Kui olete oma keemiaõpetuses kaasa tulnud, olete kokku puutunud keemiliste sidemete teemaga aatomite ja molekulide vahel ja võib-olla õppisite isegi väheste nimesid (mis on üsna lahedad fakt). Kuid kui keegi paluks teil öelda kolm põhjust keemiliste sidemete moodustamiseks, kas saaksite aidata oma uudishimulikku sõpra?
Nagu teada saate, on mitmeid keemiliste sidemete tüüpe, kuid kõik aatomite vahelised sidemed tekivad sama oluline põhjus: võimalus kaasatud aatomitel lõpule viia oma välimine elektronkest või valents kestad. Nagu paljud elusolendite aatomid moodustavad, pole ükski aatomitüüp (ja on 118 üksikut liiki, mida nimetatakse elementideks) oma kõige mugavamas olekus, olles üksi olemas.
Aatomi põhitõed
Kõigil aatomitel on üks või mitu prootonid,neutronid ja elektronid, välja arvatud vesinik, mis koosneb ühest prootonist ja ühest elektronist. Prootonite ja elektronide arv on neutraalsetes aatomites võrdne ja see määrab nende individuaalse identiteedi, st milline element neist on.
Kuna prootonid on positiivselt laetud, samal ajal kui elektronidel on prootoni laenguga võrdne negatiivne laeng, on aatom ise neutraalne, kuna nende nimele vastavatel neutronitel pole laengut. Teiselt poolt on prootonid ja neutronid oma massilt väga sarnased ning hõivavad tuumas aatomi keskpunkti. Elektronid on umbes 2000 korda vähem massiivsed kui niigi pisikesed prootonid ja neutronid.
Elektronid on kavandatud kvantiseeritud energiatasemetel tuumast umbes kaugel lendama. Olles aatomite halvasti määratletud välistel äärealadel, on need subatoomilised osakesed, mis osalevad keemilises sidemes.
Keemiliste sidemete klassifikatsioon
On kolme põhilist viisi (või neli, sõltuvalt teie kõiketõmbavuse tasemest), kuidas aatomid võivad moodustada keemilise sideme; igaühe näited on toodud allpool.
Kovalentne side: Aatomite sidemete moodustamise üks põhjus on see, et nad on võimelised jagama elektrone teiste aatomitega, et viia lõpule mõlema valentskoor. Kahe kõige kergema elemendi, vesiniku ja heeliumi, valentskoorid mahutavad kuni kaks elektroni; enamiku tuttavate elementide valentskestad mahutavad kaheksa elektroni. Veemolekul, H2O, koosneb kolmest aatomist ja kahest identsest kovalentsest H – O-sidemest.
Iooniline side: Teine põhjus, miks aatomid moodustavad sidemeid, on see, et nad on võimelised loovutama elektrone teistele aatomitele või vastu võtma elektrone teistelt aatomitelt, et täita oma vastavaid valentskoore. Need sidemed on tavaliselt tugevamad kui kovalentsed sidemed nende vahelise elektronegatiivsuse erinevuse tõttu (pigem "annetuse" kui "jagamise" füüsiline tõuge). NaClvõi naatriumkloriid on ioonne ühend.
Metalliline side: Kolmas põhjus, miks aatomid moodustavad sidemeid, on see, et mõnes elemendis, mida nimetatakse metallideks, rändavad sama "naabruskonna" aatomite elektronid kaugel nende tuumad ja saavad osaks "elektronmerest", kus kõrgeima energiaga elektronid ei ole selgelt seotud ühegi vanemaga tuum. See juhtub siis, kui metall leitakse selle monatoomilises vormis, see tähendab, et see on seotud ainult iseendaga; seda tähendab "puhas kuld" või "puhas plaatina".
Vesiniku "side": Vesinikuaatomid, millel on mõnes molekulis kerge positiivne laeng, võivad moodustada tugevaid elektrostaatilisi atraktsioone külgnev molekulid. See juhtub vedelikes nagu vesi, kus need sidemed põhjustavad vee ebatavaliselt kõrge keemistemperatuuri kergete toatemperatuuriliste vedelike seas.
Miks aatomid tahavad täisvalentsi kestasid?
Lühidalt öeldes on aatomid puhta energia seisukohalt "mugavamad" või settinud, kui nende valentskestad on täielikud. Ehkki analoogia on ebatäiuslik, kujutlege kivimit, mida mäe otsas hoiab ebastabiilne pinnas.
Ehkki kivirahn võib sellises olekus füüsiliselt eksisteerida, samal ajal kui mustus ja kivid seda nõuetekohaselt toetavad, kui tal oleks oma viis, raskusjõud tõmbaks kivi madalaima võimaliku kõrguse poole, et viia selle potentsiaalne energia minimaalseks väärtus.