Dzielić:
Charakterystyki i typy połączeń międzyatomowych
The link międzyatomowy jest wiązaniem chemicznym, które powstaje między atomami w celu wytworzenia cząsteczek.
Chociaż dziś naukowcy ogólnie zgadzają się, że elektrony nie obracają się wokół jądra, przez całą historię uważano, że każdy elektron krąży wokół jądra atomu w osobnej warstwie.
Obecnie naukowcy doszli do wniosku, że elektrony unoszą się w określonych obszarach atomu i nie tworzą orbit, jednak powłoka walencyjna jest nadal używana do opisu dostępności elektronów.
Linus Pauling przyczynił się do współczesnego zrozumienia wiązania chemicznego, pisząc książkę „Natura wiązania chemicznego”, w której zebrał pomysły od Sir Isaaca Newtona, Etienne François Geoffroy, Edwarda Franklanda, a zwłaszcza Gilberta N. Lewisa.
Połączył fizykę mechaniki kwantowej z chemicznym charakterem oddziaływań elektronicznych, które powstają podczas tworzenia wiązań chemicznych.
Prace Paulinga koncentrowały się na ustaleniu, że prawdziwe wiązania jonowe i wiązania kowalencyjne znajdują się na końcach widma wiązania i że większość wiązań chemicznych jest klasyfikowana między tymi skrajnościami..
Pauling opracował również mobilną skalę typu łącza zarządzaną przez elektroujemność atomów uczestniczących w łączu.
Ogromny wkład Paulinga w nasze nowoczesne rozumienie wiązań chemicznych doprowadził do przyznania mu nagrody Nobla z 1954 r. Za „badania nad naturą wiązań chemicznych i ich zastosowanie do wyjaśnienia struktury substancji złożonych”.
Żywe istoty składają się z atomów, ale w większości przypadków atomy te nie tylko pływają pojedynczo. Zamiast tego zazwyczaj oddziałują z innymi atomami (lub grupami atomów).
Na przykład atomy mogą być połączone silnymi wiązaniami i zorganizowane w cząsteczki lub kryształy. Albo mogą tworzyć tymczasowe, słabe wiązania z innymi atomami, które ich uderzają.
Zarówno wiązania silne, które wiążą cząsteczki, jak i wiązania słabe, które tworzą tymczasowe połączenia, są niezbędne dla chemii naszych ciał i dla istnienia samego życia.
Atomy mają tendencję do organizowania się w najbardziej stabilne możliwe wzorce, co oznacza, że mają tendencję do wypełniania lub wypełniania swoich najbardziej oddalonych orbit elektronowych.
Łączą się z innymi atomami, aby to zrobić. Siła, która utrzymuje atomy razem w kolekcjach znanych jako cząsteczki, jest znana jako wiązanie chemiczne.
Rodzaje międzyatomowych wiązań chemicznych
Link metaliczny
Wiązanie metalu jest siłą, która utrzymuje atomy razem w czystej substancji metalicznej. Taka bryła składa się z ciasno upakowanych atomów.
W większości przypadków najbardziej zewnętrzna warstwa elektronowa każdego z atomów metalu pokrywa się z dużą liczbą sąsiadujących atomów.
W konsekwencji elektrony walencyjne przemieszczają się w sposób ciągły od jednego atomu do drugiego i nie są związane z żadną konkretną parą atomów (Encyclopædia Britannica, 2016).
Metale mają kilka unikalnych cech, takich jak zdolność do przewodzenia elektryczności, niska energia jonizacji i niska elektroujemność (dzięki czemu łatwo oddają elektrony, to znaczy są kationami).
Jego właściwości fizyczne obejmują błyszczący (jasny) wygląd i są plastyczne i ciągliwe. Metale mają strukturę krystaliczną. Jednakże metale są również plastyczne i ciągliwe.
W 1900 roku Paul Drüde opracował elektronową teorię elektronów, modelując metale jako mieszaninę jąder atomowych (jądra atomowe = jądra dodatnie + wewnętrzna warstwa elektronów) i elektrony walencyjne.
W tym modelu elektrony walencyjne są wolne, zdelokalizowane, ruchome i nie są związane z żadnym konkretnym atomem (Clark, 2017).
Wiązanie jonowe
Wiązania jonowe mają charakter elektrostatyczny. Występują, gdy element z ładunkiem dodatnim łączy się z ładunkiem ujemnym z powodu oddziaływań kulombowskich.
Elementy o niskiej energii jonizacji mają tendencję do łatwej utraty elektronów, podczas gdy elementy o wysokim powinowactwie elektronowym mają tendencję do uzyskiwania odpowiednio elektronów wytwarzających kationy i aniony, które tworzą wiązania jonowe.
Związki, które wykazują wiązania jonowe tworzą kryształy jonowe, w których jony ładunków dodatnich i ujemnych oscylują blisko siebie, ale nie zawsze istnieje bezpośrednia korelacja 1-1 między jonami dodatnimi i ujemnymi.
Wiązania jonowe można zazwyczaj rozbijać przez uwodornienie lub dodanie wody do związku (Wyzant, Inc., S.F.).
