พันธะเคมีคืออะไร?

พันธะเคมีเกิดขึ้นเมื่ออะตอมสองอะตอมหรือมากกว่าเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโมเลกุลมันเป็นหลักการทั่วไปในวิทยาศาสตร์ที่ทุกระบบจะพยายามถึงระดับพลังงานต่ำสุดและพันธะทางเคมีจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อโมเลกุลสามารถก่อตัวเป็นพลังงานน้อยกว่าอะตอมที่ไม่มีการรวมกันพันธะหลักสามประเภทคือไอออนิกโควาเลนต์และโลหะสิ่งเหล่านี้เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่ระหว่างอะตอมในรูปแบบต่าง ๆอีกชนิดหนึ่งที่อ่อนแอกว่ามากคือพันธะไฮโดรเจน

โครงสร้างอะตอม

อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสที่มีโปรตอนที่มีประจุบวกซึ่งล้อมรอบด้วยจำนวนอิเล็กตรอนที่มีประจุลบจำนวนเท่ากันโดยปกติแล้วพวกเขาจะเป็นกลางทางไฟฟ้าอย่างไรก็ตามอะตอมสามารถสูญเสียหรือได้รับอิเล็กตรอนอย่างน้อยหนึ่งรายการโดยให้ประจุบวกหรือลบเมื่อมีประจุไฟฟ้าจะเรียกว่าไอออน

มันเป็นอิเล็กตรอนที่เกี่ยวข้องกับพันธะเคมีอนุภาคเหล่านี้ถูกจัดเรียงเป็นเปลือกซึ่งสามารถคิดได้ว่ามีอยู่ในระยะทางที่เพิ่มขึ้นจากนิวเคลียสโดยทั่วไปยิ่งไปจากนิวเคลียสของเปลือกหอยก็ยิ่งมีพลังงานมากขึ้นเท่านั้นมีขีด จำกัด ของจำนวนอิเล็กตรอนที่สามารถครอบครองเปลือกได้ตัวอย่างเช่นชั้นแรกภายใน, เปลือกหอยมีขีด จำกัด สองและเปลือกถัดไปขีด จำกัด แปด

ในกรณีส่วนใหญ่มันเป็นเพียงอิเล็กตรอนในเปลือกนอกสุดที่มีส่วนร่วมในการยึดติดสิ่งเหล่านี้มักเรียกว่าอิเล็กตรอนวาเลนซ์ตามกฎทั่วไปอะตอมจะมีแนวโน้มที่จะรวมกันในลักษณะที่พวกเขาทั้งหมดได้รับเปลือกนอกเต็มรูปแบบเนื่องจากการกำหนดค่าเหล่านี้มักจะมีพลังงานน้อยกว่ากลุ่มขององค์ประกอบที่รู้จักกันในชื่อ Noble Gases

mdash;ฮีเลียม, นีออน, อาร์กอน, คริปทอน, ซีนอนและเรดอน mdash;มีเปลือกนอกเต็มแล้วและด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงไม่ได้สร้างพันธะเคมีองค์ประกอบอื่น ๆ โดยทั่วไปจะพยายามที่จะบรรลุโครงสร้างก๊าซที่สูงส่งโดยการให้ยอมรับหรือแบ่งปันอิเล็กตรอนกับอะตอมอื่น ๆ

พันธบัตรทางเคมีบางครั้งก็แสดงโดยสิ่งที่เรียกว่าโครงสร้าง Lewis

ตั้งชื่อตามนักเคมีชาวอเมริกัน Gilbert N. Lewisในโครงสร้างของลูอิสอิเล็กตรอนวาเลนซ์จะถูกแสดงด้วยจุดนอกสัญลักษณ์ทางเคมีสำหรับองค์ประกอบในโมเลกุลพวกเขาแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าอิเล็กตรอนย้ายจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมและที่ใดที่พวกมันถูกแชร์ระหว่างอะตอม

พันธะไอออนิก

พันธะเคมีประเภทนี้เกิดขึ้นระหว่างโลหะซึ่งให้อิเล็กตรอนและไม่ใช่โลหะซึ่งเป็นความกระตือรือร้นเพื่อยอมรับพวกเขาโลหะให้อิเล็กตรอนในเปลือกนอกที่ไม่สมบูรณ์ไปยังที่ไม่ใช่โลหะทำให้เปลือกนั้นว่างเปล่าเพื่อให้เปลือกเต็มด้านล่างกลายเป็นเปลือกนอกสุดใหม่ที่ไม่ใช่โลหะยอมรับอิเล็กตรอนเพื่อเติมเปลือกนอกสุดที่ไม่สมบูรณ์ด้วยวิธีนี้อะตอมทั้งสองได้รับเปลือกนอกเต็มสิ่งนี้ทำให้โลหะมีประจุบวกและไม่ใช่โลหะที่มีประจุลบดังนั้นจึงเป็นไอออนที่เป็นบวกและลบที่ดึงดูดซึ่งกันและกัน

