l'octet et à restaurer la configuration de l'atome en élément inerte. Cet état peut être atteint de deux manières : en perdant les siennes ou en acceptant les particules chargées négativement de quelqu’un d’autre. Ces formes d'interaction expliquent comment déterminer quelle liaison - ionique ou covalente - naîtra entre les atomes entrant dans la réaction.

Mécanismes de formation d'une configuration électronique stable

Imaginons que deux substances simples entrent dans la réaction d'un composé : le sodium métallique et chlore gazeux. Une substance de la classe des sels se forme - le chlorure de sodium. Il possède une liaison chimique de type ionique. Pourquoi et comment est-il apparu ? Regardons à nouveau la structure des atomes matières premières. Le sodium ne possède qu'un seul électron dans sa dernière couche, faiblement lié au noyau en raison de grand rayon atome. L'énergie d'ionisation de tous les métaux alcalins, dont le sodium, est faible. Par conséquent, l’électron du niveau externe quitte le niveau d’énergie, est attiré par le noyau de l’atome de chlore et reste dans son espace. Cela crée un précédent pour que l’atome de Cl devienne un ion chargé négativement. Il ne s’agit plus désormais de particules électriquement neutres, mais de cations sodium chargés et d’anions chlore. Conformément aux lois de la physique, des forces d'attraction électrostatiques apparaissent entre eux et le composé forme un réseau cristallin ionique. Le mécanisme de formation d'une liaison chimique de type ionique que nous avons envisagé permettra de clarifier plus clairement les spécificités et les principales caractéristiques d'une liaison covalente.

Paires d'électrons communs

Si liaison ionique se produit entre des atomes d'éléments dont l'électronégativité diffère grandement, c'est-à-dire les métaux et les non-métaux, alors type covalent apparaît lors de l'interaction d'atomes d'éléments non métalliques identiques et différents. Dans le premier cas, il est d'usage de parler d'une liaison non polaire, et dans l'autre, d'une forme polaire d'une liaison covalente. Le mécanisme de leur formation est commun : chacun des atomes contribue partiellement à usage courantélectrons qui se combinent par paires. Mais la disposition spatiale des paires d’électrons par rapport aux noyaux atomiques sera différente. Sur cette base, on distingue les types de liaisons covalentes - non polaires et polaires. Le plus souvent dans composés chimiques, constitué d'atomes d'éléments non métalliques, il existe des paires constituées d'électrons de spins opposés, c'est-à-dire tournant autour de leurs noyaux en côtés opposés. Étant donné que le mouvement de particules chargées négativement dans l'espace conduit à la formation de nuages ​​​​d'électrons, qui aboutissent finalement à leur chevauchement mutuel. Quelles sont les conséquences de ce processus pour les atomes et à quoi conduit-il ?

Propriétés physiques de la liaison covalente

Il s'avère qu'entre les centres de deux atomes en interaction apparaît un nuage à deux électrons, ayant densité plus élevée. Les forces d’attraction électrostatiques entre le nuage chargé négativement lui-même et les noyaux des atomes augmentent. Une partie de l'énergie est libérée et les distances entre les centres atomiques diminuent. Par exemple, au début de la formation de la molécule H 2, la distance entre les noyaux des atomes d'hydrogène est de 1,06 A, après le chevauchement des nuages ​​​​et la formation d'une paire électronique commune - 0,74 A. Exemples de liaisons covalentes formées selon le mécanisme décrit ci-dessus peut être trouvé à la fois parmi les plus simples et parmi les plus complexes Pas matière organique. Son principal trait distinctif- présence de paires d'électrons communes. En conséquence, après la formation d'une liaison covalente entre des atomes, par exemple l'hydrogène, chacun d'eux acquiert configuration électronique hélium inerte, et la molécule résultante a une structure stable.

Forme spatiale de la molécule

Une autre propriété physique très importante d’une liaison covalente est la directionnalité. Cela dépend de la configuration spatiale de la molécule de la substance. Par exemple, lorsque deux électrons se chevauchent en formant un nuage sphérique, l’apparence de la molécule est linéaire (chlorure d’hydrogène ou bromure d’hydrogène). La forme des molécules d'eau dans lesquelles s'hybrident les nuages ​​​​s et p est angulaire et les particules sont très fortes azote gazeux avoir la forme d'une pyramide.

La structure des substances simples - les non-métaux

Après avoir découvert quel type de liaison est appelée covalente, quelles sont ses caractéristiques, il est maintenant temps de comprendre ses variétés. Si des atomes d'un même non-métal - chlore, azote, oxygène, brome, etc. - interagissent les uns avec les autres, alors le correspondant substances simples. Leurs paires d'électrons communes sont situées à la même distance des centres des atomes, sans bouger. Les composés avec une liaison covalente de type non polaire ont les caractéristiques suivantes : basses températuresébullition et fusion, insolubilité dans l'eau, propriétés diélectriques. Ensuite, nous découvrirons quelles substances sont caractérisées par une liaison covalente, dans laquelle se produit un déplacement de paires d'électrons communes.

