Wenn Sie in Ihrem Chemieunterricht mitgekommen sind, sind Sie auf das Thema chemische Bindungen gestoßen zwischen Atomen und Molekülen, und vielleicht hast du sogar die Namen einiger weniger gelernt (die ziemlich cool sind, in Tatsache). Aber wenn Sie jemand bitten würde, drei Gründe für die Bildung chemischer Bindungen anzugeben, könnten Sie Ihrem neugierigen Freund helfen?
Es gibt eine Reihe von Arten chemischer Bindungen, wie Sie erfahren werden, aber alle Bindungen zwischen Atomen bilden sich für dasselbe wesentlicher Grund: die Möglichkeit für die beteiligten Atome, ihre äußerste Elektronenhülle oder Valenz zu vervollständigen Muscheln. Wie viele Lebewesen, aus denen Atome bestehen, befindet sich keine Atomart (und es gibt 118 einzelne Arten, die Elemente genannt werden) in ihrem bequemsten Zustand, wenn sie allein existiert.
Grundlagen des Atoms
Alle Atome haben ein oder mehrere Protonen,Neutronen und Elektronen, außer Wasserstoff, der aus einem Proton und einem Elektron besteht. Die Anzahl der Protonen und Elektronen ist in neutralen Atomen gleich und bestimmt ihre individuelle Identität, d. h. welches Element jedes von ihnen ist.
Da Protonen positiv geladen sind, während Elektronen eine negative Ladung tragen, die der Ladung des Protons entspricht, ist das Atom selbst neutral, da Neutronen, ihrem Namen entsprechend, keine Ladung haben. Andererseits haben Protonen und Neutronen eine sehr ähnliche Masse und besetzen das Zentrum des Atoms im Kern. Die Elektronen sind etwa 2.000 Mal weniger massiv als die ohnehin schon winzigen Protonen und Neutronen.
Elektronen werden als in quantisiertem Energieniveau in einiger Entfernung vom Atomkern huschend betrachtet. Da sie sich an den undefinierten äußeren Rändern der Atome befinden, sind sie die subatomaren Teilchen, die an der chemischen Bindung teilnehmen.
Die Klassifizierung chemischer Bindungen
Es gibt drei grundlegende Möglichkeiten (oder vier, abhängig von Ihrer Freizügigkeit), auf denen Atome eine chemische Bindung eingehen können; Beispiele für jeden sind unten angegeben.
Die kovalente Bindung: Ein Grund, warum Atome Bindungen eingehen, ist, dass sie Elektronen mit anderen Atomen teilen können, um die Valenzschalen beider zu vervollständigen. Die Valenzschalen der leichtesten beiden Elemente Wasserstoff und Helium können bis zu zwei Elektronen aufnehmen; die Valenzschalen der meisten bekannten Elemente können acht Elektronen aufnehmen. Ein Wassermolekül, H2Ö, besteht aus drei Atomen und zwei identischen kovalenten H-O-Bindungen.
Die ionische Bindung: Ein zweiter Grund, warum Atome Bindungen eingehen, besteht darin, dass sie in der Lage sind, Elektronen an andere Atome abzugeben oder Elektronen von ihnen zu empfangen, um ihre jeweiligen Valenzschalen zu vervollständigen. Diese Bindungen sind normalerweise aufgrund des Elektronegativitätsunterschieds zwischen ihnen stärker als kovalente Bindungen (der physikalische Antrieb für eine "Spende" und nicht für ein "Teilen"). NaCl, oder Natriumchlorid, ist eine ionische Verbindung.
Die metallische Bindung: Ein dritter Grund, warum Atome Bindungen eingehen, besteht darin, dass in einigen Elementen, den sogenannten Metallen, die Elektronen in Atomen in derselben "Nachbarschaft" weit weg von wandern ihre Kerne und werden Teil eines "Elektronenmeers", in dem die energiereichsten Elektronen nicht eindeutig mit einem Elternteil verbunden sind Kern. Dies tritt auf, wenn Metall in seiner einatomigen Form gefunden wird, dh nur an sich selbst gebunden ist; das ist mit "reinem Gold" oder "reinem Platin" gemeint.
Die Wasserstoff-"Brücke"": Wasserstoffatome, die in einigen Molekülen eine leichte positive Ladung tragen, können auf negativ geladenen Atomen starke elektrostatische Anziehungskräfte bilden benachbart Moleküle. Dies tritt in Flüssigkeiten wie Wasser auf, wo diese Bindungen für den ungewöhnlich hohen Siedepunkt von Wasser unter leichten Flüssigkeiten bei Raumtemperatur verantwortlich sind.
Warum "wollen" Atome Vollvalenzschalen?
Kurz gesagt, Atome sind vom Standpunkt der reinen Energie aus "bequemer" oder gelassener, wenn ihre Valenzschalen vollständig sind. Während die Analogie unvollkommen ist, stellen Sie sich einen Felsbrocken vor, der von instabilem Boden auf der Spitze eines Berges gehalten wird.
Während der Felsbrocken in diesem Zustand physisch existieren kann, während er ordnungsgemäß von Schmutz und Felsen getragen wird, wenn er seinen "Weg" hätte, Die Schwerkraft würde das Gestein in Richtung der niedrigsten verfügbaren Höhe ziehen, um seine potentielle Energie auf ein Minimum zu bringen Wert.