Substancje, które są utrzymywane razem przez wiązania jonowe (takie jak chlorek sodu), można zwykle rozdzielić na jony naładowane, gdy działa na nie siła zewnętrzna, na przykład gdy rozpuszczają się w wodzie..
Ponadto, w postaci stałej, pojedyncze atomy nie są przyciągane przez pojedynczego sąsiada, ale tworzą gigantyczne sieci, które przyciągają się wzajemnie przez oddziaływania elektrostatyczne między jądrem każdego atomu i sąsiednimi elektronami walencyjnymi.
Siła przyciągania między sąsiednimi atomami nadaje jonowym ciałom bardzo uporządkowaną strukturę znaną jako siatka jonowa, w której cząstki o przeciwnym ładunku wyrównują się do siebie, tworząc ściśle związaną sztywną strukturę (Anthony Capri, 2003).
Wiązanie kowalencyjne
Wiązanie kowalencyjne występuje, gdy pary elektronów są wspólne dla atomów. Atomy będą kowalencyjnie połączone z innymi atomami, aby uzyskać większą stabilność, którą uzyskuje się przez utworzenie kompletnej warstwy elektronowej.
Dzieląc swoje najbardziej zewnętrzne (walencyjne) elektrony, atomy mogą wypełnić swoją zewnętrzną warstwę elektronów i uzyskać stabilność.
Chociaż mówi się, że atomy dzielą elektrony, gdy tworzą wiązania kowalencyjne, zwykle nie dzielą elektronów jednakowo. Tylko wtedy, gdy dwa atomy tego samego pierwiastka tworzą wiązanie kowalencyjne, wspólne elektrony faktycznie dzielą się równo między atomy.
Gdy atomy różnych pierwiastków dzielą elektrony przez wiązanie kowalencyjne, elektron będzie przyciągany bardziej w kierunku atomu z większą elektroujemnością, co spowoduje polarne wiązanie kowalencyjne.
W porównaniu ze związkami jonowymi związki kowalencyjne zwykle mają niższą temperaturę topnienia i wrzenia i mają mniejszą tendencję do rozpuszczania się w wodzie.
Związki kowalencyjne mogą być w stanie gazowym, ciekłym lub stałym i nie przewodzą dobrze elektryczności ani ciepła (Camy Fung, 2015).
Mosty wodorowe
Wiązania wodorowe lub wiązania wodorowe są słabymi oddziaływaniami między atomem wodoru przyłączonym do elementu elektroujemnego z innym elementem elektroujemnym.
W polarnym wiązaniu kowalencyjnym zawierającym wodór (na przykład wiązanie O-H w cząsteczce wody), wodór będzie miał niewielki ładunek dodatni, ponieważ wiążące elektrony są przyciągane silniej w kierunku drugiego elementu.
Ze względu na ten niewielki ładunek dodatni, wodór będzie przyciągany przez każdy sąsiedni ładunek ujemny (Khan, S.F.).
Linki Van der Waalsa
Są to stosunkowo słabe siły elektryczne, które przyciągają do siebie neutralne cząsteczki w gazach, w skroplonych i zestalonych gazach oraz w prawie wszystkich organicznych i stałych cieczach.
Siły zostały nazwane na cześć holenderskiego fizyka Johannesa Diderika van der Waalsa, który w 1873 r. Po raz pierwszy postulował te siły międzycząsteczkowe w rozwoju teorii wyjaśniającej właściwości rzeczywistych gazów (Encyclopædia Britannica, 2016).
Siły Van der Waalsa to ogólny termin używany do określenia przyciągania sił międzycząsteczkowych między cząsteczkami.
Istnieją dwa rodzaje sił Van der Waalsa: siły dyspersji Londynu, które są słabymi i silniejszymi dipolowo-dipolowymi siłami (Kathryn Rashe, 2017).
Referencje
- Anthony Capri, A. D. (2003). Wiązanie chemiczne: charakter wiązania chemicznego. Źródło z visionlearning visionlearning.com
- Camy Fung, N. M. (2015, 11 sierpnia). Obligacje kowalencyjne. Zaczerpnięte z chem.libretexts chem.libretexts.org
- Clark, J. (2017, 25 lutego). Klejenie metalowe. Zaczerpnięte z chem.libretexts chem.libretexts.org
- Encyclopædia Britannica. (2016, 4 kwietnia). Metalowe wiązanie. Zrobione z britannica britannica.com.
- Encyclopædia Britannica. (2016, 16 marca). Siły Van der Waalsa. Zrobione z britannica britannica.com
- Kathryn Rashe, L. P. (2017, 11 marca). Siły Van der Waalsa. Zaczerpnięte z chem.libretexts chem.libretexts.org.
- Khan, S. (S.F.). Wiązania chemiczne. Zrobione z khanacademy khanacademy.org.
- Martinez, E. (2017, 24 kwietnia). Co to jest wiązanie atomowe? Zaczerpnięte z sciencing sciencing.com.
- Wyzant, Inc. (S.F.). Obligacje. Zaczerpnięte z wyzant wyzant.com.