Wat is chemische binding?

Chemische binding gebeurt wanneer twee of meer atomen samenvoegen om een molecuul te vormen.Het is een algemeen principe in de wetenschap dat alle systemen zullen proberen hun laagste energieniveau te bereiken, en chemische binding zal alleen plaatsvinden wanneer een molecuul kan vormen dat minder energie heeft dan zijn niet -gecombineerde atomen.De drie hoofdtypen van binding zijn ionisch, covalent en metaalachtig.Dit omvatten allemaal elektronen die op verschillende manieren tussen atomen bewegen.Een ander, veel zwakker, type is de waterstofbinding.

Atomaire structuur

atomen bestaan uit een kern die positief geladen protonen bevat, die wordt omgeven door een gelijk aantal negatief geladen elektronen.Normaal gesproken zijn ze daarom elektrisch neutraal.Een atoom kan echter een of meer elektronen verliezen of krijgen, waardoor het een positieve of negatieve lading krijgt.Wanneer iemand een elektrische lading heeft, wordt dit een ion genoemd.

Het zijn de elektronen die betrokken zijn bij chemische binding.Deze deeltjes zijn gerangschikt in schelpen die kunnen worden beschouwd als bestaande op toenemende afstanden van de kern.Over het algemeen, hoe verder van de kern de schelpen zijn, hoe meer energie ze hebben.Er is een limiet aan het aantal elektronen dat een schaal kan bezetten.De eerste, binnenste, shell heeft bijvoorbeeld een limiet van twee en de volgende schaal een limiet van acht.

In de meeste gevallen zijn het alleen de elektronen in de buitenste schaal die deelnemen aan binding.Dit worden vaak de valentie -elektronen genoemd .Als algemene regel zullen atomen de neiging hebben om met elkaar te combineren op een manier dat ze allemaal volledige buitenschalen bereiken, omdat deze configuraties meestal minder energie hebben.Een groep elementen die bekend staan als de nobele gassen mdash;Helium, Neon, Argon, Krypton, Xenon en Radon Mdash;hebben al volledige buitenschalen en daarom vormen ze normaal geen chemische bindingen.Andere elementen zullen in het algemeen proberen een edelgasstructuur te bereiken door elektronen te geven, te accepteren of te delen met andere atomen.

Chemische bindingen worden soms weergegeven door iets dat een Lewis -structuur wordt genoemd, genoemd naar de Amerikaanse chemicus Gilbert N. Lewis.In een Lewis -structuur worden de valentie -elektronen weergegeven door stippen net buiten de chemische symbolen voor de elementen in een molecuul.Ze laten duidelijk zien waar elektronen zijn verplaatst van het ene atoom naar het andere en waar ze worden gedeeld tussen atomen.

ionische binding

Dit type chemische binding vindt plaats tussen metalen, die gemakkelijk elektronen opgeven, en niet-metalen, die scherp zijnom ze te accepteren.Het metaal geeft de elektronen in zijn onvolledige buitenste schaal aan het niet-metaal, waardoor die schaal leeg blijft zodat de volledige schaal onder de nieuwe buitenste schaal wordt.De niet-metal accepteert elektronen om zijn onvolledige buitenste schaal te vullen.Op deze manier hebben beide atomen volledige buitenschalen bereikt.Dit laat het metaal achter met een positieve lading en het niet-metaal met een negatieve lading, dus ze zijn positieve en negatieve ionen die elkaar aantrekken.

Een eenvoudig voorbeeld is natriumfluoride.Natrium heeft drie schelpen, met één valentie -elektron in de buitenste.Fluor heeft twee schelpen, met zeven elektronen in de buitenste.Het natrium geeft zijn één valentie -elektron aan het fluoratoom, zodat het natrium nu twee complete schelpen en een positieve lading heeft, terwijl de fluor twee complete schelpen en een negatieve lading heeft.Het resulterende molecuul mdash;Natriumfluoride mdash;Beschikt over twee atomen met complete buitenschalen die aan elkaar zijn verbonden door elektrische aantrekkingskracht.

Covalente binding

atomen van niet-metalen combineren met elkaar door elektronen zodanig te delen dat ze hun totale energieniveau verlagen.Dit betekent meestal dat ze, in combinatie, allemaal volledige buitenschalen hebben.Om een eenvoudig voorbeeld te nemen, heeft waterstof slechts één elektron, in zijn eerste mdash;en alleen mdash;Shell, waardoor het een volledige schaal achterlaat.Twee waterstofatomen kunnen hun elektronen delen om een te vormenMolecuul waarin beide een volledige buitenste schaal hebben.

Het is vaak mogelijk om te voorspellen hoe atomen met elkaar zullen combineren van het aantal elektronen dat ze hebben.Koolstof heeft bijvoorbeeld zes, wat betekent dat het een volledige eerste schaal van twee heeft en een buitenste schaal van vier, waardoor het vier tekort blijft van een volledige buitenschaal.Zuurstof heeft acht, evenals zes in zijn buitenste schaal mdash;Twee kort van een volledige schaal.Een koolstofatoom kan combineren met twee zuurstofatomen om koolstofdioxide te vormen, waarin de koolstof zijn vier elektronen deelt, twee met elk zuurstofatoom en de zuurstofatomen op hun beurt elk twee van hun elektronen delen met het koolstofatoom.Op deze manier hebben alle drie de atomen volledige buitenschalen die acht elektronen bevatten.

Metallic binding

In een stuk metaal zijn de valentie -elektronen min of meer vrij om te bewegen, in plaats van tot individuele atomen te behoren.Het metaal bestaat daarom uit positief geladen ionen omringd door mobiele, negatief geladen elektronen.De ionen kunnen relatief gemakkelijk worden verplaatst, maar zijn moeilijk op te lossen, vanwege hun aantrekkingskracht op de elektronen.Dit verklaart waarom metalen over het algemeen gemakkelijk te buigen zijn, maar moeilijk te breken zijn.De mobiliteit van de elektronen verklaart ook waarom metalen goede geleiders van elektriciteit zijn.

Waterstofbinding

In tegenstelling tot de bovenstaande voorbeelden, omvat waterstofbinding binden tussen, in plaats van binnen, moleculen.Wanneer waterstof combineert met een element dat sterk elektronen aan trekt mdash;zoals fluor of zuurstof mdash;De elektronen worden weggetrokken van de waterstof.Dit resulteert in een molecuul met een algemene positieve lading aan de ene kant en een negatieve lading aan de andere kant.In een vloeistof trekken de positieve en negatieve zijden elkaar aan en vormen bindingen tussen de moleculen.

Hoewel deze bindingen veel zwakker zijn dan ionische, covalente of metalen bindingen, zijn ze erg belangrijk.Waterstofbinding vindt plaats in water, een verbinding die twee waterstofatomen en een van zuurstof bevat.Dit betekent dat meer energie nodig is om vloeibaar water om te zetten in een gas dan anders het geval zou zijn.Zonder waterstofbinding zou water een veel lager kookpunt hebben en zou niet kunnen bestaan als een vloeistof op de aarde.