Electronégativité et son effet sur le type de liaison chimique

La propriété d'un certain élément d'attirer vers lui des électrons provenant d'un atome d'un autre élément en chimie est appelée électronégativité. L'échelle de valeurs de ce paramètre, proposée par L. Pauling, se retrouve dans tous les manuels de chimie inorganique et générale. Le fluor a sa plus grande valeur - 4,1 eV, les autres non-métaux actifs ont une valeur plus petite et taux le plus bas caractéristique des métaux alcalins. Si des éléments qui diffèrent par leur électronégativité réagissent les uns avec les autres, alors inévitablement l'un d'entre eux, plus actif, attirera vers son noyau les particules chargées négativement de l'atome d'un élément plus passif. Ainsi, propriétés physiques les liaisons covalentes dépendent directement de la capacité des éléments à donner des électrons pour un usage courant. Les paires communes formées dans ce cas ne sont plus situées symétriquement par rapport aux noyaux, mais sont décalées vers l'élément le plus actif.

Caractéristiques des connexions avec couplage polaire

Les substances dans les molécules desquelles les paires d'électrons partagées sont asymétriques par rapport aux noyaux des atomes comprennent les halogénures d'hydrogène, les acides, les composés de chalcogènes avec l'hydrogène et oxydes d'acide. Ce sont les acides sulfate et nitrate, les oxydes de soufre et de phosphore, le sulfure d'hydrogène, etc. Par exemple, une molécule de chlorure d'hydrogène contient un commun paire d'électrons, formé d’électrons non appariés d’hydrogène et de chlore. Il est rapproché du centre de l’atome Cl, qui est un élément plus électronégatif. Toutes les substances avec liaison polaire dans les solutions aqueuses se dissocient en ions et effectuent courant électrique. Les connexions que nous avons données ont également plus températures élevées fondre et bouillir par rapport aux substances simples non métalliques.

Méthodes pour rompre les liaisons chimiques

DANS chimie organique hydrocarbures saturés avec les halogènes, ils procèdent par un mécanisme radical. Un mélange de méthane et de chlore réagit à la lumière et à des températures ordinaires de telle manière que les molécules de chlore commencent à se diviser en particules portant des électrons non appariés. Autrement dit, on observe la destruction de la paire électronique commune et la formation de radicaux -Cl très actifs. Ils sont capables d'influencer les molécules de méthane de telle manière qu'elles rompent la liaison covalente entre les atomes de carbone et d'hydrogène. Une espèce active -H est formée et la valence libre de l'atome de carbone accepte un radical chlore, et le premier produit de réaction est le chlorométhane. Ce mécanisme de dégradation moléculaire est appelé homolytique. Si la paire commune d'électrons est complètement transférée à l'un des atomes, on parle alors d'un mécanisme hétérolytique, caractéristique des réactions se déroulant dans des solutions aqueuses. Dans ce cas, les molécules d’eau polaires augmenteront le taux de destruction des liaisons chimiques du composé soluble.

Liaisons doubles et triples

La grande majorité de la matière organique et une partie composés inorganiques contiennent dans leurs molécules non pas une, mais plusieurs paires d'électrons communes. La multiplicité des liaisons covalentes réduit la distance entre les atomes et augmente la stabilité des composés. Ils sont généralement qualifiés de résistants aux produits chimiques. Par exemple, une molécule d'azote possède trois paires d'électrons ; ils sont désignés dans la formule développée par trois tirets et déterminent sa force. L'azote, une substance simple, est chimiquement inerte et ne peut réagir avec d'autres composés, tels que l'hydrogène, l'oxygène ou les métaux, que lorsqu'il est chauffé ou hypertension artérielle, et également en présence de catalyseurs.

Les liaisons doubles et triples sont inhérentes à ces classes composés organiques, comme hydrocarbures diènes insaturés, ainsi que les substances de la série éthylène ou acétylène. Des connexions multiples déterminent le principal propriétés chimiques: réactions d'addition et de polymérisation se produisant aux sites de leur rupture.

Dans notre article, nous avons donné une description générale des liaisons covalentes et examiné ses principaux types.

L'électronégativité est la capacité des atomes à déplacer les électrons dans leur direction lors de la formation d'une liaison chimique. Ce concept a été introduit par le chimiste américain L. Pauling (1932). L'électronégativité caractérise la capacité d'un atome de cet élément attirer la paire d'électrons commune dans une molécule. Valeurs d'électronégativité déterminées de diverses manières, diffèrent les uns des autres. DANS pratique pédagogique le plus souvent, ils n'utilisent pas des valeurs absolues, mais valeurs relativesélectronégativité. La plus courante est une échelle dans laquelle l'électronégativité de tous les éléments est comparée à l'électronégativité du lithium, pris comme un seul.

Parmi les éléments des groupes IA - VIIA :

électronégativité avec augmentation numéro de série, en règle générale, augmente par périodes (« de gauche à droite ») et par groupes, il diminue (« de haut en bas »).

Éléments à haute électronégativité, dont les atomes ont une grande affinité pour les électrons et haute énergie l'ionisation, c'est-à-dire sujettes à l'ajout d'un électron ou au déplacement d'une paire d'électrons de liaison dans sa direction, sont appelés non-métaux.

