Ha kémiai oktatásában részt vett, találkozott a kémiai kötések témájával atomok és molekulák között, és talán még néhány ember nevét is megtanulta (amelyek nagyon klasszak, tény). De ha valaki arra kérne téged, hogy adj meg három okot a kémiai kötés kialakulására, képes lennél segíteni kíváncsi barátodnak?
Számos típusú kémiai kötés létezik, amint megtanulja, de az atomok közötti összes kötés ugyanarra alakul ki alapvető ok: az érintett atomok lehetősége a legkülső elektronhéj vagy más vegyérték kitöltésére kagyló. Mint sok élőlény atom alkotja, egyetlen atom sem (és 118 különféle fajtát nevezünk elemnek) nincs a legkényelmesebb állapotban, miközben egyedül létezik.
Az atom alapjai
Minden atomnak van egy vagy több protonok,neutronok és elektronok, kivéve a hidrogént, amely egy protonból és egy elektronból áll. A protonok és elektronok száma semleges atomokban egyenlő, és meghatározza egyéni identitásukat, vagyis azt, hogy mindegyik elem melyik elem.
Mivel a protonok pozitív töltésűek, miközben az elektronok a proton töltésével azonos nagyságú negatív töltést hordoznak, maga az atom semleges, mivel a nevükhöz illő neutronok nem töltődnek fel. Másrészt a protonok és a neutronok nagyon hasonló tömegűek, és elfoglalják az atom középpontját a magban. Az elektronok körülbelül 2000-szer kisebb tömegűek, mint a már apró protonok és neutronok.
Az elektronokat úgy gondolják, hogy kvantált energiaszintekben a magtól valamilyen távolságban repülnek. Mivel az atomok rosszul meghatározott külső peremén vannak, azok a szubatomi részecskék, amelyek részt vesznek a kémiai kötésben.
A kémiai kötések osztályozása
Három alapvető mód van (vagy négy, a megengedés szintjétől függően), amelyekben az atomok kémiai kötést alkothatnak; az alábbiakban mindegyikre példát adunk.
A kovalens kötés: Az atomok kötések kialakításának egyik oka az, hogy képesek megosztani az elektronokat más atomokkal, hogy mindkettő vegyértékének héja teljes legyen. A legkönnyebb két elem, a hidrogén és a hélium vegyértékhéja legfeljebb két elektron befogadására képes; a legtöbb ismert elem vegyértékhéja nyolc elektron befogadására képes. Egy vízmolekula, H2O, három atomból és két azonos kovalens H – O kötésből áll.
Az ionos kötés: Az atomok kötések kialakításának második oka az, hogy képesek elektronokat adományozni vagy más atomoktól fogadni, hogy teljesítsék a vegyértékhéjukat. Ezek a kötések általában erősebbek, mint a kovalens kötések, a köztük lévő elektronegativitásbeli különbség miatt (az "adományozás" helyett a "megosztás" fizikai lendülete). NaClvagy nátrium-klorid ionos vegyület.
A fémes kötés: A harmadik ok, ami miatt az atomok kötést képeznek, az az, hogy egyes elemekben, úgynevezett fémekben, az azonos "szomszédságban" lévő atomokban lévő elektronok magjaik és egy "elektrontenger" részévé válnak, amelyben a legnagyobb energiájú elektronok nincsenek egyértelműen társítva egyetlen szülővel sem atommag. Ez akkor fordul elő, amikor a fémet monatomikus formájában találják meg, vagyis csak önmagához kötődnek; ezt kell érteni "tiszta arany" vagy "tiszta platina" alatt.
A hidrogén "kötés": A hidrogénatomok, amelyek egyes molekulákban enyhe pozitív töltést hordoznak, erős elektrosztatikus vonzerőt képezhetnek a negatív töltésű atomokhoz szomszédos molekulák. Ez olyan folyadékokban fordul elő, mint a víz, ahol ezek a kötések a víz szokatlanul magas forráspontját adják a könnyű szobahőmérsékletű folyadékok között.
Miért "akarnak" az atomok teljes vegyértékű kagylót?
Röviden, az atomok a puszta energia szempontjából "kényelmesebbek" vagy lerakódtak, ha valens héjuk teljes. Bár a hasonlat tökéletlen, képzeljen el egy sziklát, amelyet instabil talaj tart a hegy tetején.
Míg a szikla fizikailag létezhet ebben az állapotban, miközben megfelelően szennyeződések és sziklák támasztják alá, ha "módja" lenne, A gravitáció a lehető legkisebb magasság felé húzza a sziklát, hogy a potenciális energiája a lehető legkisebb legyen érték.