אם הגעת להדרכת הכימיה שלך, נתקלת בנושא הקשרים הכימיים בין אטומים ומולקולות, ואולי אפילו למדתם שמות של כמה (שהם די מגניבים, בתוך עוּבדָה). אבל אם מישהו יבקש ממך למסור שלוש סיבות להיווצרות קשר כימי, האם תוכל לעזור לחבר הסקרן שלך?
כפי שתלמד, ישנם מספר סוגים של קשרים כימיים, אך כל הקשרים בין האטומים נוצרים עבור אותו הדבר סיבה מהותית: ההזדמנות של האטומים המעורבים להשלים את קליפות האלקטרונים החיצוניות ביותר שלהם, או ערכיות קליפות. כמו שהרבה מהיצורים החיים מהווים אטומים, שום סוג אטום (ויש 118 סוגים בודדים, הנקראים אלמנטים) נמצא במצב הנוח ביותר בזמן שהוא קיים לבדו.
יסודות האטום
לכל האטומים יש אחד או יותר פרוטונים,נויטרונים ו אלקטרונים, למעט מימן, המורכב מפרוטון אחד ואלקטרון אחד. מספר הפרוטונים והאלקטרונים שווה באטומים ניטרליים וקובע את זהותם האישית, כלומר, איזה יסוד כל אחד מהם הוא.
מכיוון שפרוטונים טעונים באופן חיובי בעוד שאלקטרונים נושאים מטען שלילי השווה בעוצמתו למטען הפרוטון, האטום עצמו הוא ניטרלי, שכן לנייטרונים, המתאימים לשמם, אין מטען. מצד שני, פרוטונים ונויטרונים דומים מאוד במסתם ותופסים את מרכז האטום בגרעין. האלקטרונים מסיביים פחות מפי 2000 מהפרוטונים והניטרונים הזעירים כבר.
אלקטרונים נתפסים כמתנודדים במרחק מה מהגרעין ברמות האנרגיה הכמותיות. בהיותם בשוליים החיצוניים המוגדרים של אטומים, הם החלקיקים התת אטומיים המשתתפים בקשר כימי.
סיווג אג"ח כימיות
ישנן שלוש דרכים בסיסיות (או ארבע, תלוי ברמת המתירנות שלך) בהן אטומים יכולים ליצור קשר כימי; להלן דוגמאות של כל אחת מהן.
הקשר הקוולנטי: אחת הסיבות לכך שאטומים יוצרים קשרים היא שהם מסוגלים לחלוק אלקטרונים עם אטומים אחרים כדי להשלים את קליפות הערכיות של שניהם. קליפות הערכיות של שני היסודות הקלים ביותר, מימן והליום, יכולות להחזיק עד שני אלקטרונים; קליפות הערכיות של רוב האלמנטים המוכרים יכולות להכיל שמונה אלקטרונים. מולקולת מים, ה2או, מורכב משלושה אטומים ושני קשרי H-O קוולנטיים זהים.
הקשר היוני: סיבה שנייה לכך שאטומים יוצרים קשרים היא שהם מסוגלים לתרום אלקטרונים או לקבל אלקטרונים מאטומים אחרים כדי להשלים את קליפות הערכיות שלהם. קשרים אלה הם בדרך כלל חזקים יותר מקשרים קוולנטיים בגלל ההבדל האלקטרוני שלילי ביניהם (הדחף הפיזי ל"תרומה "ולא ל"שיתוף"). NaCl, או נתרן כלורי, הוא תרכובת יונית.
הקשר המתכתי: סיבה שלישית לכך שאטומים יוצרים קשרים היא שבחלק מהיסודות, הנקראים מתכות, האלקטרונים באטומים באותה "שכונה" נודדים רחוק הגרעינים שלהם והופכים לחלק מ"ים אלקטרונים "שבו האלקטרונים בעלי האנרגיה הגבוהה ביותר אינם קשורים באופן ברור לאף אחד מההורים גַרעִין. זה קורה כאשר מתכת נמצאת בצורתה המונומית, כלומר קשורה רק לעצמה; זה הכוונה ב"זהב טהור "או" פלטינה טהורה ".
הקשר של מימן": אטומי מימן, שבמולקולות מסוימות נושאים מטען חיובי קל, יכולים ליצור אטרקציות חזקות אלקטרוסטטיות לאטומים טעונים שלילית על סמוך מולקולות. זה קורה בנוזלים כמו מים, כאשר קשרים אלה מהווים נקודת רתיחה גבוהה במיוחד של מים בקרב נוזלים קלים בטמפרטורת החדר.
מדוע אטומים "רוצים" קליפות בעלות ערך מלא?
בקצרה, אטומים הם "נוחים" יותר, או מסודרים יותר, מנקודת מבט של אנרגיה טהורה כאשר קליפות הערכיות שלהם הושלמו. בעוד שההקבלה אינה מושלמת, דמיין לעצמך סלע שמוצב בראש ההר על ידי אדמה לא יציבה.
בעוד שהסלע יכול להתקיים פיזית במצב זה בעוד שהוא נתמך כראוי על ידי עפר וסלעים, אם היה לו "הדרך". כוח המשיכה ימשוך את הסלע לכיוון הגובה הנמוך ביותר הזמין כדי להביא למינימום את האנרגיה הפוטנציאלית שלו ערך.