Les métaux comprennent la plupart des éléments du tableau périodique.

Les métaux se caractérisent par une faible électronégativité, c'est-à-dire une faible énergie d'ionisation et une faible affinité électronique. Les atomes métalliques donnent des électrons à des atomes non métalliques ou mélangent des paires d'électrons de liaison entre eux. Les métaux ont un éclat caractéristique, élevé conductivité électrique et une bonne conductivité thermique. Ils sont pour la plupart durables et malléables.

Les métaux incluent tous les éléments d et f. Si, dans le tableau périodique, vous sélectionnez mentalement uniquement des blocs d'éléments s et p, c'est-à-dire des éléments du groupe A et tracez une diagonale à partir de la gauche coin supérieur dans le coin inférieur droit, il s'avère que éléments non métalliques sont situés sur le côté droit de cette diagonale, et ceux en métal - à gauche. Adjacents à la diagonale se trouvent des éléments qui ne peuvent être classés sans ambiguïté comme métaux ou non-métaux. Ces éléments intermédiaires comprennent : le bore, le silicium, le germanium, l'arsenic, l'antimoine, le sélénium, le polonium et l'astatine.

Les notions de liaisons covalentes et ioniques jouées rôle important dans le développement d'idées sur la structure de la matière, mais dans la création de nouvelles méthodes de recherche physiques et chimiques structure fine les substances et leur utilisation ont montré que le phénomène de liaison chimique est beaucoup plus complexe. On pense actuellement que toute liaison hétéroatomique est à la fois covalente et ionique, mais dans des proportions différentes. Ainsi, le concept de composants covalents et ioniques d'une liaison hétéroatomique est introduit. Plus la différence d’électronégativité des atomes de liaison est grande, plus la polarité de la liaison est grande. Lorsque la différence est supérieure à deux unités, la composante ionique est presque toujours prédominante. Comparons deux oxydes : l'oxyde de sodium Na 2 O et l'oxyde de chlore (VII) Cl 2 O 7. Dans l'oxyde de sodium, la charge partielle sur l'atome d'oxygène est de -0,81 et dans l'oxyde de chlore de -0,02. Cela signifie effectivement que la liaison Na-O est à 81 % ionique et à 19 % covalente. La composante ionique de la liaison Cl-O n'est que de 2 %.

Liste de la littérature utilisée

1. Popkov V.A., Pouzakov S.A. Chimie générale: manuel. - M. : GEOTAR-Media, 2010. - 976 pp. : ISBN 978-5-9704-1570-2. [Avec. 35-37]
2. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Grand ouvrage de référence sur la chimie / A.I. Volkov, I.M. Jarski. - Mn. : École moderne, 2005. - 608 avec ISBN 985-6751-04-7.

CONNEXION

COMMUNICATION, -et, sur la communication, en connexion et en connexion, w.

1. (en relation). Une relation de dépendance mutuelle, de conditionnalité, de points communs entre quelque chose. C. théorie et pratique. Causalité p.

2. (en relation). Communication étroite entre quelqu'un ou quelque chose. Village convivial Renforcer les relations internationales.

3. (en connexion et en connexion). Relations amoureuses, cohabitation. Lyubovnaya s. Être en contact avec quelqu'un.

4. pl. h. Connaissance étroite de quelqu'un, apportant un soutien, du patronage, un avantage. Avoir des relations dans des cercles influents. Excellentes connexions.

5. (en relation). Communication avec quelqu'un, ainsi que les moyens permettant de communiquer, de communiquer. Village de Kosmicheskaya Vies.(via contacts). Village aérien Téléphones interurbains.

6. (en relation). Industrie économie nationale, relatifs aux moyens de communication (courrier, télégraphe, téléphone, radio), ainsi qu'à l'ensemble de ces moyens concentrés dans les institutions compétentes. Service de communication. Travailleurs de la communication.

7. (en relation), généralement au pluriel. h. Partie d'une structure de bâtiment reliant ses principaux éléments (spécial).

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LA COMMUNICATION est

connexion

et.

UN) Relation mutuelle entre qn., qc.

b) Communauté, compréhension mutuelle, unité interne.

a) Communication avec quelqu'un.

b) Relations amoureuses, cohabitation.

3) Relations entre quelqu'un qui créent une dépendance mutuelle, une conditionnalité.

4) Cohérence, cohérence, harmonie (dans les pensées, la présentation, etc.).

5) La capacité de communiquer avec quelqu'un ou quelque chose. à distance.

6) Moyens par lesquels la communication s'effectue à distance.

7) Un ensemble d'institutions qui fournissent des moyens de communication à distance (télégraphe, courrier, téléphone, radio).

a) Connexion, fixation de quelque chose.

b) Embrayage, attirance mutuelle(molécules, atomes, électrons, etc.).

