Co je chemické vazby?

Chemické vazby dochází, když se spojí dva nebo více atomů za vzniku molekuly. Obecný princip ve vědě je, že všechny systémy se budou snažit dosáhnout své nejnižší energetické hladiny a chemické vazby se bude konat pouze tehdy, když může molekula tvořit, která má méně energie než její nekombinované atomy. Tři hlavní typy vazby jsou iontové, kovalentní a kovové. To vše zahrnuje elektrony pohybující se mezi atomy různými způsoby. Další, mnohem slabší, typ je vodíková vazba.

atomová struktura

atomy se skládají z jádra obsahujícího pozitivně nabité protony, které je obklopeno stejným počtem negativně nabitých elektronů. Normálně jsou proto elektricky neutrální. Atom však může ztratit nebo získat jeden nebo více elektronů, což mu dává pozitivní nebo negativní náboj. Když má člověk elektrický náboj, nazývá se to ion.

Je to elektrony, které se podílejí na chemické vazbě. Tyto částice jsou uspořádány do skořápek , na které lze považovat za exisTing na rostoucí vzdálenosti od jádra. Obecně platí, že čím dále jsou skořápky, tím více energie mají. Počet elektronů, které mohou obsadit skořápku, existuje limit. Například první, nejvnitřnější, shell má limit dvou a další skořápku A limit osmi.

Ve většině případů se na lepení účastní pouze elektrony v nejvzdálenějším skořepině. Často se nazývají valenční elektrony . Obecně platí, že atomy budou mít tendenci se vzájemně kombinovat takovým způsobem, že všichni dosahují plné vnější skořápky, protože tyto konfigurace mají obvykle méně energie. Skupina prvků známých jako ušlechtilé plyny - helium, neony, argon, krypton, xenon a radon - již mají plné vnější skořápky, a proto obvykle netvoří chemické vazby. Ostatní prvky se obecně pokusí dosáhnout struktury ušlechtilého plynu tím, že dávají, accepting nebo sdílení elektronů s jinými atomy.

Chemické vazby jsou někdy reprezentovány něčím, co se nazývá struktura Lewis, pojmenovaná po americkém chemikovi Gilbertovi N. Lewisovi. V Lewisově struktuře jsou valenční elektrony reprezentovány tečkami těsně mimo chemické symboly pro prvky v molekule. Jasně ukazují, kde se elektrony přesunuly z jednoho atomu do druhého a kde jsou sdíleny mezi atomy.

iontová vazba

K tomuto typu chemické vazby probíhá mezi kovy, které se snadno vzdávají elektronů, a nekovy, které je chtějí přijmout. Kov dává elektronů ve svém neúplném nejvzdálenějším skořápce nekolu a ponechává tento skořápka prázdná tak, aby se plná skořápka pod ní stala novou vnější skořápkou. Nevol přijímá elektrony tak, aby vyplnil jeho neúplnou vnější skořápku. Tímto způsobem oba atomy dosáhly plné vnější skořápky. To ponechává kov s kladným nábojem a nekov s negativním nábojem,Jsou tedy pozitivní a negativní ionty, které se navzájem přitahují.

Jednoduchým příkladem je fluorid sodný. Sodík má tři skořápky, s jedním valenčním elektronem v nejvzdálenějším. Fluor má dvě skořápky, se sedmi elektrony v nejvzdálenějším. Sodík dává svůj valenční elektron atomu fluoru, takže sodík má nyní dvě kompletní skořápky a kladný náboj, zatímco fluorin má dvě kompletní skořápky a záporné náboje. Výsledná molekula - fluorid sodný - obsahuje dva atomy s kompletními vnějšími skořápkami spojenými dohromady elektrickou přitažlivostí.

kovalentní vazba

Atomy nekolů se vzájemně kombinují sdílením elektronů takovým způsobem, že snižují celkovou hladinu energie. To obvykle znamená, že při kombinaci mají všechny plné vnější skořápky. Pro jednoduchý příklad má vodík pouze jeden elektron, ve svém prvním - a pouze - shellu, který ji nechává jeden krátký od plné skořápky. Dva atomy vodíku mohou sdílet svéelektrony za vzniku molekuly, ve které mají oba plnou vnější skořepinu.

Často je možné předpovídat, jak se atomy budou vzájemně kombinovat z počtu elektronů, které mají. Například uhlík má šest, což znamená, že má plnou první skořápku dvou a nejvzdálenější skořepinu čtyř let, takže je čtyři krátce od plného vnějšího skořepiny. Kyslík má osm, a tak má šest ve své vnější skořepině - dva krátké od plné skořepiny. Atom uhlíku se může kombinovat se dvěma atomy kyslíku za vzniku oxidu uhličitého, ve kterém uhlík sdílí své čtyři elektrony, dva s každým atomem kyslíku a atomy kyslíku zase každý sdílí dva své elektrony s atomem uhlíku. Tímto způsobem mají všechny tři atomy plné vnější skořápky obsahující osm elektronů.

kovová vazba

V kusu kovu jsou valenční elektrony víceméně volně pohybovat, spíše než patřit k jednotlivým atomům. Kov se proto skládá z pozitivně nabitých iontů obklopených mobilními, negativně nabitými vyvolenýmiRons. Ionty lze pohybovat relativně snadno, ale je obtížné je oddělit díky jejich přitažlivosti k elektronů. To vysvětluje, proč se kovy obecně snadno ohýbají, ale obtížně se zlomí. Mobilita elektronů také vysvětluje, proč jsou kovy dobrými vodiči elektřiny.

vodíková vazba

Na rozdíl od výše uvedených příkladů zahrnuje vazba vodíku spíše mezi molekulami než uvnitř. Když se vodík kombinuje s prvkem, který silně přitahuje elektrony - jako je fluor nebo kyslík - jsou elektrony odtaženy od vodíku. To má za následek molekulu s celkovým kladným nábojem na jedné straně a negativním nábojem na straně druhé. V kapalině se pozitivní a negativní strany přitahují navzájem a vytvářejí vazby mezi molekulami.

Ačkoli tyto vazby jsou mnohem slabší než iontové, kovalentní nebo kovové vazby, jsou velmi důležité. Vodíková vazba probíhá ve vodě, sloučenina obsahující dva atomy vodíku a jeden zkyslík. To znamená, že k přeměně kapalné vody na plyn je zapotřebí více energie, než by tomu bylo jinak. Bez vodíkové vazby by voda měla mnohem nižší bod varu a nemohla existovat jako kapalina na Zemi.