- Типи міжатомних хімічних зв’язків
- Металевий зв’язок
- Іонний зв’язок
- Ковалентний зв’язок
- Водневі зв’язки
- Посилання на Ван дер Ваальс
- Список літератури
Міжатомних зв'язок являє собою хімічний зв'язок , яка формується між атомами для отримання молекул. Хоча сьогодні вчені загалом сходяться на думці, що електрони не обертаються навколо ядра, протягом всієї історії вважалося, що кожен електрон орбітував навколо ядра атома в окремій оболонці.
Сьогодні вчені прийшли до висновку, що електрони нависають над певними ділянками атома і не утворюють орбіти, проте валентна оболонка все ще використовується для опису наявності електронів.
Малюнок 1: атоми, що взаємодіють один з одним через хімічні зв’язки.
Лінус Полінг сприяв сучасному розумінню хімічного зв’язку, написавши книгу "Природа хімічної зв'язку", де він збирав ідеї від сера Ісаака Ньютона, Етьєна Франсуа Джеффруя, Едварда Франкленда та, зокрема, Гілберта Н. Льюїса.
У ній він пов'язував фізику квантової механіки з хімічною природою електронних взаємодій, що виникають при здійсненні хімічних зв’язків.
Робота Полінга зосереджена на встановленні того, що справжні іонні зв’язки та ковалентні зв’язки лежать у крайніх межах спектра зв’язків і що більшість хімічних зв'язків класифікуються між цими крайнощами.
Далі Поллінг розробив шкалу ковзання типу ковзання, керовану електронегативністю атомів, що беруть участь у зв’язку.
Величезний внесок Полінга в наше сучасне розуміння хімічного зв’язку призвів до того, що йому було присвоєно Нобелівську премію 1954 року за "дослідження природи хімічного зв'язку та його застосування для з'ясування структури складних речовин".
Живі істоти складаються з атомів, але в більшості випадків ці атоми не просто плавають окремо. Натомість вони зазвичай взаємодіють з іншими атомами (або групами атомів).
Наприклад, атоми можуть бути з'єднані міцними зв’язками і організовані в молекули або кристали. Або вони можуть утворювати тимчасові слабкі зв’язки з іншими атомами, які стикаються з ними.
Як міцні зв’язки, що зв'язують молекули разом, так і слабкі зв’язки, що створюють тимчасові зв’язки, мають важливе значення для хімії наших тіл і існування самого життя.
Атоми, як правило, організовуються в найбільш стійких можливих схемах, а це означає, що вони мають тенденцію до завершення або заповнення своїх самих зовнішніх орбіт електронів.
Вони зв'язуються з іншими атомами, щоб зробити саме це. Сила, яка утримує атоми в колекціях, відомих як молекули, відома як хімічна зв'язок.
Типи міжатомних хімічних зв’язків
Металевий зв’язок
Металевий зв’язок - це сила, яка утримує атоми разом у чистому металевому речовині. Така тверда речовина складається з щільно упакованих атомів.
У більшості випадків зовнішня електронна оболонка кожного з атомів металу перекривається з великою кількістю сусідніх атомів. Як наслідок, валентні електрони постійно рухаються від атома до атома і не пов'язані з якоюсь конкретною парою атомів.
Малюнок 2: ілюстрація металевого зв’язку
Метали мають кілька унікальних якостей, таких як здатність проводити електрику, низьку енергію іонізації та низьку електронегативність (тому вони легко віддають електрони, тобто є катіонами).
Їх фізичні властивості включають блискучий (глянсовий) зовнішній вигляд, і вони ковкі та пластичні. Метали мають кристалічну структуру. Однак метали також ковкі та пластичні.
У 1900-х роках Пол Дрюде придумав теорію електронного моря, моделюючи метали як суміш атомних ядер (атомні ядра = позитивні ядра + внутрішня електронна оболонка) та валентних електронів.
У цій моделі валентні електрони вільні, делокалізовані, рухливі і не пов'язані з яким-небудь конкретним атомом.
Іонний зв’язок
Іонні зв’язки мають електростатичний характер. Вони виникають, коли елемент з позитивним зарядом приєднується до одного з негативним зарядом кулонівськими взаємодіями.
Елементи з низькою енергією іонізації мають тенденцію легко втрачати електрони, тоді як елементи з високою спорідненістю до електронів мають тенденцію отримувати їх, виробляючи відповідно катіони та аніони, які утворюють іонні зв’язки.
Сполуки, що показують іонні зв’язки, утворюють іонні кристали, в яких позитивні та негативно заряджені іони коливаються близько один до одного, але не завжди існує пряма кореляція між позитивними та негативними іонами.