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LA COMMUNICATION est

CONNEXION

1) transmission et réception d'informations par divers moyens techniques. Selon la nature des moyens de communication utilisés, elle est divisée en postale (voir Courrier) et électrique (voir Télécommunications). 2) La branche de l'économie nationale qui assure la transmission et la réception des communications postales, téléphoniques, télégraphiques, radio. et d'autres messages. En URSS, en 1986, il y avait 92 000 entreprises de communications ; 8,5 milliards de lettres, 50,3 milliards de journaux et magazines, 248 millions de colis, 449 millions de télégrammes ont été envoyés ; le nombre de postes téléphoniques sur le réseau téléphonique général s'élevait à 33,0 millions. années 60 en URSS, le réseau de communications automatisé unifié (EASC) est en cours d'introduction. 3) Les communications militaires sont assurées par le Corps des transmissions --- en philosophie - l'interdépendance de l'existence de phénomènes séparés dans l'espace et dans le temps. Les connexions sont classées selon les objets de cognition, selon les formes de déterminisme (sans ambiguïté, probabiliste et corrélationnel), selon leur force (rigide et corpusculaire), selon la nature du résultat que donne la connexion (connexion de génération, connexion de transformation), selon le sens d'action (direct et inverse), par le type de processus qui définissent cette connexion (connexion de fonctionnement, connexion de développement, connexion de contrôle), par le contenu qui fait l'objet de la connexion (connexion qui assure la transfert de matière, d'énergie ou d'information).

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Relation mutuelle entre quelqu'un ou quelque chose.

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Dépendance mutuelle, conditionnalité.

Causalité.

Nous voulons seulement dire que toutes les sciences sont étroitement liées les unes aux autres et que les acquisitions durables d'une science ne doivent pas rester stériles pour les autres. Chernyshevsky, Notes de grammaire. V. Klassovsky.

Le lien entre l’œuvre de Petrov-Vodkine et les traditions de la peinture russe ancienne est évident.

L. Mochalov, Le caractère unique du talent.

Cohérence, harmonie, cohérence (dans la connexion des pensées, dans la présentation, dans le discours).

Les pensées étaient confuses dans sa tête et les mots n'avaient aucun rapport. Pouchkine, Dubrovsky.

Il n'y a pas assez de cohérence dans mes pensées, et lorsque je les mets sur papier, il me semble toujours que j'ai perdu le sens de leur lien organique. Tchekhov, Une histoire ennuyeuse.

Proximité avec quelqu'un, unité intérieure.

Ce lien invisible s'est développé entre eux, qui n'a pas été exprimé en mots, mais seulement ressenti. Mamin-Sibiryak, millions Privalovsky.

Lorsqu’un écrivain ressent profondément son lien de sang avec le peuple, cela lui donne beauté et force. M. Gorky, Lettre à D.N. Mamin-Sibiryak, 18 octobre. 1912.

Communication (amicale ou commerciale), relations avec quelqu'un ou quelque chose.

Restez en contact avec qn. Établissez des liens dans le monde littéraire.

(Ivan Ivanovitch et Ivan Nikiforovitch) ont rompu tous liens, alors qu'avant ils étaient connus comme les amis les plus inséparables ! Gogol, L'histoire de la dispute d'Ivan Ivanovitch avec Ivan Nikiforovitch.

Les relations de Drozdov ont été établies avec l’un des organisations révolutionnaires, des arrestations ont été effectuées. M. Gorki, Histoire d'un héros.

Relations amoureuses ; cohabitation.

(Matvey) a noué une relation avec une femme bourgeoise et a eu un enfant avec elle. Tchekhov, Meurtre.

(Sophia :) De quel droit parles-tu de mon infidélité ?.. Tu as eu des dizaines de relations. M. Gorki, Le Dernier.

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Connaissance étroite de personnes influentes qui peuvent apporter soutien et patronage.

Good B. a décidé de trouver un foyer pour son beau-père. Il avait déjà d'excellentes relations et commença immédiatement à demander et à recommander son pauvre camarade. Dostoïevski, Netochka Nezvanova.

Grâce aux relations de mon défunt père ingénieur, j'ai été inscrit à l'école Mikhaïlovski. Pertsov, Extrait de l'autobiographie.

Communication, communication avec quelqu'un ou quelque chose. en utilisant divers moyens.

Dans la cabine, à l'aide d'un tube parlant, le commandant pouvait communiquer avec la passerelle et par téléphone avec n'importe quel service du navire. Novikov-Priboy, capitaine 1er rang.

Morozka faisait partie de la cavalerie chargée de communiquer avec les pelotons pendant la bataille. Fadeev, Défaite.

Il ne restait plus qu'un seul moyen de communication : via la Volga. Simonov, Jours et Nuits.

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Transmettre et recevoir des informations par des moyens spéciaux.

5. généralement avec une définition.

Les moyens par lesquels la communication et la transmission des informations sont effectuées.

Communication radiotéléphonique. Communication télégraphique. Communications du répartiteur.

Signaleurs la nuit régiment d'artillerie réussi à établir une connexion téléphonique avec le réservoir. V. Kozhevnikov, Sept jours.

L'ensemble des institutions au service moyens techniques communication à distance (télégraphe, courrier, téléphone, radio).

Travailleurs de la communication.

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Service qui assure la communication entre les unités militaires (par téléphone, radio, messagers, etc.).

