Hvis du er med i din kemiinstruktion, har du stødt på emnet kemiske bindinger mellem atomer og molekyler, og måske lærte du endda navnene på nogle få (som er ret seje, i faktum). Men hvis nogen bad dig om at give tre grunde til dannelse af kemisk binding, ville du være i stand til at hjælpe din nysgerrige ven?
Der er en række typer kemiske bindinger, som du vil lære, men alle bindinger mellem atomer dannes for det samme væsentlig årsag: muligheden for de involverede atomer til at færdiggøre deres yderste elektronskaller eller valens skaller. Ligesom mange af de levende væsener atomer udgør, er ingen atomtyper (og der er 118 individuelle slags, kaldet elementer) i sin mest behagelige tilstand, mens de eksisterer alene.
Grundlæggende om Atom
Alle atomer har et eller flere protoner,neutroner og elektronerbortset fra brint, som består af en proton og en elektron. Antallet af protoner og elektroner er ens i neutrale atomer og bestemmer deres individuelle identitet, dvs. hvilket element hver af dem er.
Fordi protoner er positivt ladede, mens elektroner bærer en negativ ladning svarende til protonens ladning, er selve atomet neutralt, da neutroner, der passer til deres navn, ikke har nogen ladning. På den anden side er protoner og neutroner meget ens i masse og optager atomets centrum i kernen. Elektronerne er omkring 2.000 gange mindre massive end de allerede små protoner og neutroner.
Elektroner opfattes som fladrende omkring en vis afstand fra kernen i kvantiserede energiniveauer. At være på de dårligt definerede ydre frynser af atomer, de er de subatomære partikler, der deltager i kemisk binding.
Klassificeringen af kemiske obligationer
Der er tre grundlæggende måder (eller fire, afhængigt af dit tilladelsesniveau), hvor atomer kan danne en kemisk binding; eksempler på hver er angivet nedenfor.
Den kovalente binding: En af grundene til atomer danner bindinger er, at de er i stand til at dele elektroner med andre atomer for at afslutte begge valensskaller. Valensskaller af de letteste to grundstoffer, brint og helium, kan rumme op til to elektroner; valensskaller på de fleste af de velkendte elementer kan rumme otte elektroner. Et vandmolekyle, H2O, består af tre atomer og to identiske kovalente H-O-bindinger.
Den ioniske binding: En anden grund til, at atomer danner bindinger, er at de er i stand til at donere elektroner til eller modtage elektroner fra andre atomer for at fuldføre deres respektive valensskaller. Disse bindinger er normalt stærkere end kovalente bindinger på grund af elektronegativitetsforskellen mellem dem (den fysiske drivkraft for en "donation" snarere end en "deling"). NaCl, eller natriumchlorid, er en ionisk forbindelse.
Den metalliske binding: En tredje grund til, at atomer danner bindinger, er at i nogle grundstoffer, kaldet metaller, vandrer elektronerne i atomer i det samme "kvarter" langt fra deres kerner og bliver en del af et "elektronhav", hvor de højeste energi-elektroner ikke er tydeligt forbundet med nogen forælder kerne. Dette sker, når metal findes i sin monatomiske form, dvs. kun bundet til sig selv; dette menes med "rent guld" eller "rent platin."
Hydrogen "bindingen": Brintatomer, som i nogle molekyler bærer en let positiv ladning, kan danne stærke elektrostatiske attraktioner til negativt ladede atomer på tilstødende molekyler. Dette forekommer i væsker såsom vand, hvor disse bindinger tegner sig for vandets usædvanligt høje kogepunkt blandt lette rumtemperaturvæsker.
Hvorfor vil atomer have fulde valensskaller?
Kort fortalt er atomer mere "komfortable" eller afviklede set fra ren energi, når deres valensskaller er komplette. Mens analogien er ufuldkommen, forestil dig, at en stenblok holdes på toppen af et bjerg af ustabil jord.
Mens kampestenen fysisk kan eksistere i denne tilstand, mens den behørigt understøttes af snavs og klipper, hvis den havde sin "måde" tyngdekraften ville trække klippen mod den laveste tilgængelige højde for at bringe dens potentielle energi til et minimum værdi.