Τι είναι η χημική σύνδεση;
Η χημική σύνδεση συμβαίνει όταν δύο ή περισσότερα άτομα ενώνονται για να σχηματίσουν ένα μόριο.Είναι μια γενική αρχή στην επιστήμη ότι όλα τα συστήματα θα προσπαθήσουν να φτάσουν στο χαμηλότερο επίπεδο ενέργειας τους και η χημική συγκόλληση θα πραγματοποιηθεί μόνο όταν ένα μόριο μπορεί να σχηματιστεί που έχει λιγότερη ενέργεια από τα άγνωστα άτομα του.Οι τρεις κύριοι τύποι δεσμών είναι ιοντικοί, ομοιοπολικοί και μεταλλικοί.Όλα αυτά περιλαμβάνουν ηλεκτρόνια που κινούνται μεταξύ των ατόμων με διάφορους τρόπους.Ένας άλλος, πολύ ασθενέστερος τύπος είναι ο δεσμός υδρογόνου.
Ατομική δομή
Τα άτομα αποτελούνται από έναν πυρήνα που περιέχει θετικά φορτισμένα πρωτόνια, τα οποία περιβάλλεται από ίσο αριθμό αρνητικών φορτισμένων ηλεκτρονίων.Κανονικά, επομένως, είναι ηλεκτρικά ουδέτερα.Ένα άτομο μπορεί, ωστόσο, να χάσει ή να κερδίσει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια, δίνοντάς του ένα θετικό ή αρνητικό φορτίο.Όταν κάποιος έχει ηλεκτρικό φορτίο, ονομάζεται ιόν.
Είναι τα ηλεκτρόνια που εμπλέκονται στη χημική σύνδεση.Αυτά τα σωματίδια είναι διατεταγμένα σε κελύφη που μπορούν να θεωρηθούν ως υπάρχοντα σε αυξανόμενες αποστάσεις από τον πυρήνα.Γενικά, όσο περισσότερο από τον πυρήνα είναι τα κελύφη, τόσο περισσότερη ενέργεια έχουν.Υπάρχει ένα όριο στον αριθμό των ηλεκτρονίων που μπορούν να καταλάβουν ένα κέλυφος.Για παράδειγμα, το πρώτο, εσώτερο, το κέλυφος έχει ένα όριο δύο και το επόμενο κέλυφος ένα όριο οκτώ.
Στις περισσότερες περιπτώσεις, είναι μόνο τα ηλεκτρόνια στο εξωτερικό κέλυφος που συμμετέχουν στη συγκόλληση.Αυτά συχνά ονομάζονται ηλεκτρονικά σθένος .Κατά γενικό κανόνα, τα άτομα θα τείνουν να συνδυάζονται μεταξύ τους με τέτοιο τρόπο ώστε όλοι να επιτύχουν πλήρη εξωτερικά κελύφη, καθώς αυτές οι διαμορφώσεις έχουν συνήθως λιγότερη ενέργεια.Μια ομάδα στοιχείων που είναι γνωστά ως ευγενή αέρια mdash;Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon και Radon Mdash.έχουν ήδη πλήρη εξωτερικά κελύφη και εξαιτίας αυτού, δεν σχηματίζουν κανονικά χημικούς δεσμούς.Άλλα στοιχεία θα προσπαθήσουν γενικά να επιτύχουν μια ευγενή δομή αερίου, δίνοντας, αποδοχή ή κοινή χρήση ηλεκτρονίων με άλλα άτομα. Οι χημικοί δεσμοί αντιπροσωπεύονται μερικές φορές από κάτι που ονομάζεται δομή
Lewis, που ονομάζεται από τον αμερικανικό χημικό Gilbert N. Lewis.Σε μια δομή Lewis, τα ηλεκτρόνια σθένους αντιπροσωπεύονται από κουκκίδες λίγο έξω από τα χημικά σύμβολα για τα στοιχεία σε ένα μόριο.Δείχνουν σαφώς πού τα ηλεκτρόνια έχουν μετακινηθεί από ένα άτομο σε άλλο και όπου μοιράζονται μεταξύ των ατόμων.να τα δεχτεί.Το μέταλλο δίνει τα ηλεκτρόνια στο ατελές εξωτερικό κέλυφος του στο μη μέταλλο, αφήνοντας το κέλυφος άδειο έτσι ώστε το πλήρες κέλυφος κάτω να γίνει το νέο του εξώτατο κέλυφος.