Arkhip Khromkov est devenu le chef du renseignement et des communications. Markov, Strogov.

Un officier de liaison est arrivé du quartier général de l'armée avec un colis urgent. Popovkin, famille Rubanyuk.

Connexion, fixation de quelque chose.

Collage de pierres et de briques avec de l'argile.

Dans la cathédrale de la Trinité, il introduit du fer dans la maçonnerie du bâtiment pour relier les angles. Pilyavsky, Travaux de V.P. Stasov à Leningrad.

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Fonction principale Les réseaux de télécommunication (TCN) ont pour objectif d'assurer l'échange d'informations entre tous les systèmes d'abonnés d'un réseau informatique. L'échange s'effectue via des canaux de communication, qui constituent l'un des principaux composants des réseaux de télécommunication.

Un canal de communication est appelé un ensemble environnement physique(lignes de communication) et équipements de transmission de données (DTE), qui transmettent des signaux d'information d'un nœud de commutation du réseau à un autre ou entre nœuds commutation et système d'abonné.

Ainsi, canal de communication et ligne physique les connexions ne sont pas la même chose. En général, plusieurs canaux logiques peuvent être organisés sur la base d'une seule ligne de communication au moyen de séparations de temps, de fréquence, de phase et d'autres types.

DANS réseaux informatiques sont utilisés réseaux de téléphonie, télégraphe, télévision, communication par satellite. Les canaux de communication filaires (aériens), câblés et radio des communications terrestres et par satellite sont utilisés comme lignes de communication. La différence entre eux est déterminée par le support de transmission de données. Le support de transmission physique peut être un câble ou l'atmosphère terrestre ou espace extra-atmosphériqueà travers lequel se propagent les ondes électromagnétiques.

Les réseaux informatiques utilisent les réseaux de communication téléphonique, télégraphique, télégraphique et satellite. Les canaux de communication filaires (aériens), câblés et radio des communications terrestres et par satellite sont utilisés comme lignes de communication. La différence entre eux est déterminée par le support de transmission de données. Le support physique de transmission des données peut être un câble, ainsi que l'atmosphère terrestre ou l'espace extra-atmosphérique à travers lequel les ondes électromagnétiques se propagent.

Lignes de communication filaires (aériennes)- ce sont des fils sans tresses isolantes ou de blindage, posés entre poteaux et suspendus en l'air. Traditionnellement, ils sont utilisés pour transmettre des signaux téléphoniques et télégraphiques, mais en l'absence d'autres possibilités, ils sont utilisés pour transmettre des données informatiques. Les lignes de communication filaires se caractérisent par une faible bande passante et une faible immunité au bruit, elles sont donc rapidement remplacées par des lignes câblées.

Lignes de câbles inclure un câble composé de conducteurs avec plusieurs couches d'isolation - électrique, électromagnétique, mécanique et de connecteurs pour y connecter divers équipements. Les réseaux câblés utilisent principalement trois types de câbles : câbles à paires torsadées fils de cuivre(il s'agit d'une paire torsadée en version blindée, lorsqu'une paire de fils de cuivre est enveloppée dans un blindage isolant, et non blindée, lorsqu'il n'y a pas d'enveloppe isolante), câble coaxial(se compose d'un noyau interne en cuivre et d'une tresse, séparés du noyau par une couche d'isolation) et d'un câble à fibre optique (se compose de fines fibres de 5 à 60 microns à travers lesquelles circulent les signaux lumineux).

Parmi lignes de câbles communications Les guides de lumière ont les meilleures performances. Leurs principaux avantages : un débit élevé (jusqu'à 10 Gbit/s et plus), dû à l'utilisation ondes électromagnétiques plage optique; insensibilité à l'extérieur champs électromagnétiques et l'absence de son propre rayonnement électromagnétique, la faible intensité de travail pour la pose d'un câble optique ; sécurité contre les étincelles, les explosions et les incendies ; résistance accrue aux environnements agressifs; petit densité spécifique(rapport masse linéaire/bande passante) ; domaines d'application étendus (création de voies d'accès publiques, systèmes de communication entre ordinateurs et périphériques des réseaux locaux, en technologie des microprocesseurs, etc.).

Inconvénients des lignes de communication par fibre optique: la connexion d'ordinateurs supplémentaires au guide de lumière affaiblit considérablement le signal ; les modems haut débit nécessaires aux guides de lumière sont encore coûteux ; les guides de lumière connectant les ordinateurs doivent être équipés de convertisseurs de signaux électriques en lumière et vice versa.

Chaînes radio terrestres et satellite sont formés à l’aide d’un émetteur et d’un récepteur d’ondes radio. Différents types de canaux radio diffèrent par la gamme de fréquences utilisée et la portée de transmission des informations. Les chaînes radiophoniques opérant dans le court, moyen et longues vagues(HF, NE, DV), assurent une communication longue distance, mais à un faible taux de transfert de données. Ce sont des chaînes radio qui utilisent la modulation d'amplitude des signaux. Chaînes fonctionnant sur des bandes ondes ultracourtes(VHF), sont plus rapides, ils se caractérisent par une modulation de fréquence des signaux. Les canaux ultra-rapides sont ceux fonctionnant dans les gammes ultra-hautes fréquences (micro-ondes), c'est-à-dire au-dessus de 4 GHz. Dans la gamme des micro-ondes, les signaux ne sont pas réfléchis par l'ionosphère terrestre, une communication stable nécessite donc une visibilité directe entre l'émetteur et le récepteur. Pour cette raison, les signaux micro-ondes sont utilisés soit dans les canaux satellite, soit dans les canaux relais radio, lorsque cette condition est remplie.