ตัวอย่างง่ายๆคือโซเดียมฟลูออไรด์โซเดียมมีเปลือกหอยสามตัวโดยมีอิเล็กตรอนวาเลนซ์หนึ่งอยู่ด้านนอกสุดฟลูออรีนมีเปลือกหอยสองตัวโดยมีอิเล็กตรอนเจ็ดตัวอยู่ด้านนอกสุดโซเดียมให้อิเล็กตรอนวาเลนซ์หนึ่งตัวไปยังอะตอมฟลูออรีนเพื่อให้โซเดียมมีเปลือกหอยที่สมบูรณ์สองตัวและประจุบวกในขณะที่ฟลูออรีนมีเปลือกหอยสองตัวและประจุลบโมเลกุลที่เกิดขึ้น mdash;โซเดียมฟลูออไรด์ mdash;คุณสมบัติสองอะตอมที่มีเปลือกนอกที่สมบูรณ์เชื่อมโยงกันด้วยแรงดึงดูดทางไฟฟ้า

พันธะโควาเลนต์

อะตอมของไม่ใช่โลหะรวมกันโดยการแบ่งปันอิเล็กตรอนในลักษณะที่พวกเขาลดระดับพลังงานโดยรวมของพวกเขาซึ่งมักจะหมายความว่าเมื่อรวมกันพวกเขาทั้งหมดมีเปลือกนอกเต็มเพื่อยกตัวอย่างง่ายๆไฮโดรเจนมีเพียงหนึ่งอิเล็กตรอนในครั้งแรก mdash;และเท่านั้น mdash;เปลือกซึ่งทำให้มันสั้นหนึ่งของเปลือกเต็มอะตอมไฮโดรเจนสองอะตอมสามารถแบ่งปันอิเล็กตรอนของพวกเขาเพื่อสร้างกโมเลกุลที่ทั้งคู่มีเปลือกนอกเต็ม

มักจะเป็นไปได้ที่จะทำนายว่าอะตอมจะรวมกันอย่างไรกับจำนวนอิเล็กตรอนที่มีตัวอย่างเช่นคาร์บอนมีหกตัวซึ่งหมายความว่ามีเปลือกแรกเต็มสองและเปลือกนอกสุดของสี่ทิ้งไว้สี่ตัวสั้นของเปลือกนอกเต็มออกซิเจนมีแปดและมีหกในเปลือกนอก mdash;สองสั้นของเปลือกเต็มอะตอมคาร์บอนสามารถรวมกับอะตอมออกซิเจนสองอะตอมเพื่อสร้างคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งคาร์บอนใช้อิเล็กตรอนสี่ตัวสองตัวกับอะตอมออกซิเจนแต่ละตัวด้วยวิธีนี้ทั้งสามอะตอมมีเปลือกนอกเต็มรูปแบบที่มีอิเล็กตรอนแปดตัว

พันธะโลหะ

ในชิ้นส่วนของโลหะอิเล็กตรอนวาเลนซ์มีอิสระมากหรือน้อยที่จะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ แทนที่จะเป็นของอะตอมแต่ละตัวโลหะจึงประกอบด้วยไอออนที่มีประจุบวกที่ล้อมรอบด้วยอุปกรณ์เคลื่อนที่มือถือและมีประจุลบไอออนสามารถเคลื่อนย้ายได้ค่อนข้างง่าย แต่ยากที่จะแยกออกเนื่องจากการดึงดูดอิเล็กตรอนสิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมโลหะมักจะโค้งงอ แต่ยากที่จะทำลายความคล่องตัวของอิเล็กตรอนยังอธิบายว่าทำไมโลหะเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีของไฟฟ้า

พันธะไฮโดรเจน

ไม่เหมือนตัวอย่างข้างต้นพันธะไฮโดรเจนเกี่ยวข้องกับการเชื่อมระหว่างมากกว่าภายในโมเลกุลเมื่อไฮโดรเจนรวมกับองค์ประกอบที่ดึงดูดอิเล็กตรอนอย่างมาก mdash;เช่นฟลูออรีนหรือออกซิเจน mdash;อิเล็กตรอนถูกดึงออกจากไฮโดรเจนสิ่งนี้ส่งผลให้โมเลกุลที่มีประจุบวกโดยรวมในด้านหนึ่งและประจุลบอีกด้านหนึ่งในของเหลวด้านบวกและลบดึงดูดซึ่งกันและกันสร้างพันธะระหว่างโมเลกุล

ถึงแม้ว่าพันธะเหล่านี้จะอ่อนแอกว่าไอออนิกโควาเลนต์หรือพันธะโลหะ แต่ก็สำคัญมากพันธะไฮโดรเจนเกิดขึ้นในน้ำสารประกอบที่มีไฮโดรเจนสองอะตอมและออกซิเจนหนึ่งอะตอมซึ่งหมายความว่าจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการแปลงน้ำของเหลวเป็นก๊าซมากกว่าที่จะเป็นอย่างอื่นหากไม่มีพันธะไฮโดรเจนน้ำจะมีจุดเดือดที่ต่ำกว่ามากและไม่สามารถเป็นของเหลวบนโลกได้