Το μη μετάλλιο δέχεται ηλεκτρόνια έτσι ώστε να γεμίσει το ελλιπές εξώτατο κέλυφος.Με αυτόν τον τρόπο, και τα δύο άτομα έχουν επιτύχει πλήρη εξωτερικά κελύφη.Αυτό αφήνει το μέταλλο με θετικό φορτίο και το μη μέταλλο με αρνητικό φορτίο, έτσι είναι θετικά και αρνητικά ιόντα που προσελκύουν ο ένας τον άλλον. Ένα απλό παράδειγμα είναι το φθόριο νατρίου.Το νάτριο έχει τρία κελύφη, με ένα ηλεκτρόνιο σθένους στο εξωτερικό.Το φθόριο έχει δύο κελύφη, με επτά ηλεκτρόνια στο εξωτερικό.Το νάτριο δίνει το ηλεκτρόνιο ενός σθένους στο άτομο φθορίου, έτσι ώστε το νάτριο να έχει τώρα δύο πλήρη κελύφη και ένα θετικό φορτίο, ενώ το φθόριο έχει δύο πλήρη κελύφη και αρνητικό φορτίο.Το προκύπτον μόριο mdash;φθοριούχο νάτριο mdash;διαθέτει δύο άτομα με πλήρη εξωτερικά κελύφη που συνδέονται με ηλεκτρική έλξη.
Ο ομοιοπολική συγκόλληση
Τα άτομα των μη-μετάλλων συνδυάζονται μεταξύ τους, μοιράζοντας ηλεκτρόνια με τέτοιο τρόπο ώστε να μειώνουν το συνολικό τους ενεργειακό επίπεδο.Αυτό συνήθως σημαίνει ότι, όταν συνδυάζονται, όλοι έχουν πλήρη εξωτερικά κελύφη.Για να πάρει ένα απλό παράδειγμα, το υδρογόνο έχει μόνο ένα ηλεκτρόνιο, στο πρώτο του mdash;και μόνο mdash;Shell, το οποίο το αφήνει ένα από ένα πλήρες κέλυφος.Δύο άτομα υδρογόνου μπορούν να μοιραστούν τα ηλεκτρόνια τους για να σχηματίσουν αΜόριο στο οποίο και οι δύο έχουν ένα πλήρες εξωτερικό κέλυφος. Είναι συχνά δυνατό να προβλέψουμε πώς τα άτομα θα συνδυάζονται μεταξύ τους από τον αριθμό των ηλεκτρονίων που έχουν.Για παράδειγμα, ο άνθρακας έχει έξι, πράγμα που σημαίνει ότι έχει ένα πλήρες πρώτο κέλυφος δύο και ένα εξωτερικό κέλυφος τεσσάρων, αφήνοντας το τέσσερις από ένα πλήρες εξωτερικό κέλυφος.Το οξυγόνο έχει οκτώ, και έτσι έχει έξι στο εξωτερικό κέλυφος του.Δύο από ένα πλήρες κέλυφος.Ένα άτομο άνθρακα μπορεί να συνδυαστεί με δύο άτομα οξυγόνου για να σχηματίσουν διοξείδιο του άνθρακα, στο οποίο ο άνθρακας μοιράζεται τα τέσσερα ηλεκτρόνια του, δύο με κάθε άτομο οξυγόνου και τα άτομα οξυγόνου με τη σειρά τους μοιράζονται δύο από τα ηλεκτρόνια τους με το άτομο άνθρακα.Με αυτόν τον τρόπο, και τα τρία άτομα έχουν πλήρη εξωτερικά κελύφη που περιέχουν οκτώ ηλεκτρόνια.Επομένως, το μέταλλο αποτελείται από θετικά φορτισμένα ιόντα που περιβάλλεται από κινητά, αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια.Τα ιόντα μπορούν να μετακινηθούν σχετικά εύκολα, αλλά είναι δύσκολο να αποσπαστούν, λόγω της έλξης τους στα ηλεκτρόνια.Αυτό εξηγεί γιατί τα μέταλλα είναι γενικά εύκολο να λυγίσουν αλλά είναι δύσκολο να σπάσουν.Η κινητικότητα των ηλεκτρονίων εξηγεί επίσης γιατί τα μέταλλα είναι καλοί αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας.
Δεσμεύση υδρογόνου