Caractéristiques des lignes de communication. Les principales caractéristiques des lignes de communication sont les suivantes : réponse amplitude-fréquence, bande passante, atténuation, débit, immunité au bruit, diaphonie à l'extrémité proche de la ligne, fiabilité de la transmission des données, coût unitaire.

Les caractéristiques d'une ligne de communication sont souvent déterminées en analysant ses réponses à certaines influences de référence, qui sont des oscillations sinusoïdales de différentes fréquences, car elles sont souvent rencontrées en technologie et peuvent être utilisées pour représenter n'importe quelle fonction du temps. Le degré de distorsion des signaux sinusoïdaux d'une ligne de communication est évalué à l'aide de la réponse amplitude-fréquence, de la bande passante et de l'atténuation à une certaine fréquence.

Réponse amplitude-fréquence(Réponse en fréquence) donne l'image la plus complète de la ligne de communication ; il montre comment l'amplitude de la sinusoïde à la sortie de la ligne s'atténue par rapport à l'amplitude à son entrée pour toutes les fréquences possibles du signal transmis (au lieu de l'amplitude de le signal, sa puissance est souvent utilisée). Par conséquent, la réponse en fréquence vous permet de déterminer la forme du signal de sortie pour n'importe quel signal d'entrée. Cependant, il est très difficile d'obtenir la réponse en fréquence d'une ligne de communication réelle, c'est pourquoi, dans la pratique, d'autres caractéristiques simplifiées sont utilisées à la place : la bande passante et l'atténuation.

Bande passante de communication représente une plage continue de fréquences sur laquelle le rapport de l'amplitude du signal de sortie au signal d'entrée dépasse une limite prédéterminée (généralement 0,5). Par conséquent, la bande passante détermine la gamme de fréquences d'un signal sinusoïdal à laquelle ce signal est transmis sur une ligne de communication sans distorsion significative. Bande passante, en dans la plus grande mesure influençant le maximum vitesse possible la transmission d'informations sur une ligne de communication est la différence entre les fréquences maximales et minimales d'un signal sinusoïdal dans une bande passante donnée. La bande passante dépend du type de ligne et de sa longueur.

Des distinctions doivent être faites entre bande passante et la largeur du spectre des signaux d'information transmis. La largeur du spectre des signaux transmis est la différence entre les harmoniques significatives maximales et minimales du signal, c'est-à-dire les harmoniques qui apportent la principale contribution au signal résultant. Si des harmoniques significatives du signal se situent dans la bande passante de ligne, alors un tel signal sera transmis et reçu par le récepteur sans distorsion. Sinon, le signal sera déformé, le récepteur fera des erreurs lors de la reconnaissance des informations et, par conséquent, les informations ne pourront pas être transmises avec la bande passante donnée.

Atténuation est une diminution relative de l'amplitude ou de la puissance d'un signal lors de la transmission d'un signal d'une certaine fréquence le long d'une ligne.

L'atténuation A est mesurée en décibels (dB, dB) et est calculée par la formule :

A = 10 ?lg (P sortie / P entrée)

où P out, P in - puissance du signal à la sortie et à l'entrée de la ligne, respectivement.

Pour estimation approximative distorsion des signaux transmis le long de la ligne, il suffit de connaître l'atténuation des signaux de fréquence fondamentale, c'est-à-dire fréquence dont l’harmonique a la plus grande amplitude et puissance. Une estimation plus précise est possible si l'on connaît l'atténuation à plusieurs fréquences proches de la principale.

Le débit d'une ligne de communication est sa caractéristique, qui détermine (comme la bande passante) le débit de transfert de données maximum possible le long de la ligne. Elle se mesure en bits par seconde (bps), ainsi qu'en unités dérivées (Kbps, Mbps, Gbps).

Bande passante une ligne de communication dépend de ses caractéristiques (réponse en fréquence, bande passante, atténuation) et du spectre des signaux transmis, qui, à son tour, dépend de la méthode choisie de codage physique ou linéaire (c'est-à-dire de la méthode de représentation des informations discrètes dans le forme de signaux). Pour une méthode de codage, une ligne peut avoir une capacité, et pour une autre, une autre.

Lors de l'encodage on utilise généralement un changement dans certains paramètres d'un signal périodique (par exemple, des oscillations sinusoïdales) - fréquence, amplitude et phase, sinusoïdes ou le signe du potentiel de la séquence d'impulsions. Un signal périodique dont les paramètres changent est appelé signal porteur ou fréquence porteuse si une sinusoïde est utilisée comme tel signal. Si la sinusoïde reçue ne modifie aucun de ses paramètres (amplitude, fréquence ou phase), alors elle ne transporte aucune information.