Іонні зв’язки зазвичай можуть розриватися за допомогою гідрування або додавання води до сполуки.
Речовини, утримувані разом іонними зв’язками (наприклад, хлорид натрію), можуть зазвичай розділятися на справжні заряджені іони, коли на них діє зовнішня сила, наприклад, при розчиненні у воді.
Крім того, у твердій формі окремі атоми не притягуються до окремого сусіда, а натомість утворюють гігантські мережі, які притягуються один до одного електростатичними взаємодіями між ядром кожного атома та сусідніми валентними електронами.
Приваблива сила між сусідніми атомами надає іонним твердим тілам надзвичайно впорядковану структуру, відому як іонна решітка, де протилежно заряджені частинки вирівнюються між собою, щоб створити щільно зв'язану жорстку структуру.
Фіг.3: Кристал хлориду натрію
Ковалентний зв’язок
Ковалентне зв’язок відбувається, коли пари електронів діляться атомами. Атоми будуть ковалентно зв’язуватися з іншими атомами, щоб отримати більшу стійкість, що досягається шляхом формування повної електронної оболонки.
Ділячись своїми зовнішніми (валентними) електронами, атоми можуть заповнити свою зовнішню оболонку електронами та отримати стабільність.
Малюнок 4: Діаграма Льюїса ковалентного зв’язку молекули азоту
Хоча, як кажуть, атоми ділять електрони, коли вони утворюють ковалентні зв’язки, вони часто не ділять електронів однаково. Тільки тоді, коли два атоми одного і того ж елемента утворюють ковалентний зв’язок, спільні електрони фактично діляться однаково між атомами.
Коли атоми різних елементів ділять електрони за допомогою ковалентного зв’язку, електрон подаватиметься далі до атома з найбільшою електронегативністю, що призводить до полярного ковалентного зв’язку.
У порівнянні з іонними сполуками, ковалентні сполуки зазвичай мають нижчу температуру плавлення і кипіння і мають меншу схильність до розчинення у воді.
Ковалентні сполуки можуть знаходитися в газовому, рідкому або твердому стані і не проводять електроенергію або тепло.
Водневі зв’язки
Фіг.5: водневі зв’язки між двома молекулами води
Водневі зв’язки або водневі зв’язки - це слабка взаємодія між атомом водню, приєднаним до електронегативного елемента з іншим електронегативним елементом.
У полярній ковалентній зв'язці, яка містить водень (наприклад, зв’язок ОН у молекулі води), водень матиме незначний позитивний заряд, оскільки зв’язуючі електрони сильніше тягнуться до іншого елемента.
Завдяки цьому незначному позитивному заряду водень буде притягуватися до будь-яких сусідніх негативних зарядів.
Посилання на Ван дер Ваальс
Вони є відносно слабкими електричними силами, які притягують нейтральні молекули одна до одної в газах, в зріджених і твердих газах і майже у всіх органічних і твердих рідинах.
Сили названі голландським фізиком Йоганнесом Дідеріком ван дер Ваальсом, який у 1873 р. Вперше постулював ці міжмолекулярні сили, розробляючи теорію для пояснення властивостей реальних газів.
Сили Ван-дер-Ваальса - загальний термін, що використовується для визначення притягання міжмолекулярних сил між молекулами.
Існує два класи сил Ван дер Ваальса: Лондонські сили розсіювання, які є слабкими і сильнішими дипольно-дипольними силами.
Список літератури
- Ентоні Капрі, AD (2003). Хімічне скріплення: природа хімічного зв’язку. Отримано з visionlearning visionlearning.com
- Camy Fung, NM (2015, 11 серпня). Ковалентні облігації Взято з chem.libretexts chem.libretexts.org
- Кларк, Дж. (2017, 25 лютого). Металеве склеювання Взято з chem.libretexts chem.libretexts.org
- Encyclopædia Britannica. (2016 р., 4 квітня). Металевий зв’язок. Взято з britannica britannica.com.
- Encyclopædia Britannica. (2016 р., 16 березня). Сили Ван дер Ваальса. Взято з britannica britannica.com
- Катрін Раше, Л.П. (2017, 11 березня). Сили Ван дер Ваальса. Взято з chem.libretexts chem.libretexts.org.
- Хан, С. (Сф.). Хімічні зв’язки. Взято з khanacademy khanacademy.org.
- Мартинес, Е. (2017, 24 квітня). Що таке атомне склеювання? Взяте з сайту sciaching sciaching.com.
- Wyzant, Inc. (SF). Облігації. Взято з wyzant wyzant.com.