Le nombre de changements dans le paramètre d'information d'un signal porteur périodique par seconde (pour une sinusoïde, il s'agit du nombre de changements d'amplitude, de fréquence ou de phase) est mesuré en bauds. Le cycle de fonctionnement de l'émetteur est la période de temps entre des changements adjacents du signal d'information.

En général La capacité de ligne en bits par seconde n'est pas la même que le débit en bauds. Selon la méthode de codage, il peut être supérieur, égal ou inférieur au nombre en bauds. Si, par exemple, quand cette méthode codage, une valeur de bit unique est représentée par une impulsion de polarité positive, et une valeur nulle est représentée par une impulsion de polarité négative, puis lors de la transmission de bits changeant alternativement (il n'y a pas de série de bits du même nom), le signal physique change d'état deux fois lors de la transmission de chaque bit. Par conséquent, avec ce codage, la capacité de la ligne est la moitié du nombre de bauds transmis le long de la ligne.

Pour le débit La ligne est affectée non seulement par le codage physique, mais également par le codage dit logique, qui est effectué avant le codage physique et consiste à remplacer la séquence originale de bits d'information. nouvelle séquence bit, transportant les mêmes informations, mais avec des propriétés supplémentaires (par exemple, la capacité pour le côté récepteur de détecter les erreurs dans les données reçues ou d'assurer la confidentialité des données transmises en les cryptant). En règle générale, le codage logique s'accompagne du remplacement de la séquence de bits d'origine par une séquence plus longue, ce qui affecte négativement le temps de transmission des informations utiles.

Il y a un certain lien entre la capacité d'une ligne et sa bande passante. Avec un procédé de codage physique fixe, la capacité de ligne augmente avec l'augmentation de la fréquence du signal porteur périodique, puisque cette augmentation s'accompagne d'une augmentation des informations transmises par unité de temps. Mais à mesure que la fréquence de ce signal augmente, la largeur de son spectre augmente également, qui est transmis avec des distorsions déterminées par la bande passante de la ligne. Plus l'écart entre la bande passante de ligne et la largeur spectrale des signaux d'information transmis est grand, plus les signaux sont sujets à distorsion et plus les erreurs dans la reconnaissance des informations par le récepteur sont probables. En conséquence, la vitesse de transfert des informations s'avère inférieure à celle attendue.

C=2F log2M, (4)

où M est le nombre d'états différents du paramètre d'information du signal transmis.

La relation de Nyquist, qui est également utilisée pour déterminer le débit maximum possible d'une ligne de communication, ne prend pas explicitement en compte la présence de bruit sur la ligne. Cependant, son influence se reflète indirectement dans le choix du nombre d'états du signal d'information. Par exemple, pour augmenter le débit d'une ligne, il était possible d'utiliser non pas 2 ou 4 niveaux, mais 16, lors du codage des données. Mais si l'amplitude du bruit dépasse la différence entre 16 niveaux adjacents, le récepteur ne pourra pas le faire. reconnaître systématiquement les données transmises. Donc la quantité états possibles Le signal est en fait limité par le rapport puissance du signal/bruit.

La formule de Nyquist détermine la valeur limite de la capacité du canal dans le cas où le nombre d'états du signal d'information a déjà été sélectionné en tenant compte des capacités de leur reconnaissance stable par le récepteur.

Immunité au bruit de la ligne de communication- c'est sa capacité à réduire le niveau d'interférences créées dans l'environnement extérieur sur les conducteurs internes. Cela dépend du type de support physique utilisé, ainsi que de l'équipement de ligne qui filtre et supprime les interférences. Les lignes à fibres optiques sont les plus résistantes au bruit et insensibles aux rayonnements électromagnétiques externes, les lignes radio sont les moins résistantes au bruit et les lignes de câbles occupent une position intermédiaire. Réduire les interférences causées par des rayonnement électromagnétique, est obtenu en protégeant et en torsadant les conducteurs.

Diaphonie à l'extrémité proche de la ligne - détermine l'immunité au bruit du câble aux sources d'interférences internes. Ils sont généralement évalués par rapport à un câble composé de plusieurs paires torsadées, lorsque les interférences mutuelles d'une paire à l'autre peuvent atteindre des valeurs significatives et créer des interférences internes proportionnelles au signal utile.

Fiabilité de la transmission des données(ou taux d'erreur sur les bits) caractérise la probabilité de corruption pour chaque bit de données transmis. Les raisons de la distorsion des signaux d'information sont les interférences sur la ligne, ainsi que la bande passante limitée. Par conséquent, l'augmentation de la fiabilité de la transmission de données est obtenue en augmentant le degré d'immunité au bruit de la ligne, en réduisant le niveau de diaphonie dans le câble et en utilisant davantage de lignes de communication à large bande.

Pour les lignes de communication par câble conventionnelles sans fonds supplémentaires protection contre les erreurs, la fiabilité de la transmission des données est, en règle générale, de 10 -4 -10 -6. Cela signifie qu'en moyenne, sur 10 4 ou 10 6 bits transmis, la valeur d'un bit sera déformée.

Équipement de ligne de communication(équipement de transmission de données - ATD) est un équipement de pointe qui connecte directement les ordinateurs à la ligne de communication. Il fait partie de la ligne de communication et fonctionne généralement au niveau physique, assurant la transmission et la réception du signal. la forme désirée et le pouvoir. Des exemples d'ADF sont les modems, les adaptateurs, les convertisseurs analogique-numérique et numérique-analogique.

L'ADF n'inclut pas l'équipement terminal de données (DTE) de l'utilisateur, qui génère des données à transmettre sur la ligne de communication et est connecté directement à l'ADF. Un DTE comprend, par exemple, un routeur de réseau local. Notez que la division des équipements en classes APD et DOD est assez arbitraire.

Sur les lignes de communication sur de longues distances, des équipements intermédiaires sont utilisés, qui résolvent deux problèmes principaux : améliorer la qualité des signaux d'information (leur forme, leur puissance, leur durée) et créer un canal composite permanent (canal de bout en bout) pour la communication entre deux abonnés au réseau. Dans un LCS, les équipements intermédiaires ne sont pas utilisés si la longueur du support physique (câbles, air radio) est courte, afin que les signaux d'un adaptateur réseau à un autre puissent être transmis sans restauration intermédiaire de leurs paramètres.

DANS réseaux mondiaux une transmission du signal de haute qualité est assurée sur des centaines et des milliers de kilomètres. Par conséquent, les amplificateurs sont installés à certaines distances. Pour créer une ligne de bout en bout entre deux abonnés, des multiplexeurs, des démultiplexeurs et des commutateurs sont utilisés.

L'équipement intermédiaire du canal de communication est transparent pour l'utilisateur (il ne le remarque pas), bien qu'il forme en réalité un réseau complexe appelé réseau primaire et sert de base à la construction de réseaux informatiques, téléphoniques et autres.

Distinguer analogique Et numérique lignes de communication, qui utilisent différents types d'équipements intermédiaires. Dans les lignes analogiques, les équipements intermédiaires sont conçus pour amplifier signaux analogiques, ayant une plage continue de valeurs. Dans les canaux analogiques à haut débit, une technique de multiplexage de fréquence est mise en œuvre, lorsque plusieurs canaux d'abonnés analogiques à bas débit sont multiplexés en un seul canal à haut débit. Dans les canaux de communication numériques, où les signaux d'information rectangulaires ont un nombre fini d'états, des équipements intermédiaires améliorent la forme des signaux et restaurent leur période de répétition. Il prévoit la formation de canaux numériques à haut débit, fonctionnant sur le principe du multiplexage temporel des canaux, lorsque chaque canal à bas débit se voit attribuer une certaine part du temps du canal à haut débit.

Lors de la transmission de données informatiques discrètes sur des lignes de communication numériques, le protocole de couche physique est défini, car les paramètres des signaux d'information transmis par la ligne sont standardisés, et lors de la transmission sur des lignes analogiques, il n'est pas défini, car les signaux d'information ont forme libre et il n'y a aucune exigence quant à la manière dont les uns et les zéros sont représentés par l'équipement de transmission de données.

Les éléments suivants ont trouvé une application dans les réseaux de communication : concernant presses à transfert d'informations :

Simplex, lorsque l'émetteur et le récepteur sont connectés par un seul canal de communication, à travers lequel les informations ne sont transmises que dans une seule direction (ceci est typique des réseaux de communication télévisuelle) ;

Half-duplex, lorsque deux nœuds de communication sont également connectés par un seul canal, à travers lequel les informations sont transmises alternativement dans un sens puis dans le sens opposé (ceci est typique des systèmes de référence d'information et de demande-réponse) ;

Duplex, lorsque deux nœuds de communication sont connectés par deux canaux (un canal de communication aller et un canal retour), à travers lesquels les informations sont transmises simultanément dans des directions opposées. Les canaux duplex sont utilisés dans les systèmes avec retour de décision et d'informations.

Canaux de communication commutés et dédiés. Dans TSS, une distinction est faite entre les canaux de communication dédiés (non commutés) et ceux avec commutation pendant la durée de transmission des informations sur ces canaux.

Lors de l'utilisation de canaux de communication dédiés, les équipements émetteurs-récepteurs des nœuds de communication sont constamment connectés les uns aux autres. Cela garantit haut degré préparation du système à transmettre des informations, plus haute qualité communications, prise en charge de gros volumes de trafic. En raison de comparativement dépenses élevées pour l'exploitation de réseaux avec des canaux de communication dédiés, leur rentabilité n'est atteinte que si les canaux sont suffisamment chargés.

Pour les canaux de communication commutés, créés uniquement pour la durée du transfert d'une quantité fixe d'informations, se caractérisent par une grande flexibilité et relativement coût élevé(avec un faible volume de trafic). Inconvénients de tels canaux : perte de temps pour la commutation (pour établir la communication entre les abonnés), possibilité de blocage pour cause d'affluence zones individuelles lignes de communication, plus mauvaise qualité communications, coût élevé avec un trafic important.