כל מה שמסביב מוחזק על ידי קשרים כימיים. מהמולקולות המרכיבות את גופך והמלח ששמת על האוכל שלך ועד הכיסא שאתה בישיבה, קשרים קוולנטיים ויוניים מחזיקים את החומר בצורות שאנו מתקשרים איתם ביום יום בָּסִיס. לימוד על קשרים יוניים וקוולנטיים הוא חלק חשוב בכל קורס כימיה ומבוא ההבדלים בין קשרים נותנים לך תובנה מדוע חומרים שונים מתנהגים ומגיבים בצורה מובחנת דרכים. הנושא פשוט, אך הוא פותח פתח להבנה עמוקה הרבה יותר של העולם סביבך.
אג"ח יוניות ואג"ח קוולנטיות מוגדרות
ההגדרות הבסיסיות של קשירה יונית וקוולנטית עוזרות לך להבין מדוע הן שונות כל כך. קשר יוני הוא קשר שנוצר בין שני יונים עם מטענים מנוגדים. יון הוא אטום שאיבד או צבר אלקטרון ולכן הוא כבר לא ניטרלי מבחינה חשמלית. אובדן של אלקטרון פירושו שיש ליון יותר פרוטונים מאשר אלקטרונים ויש לו מטען חיובי נטו. השגת אלקטרון פירושה שיש יותר אלקטרונים מאשר פרוטונים. ליון זה יש מטען שלילי.
קשרים קוולנטיים עובדים אחרת. הערכיות של אלמנט מספרת לך כמה "רווחים" יש בקליפה האלקטרונית החיצונית לקשר עם אלמנטים אחרים. בקשר קוולנטי, מולקולות נוצרות על ידי האטומים המרכיבים את האלקטרונים כך שלשניהם יש קליפות בעלות מלאות (חיצונית) מלאה, אך ישנם אלקטרונים התופסים את הקליפות החיצוניות של שני היסודות בו זמנית זְמַן.
קווי דמיון בין אג"ח יונית לקוולנטית
ההבדלים בין קשרים חשובים בעליל מכיוון שתרכובות יוניות וקוולנטיות פועלות בצורה כה שונה, אך יש מספר מפתיע של קווי דמיון. הדמיון הברור ביותר הוא שהתוצאה זהה: גם קשר יוני וגם קוולנטי מובילים ליצירת מולקולות יציבות.
התגובות היוצרות קשרים יוניים וקוולנטיים הן אקסותרמיות מכיוון שאלמנטים נקשרים יחד כדי להוריד את האנרגיה הפוטנציאלית שלהם. מטבעו, תהליך זה משחרר אנרגיה בצורת חום.
למרות שהפרטים שונים זה מזה, אלקטרוני הערכיות מעורבים בשני תהליכי ההתחברות. עבור מליטה יונית, אלקטרוני הערכיות נצברים או הולכים לאיבוד ליצירת יון טעון, ובקשר קוולנטי, האלקטרונים הערכיים חולקים ישירות.
המולקולות הנוצרות שנוצרות באמצעות קשר יוני וקוולנטי הן ניטרליות חשמלית. בקשירה קוולנטית, זה בגלל ששני מרכיבים ניטרליים חשמליים מתחברים יחד, אבל בקשר יוני, זה בגלל ששני המטענים מצטרפים ומבטלים זה את זה.
שני קשרים יוניים וקוולנטיים נוצרים בכמויות קבועות. עבור קשרים יוניים, כמויות קבועות של יונים מתחברות יחד ליצירת שלם ניטרלי חשמלי עם הכמויות בהתאם לעומסים העודפים על היונים הספציפיים המעורבים. בקשר קוולנטי הם נקשרים על פי מספר האלקטרונים שהם צריכים לחלוק כדי למלא את קליפות הערכיות שלהם.
ההבדלים בין אג"ח יונית לקוולנטית
ההבדלים בין קשרים קלים יותר להבחין, אך הם חשובים לא פחות אם אתה מנסה להבין קשר כימי. ההבדל הברור ביותר הוא האופן שבו נוצרים הקשרים. עם זאת, ישנם כמה הבדלים אחרים החשובים לא פחות.
המרכיבים הבודדים של מולקולה קשורה קוולנטית הם ניטרלים חשמלית, ואילו בקשר יוני שניהם טעונים. יש לכך השלכות חשובות כאשר הם מומסים בממיס. תרכובת יונית כמו נתרן כלורי (מלח שולחן) מוליכה חשמל כשהיא מומסת מכיוון שהרכיבים נטענים, אך מולקולות בודדות הנוצרות על ידי קישור קוולנטי אינן מוליכות חשמל אלא אם כן הן מיוננות באמצעות אחרת תְגוּבָה.
תוצאה נוספת של סגנונות ההדבקה השונים היא הקלות בה החומרים המתקבלים מתפרקים ונמסים. קישור קוולנטי מחזיק אטומים במולקולות, אך המולקולות עצמן קשורות זו בזו רק חלש. כתוצאה מכך, מולקולות קשורות קוולנטית יוצרות מבנים שקל יותר להמיס. לדוגמא, מים נקשרים קוולנטית וקרח נמס בטמפרטורה נמוכה. עם זאת, לחומר יוני כמו מלח יש נקודת התכה נמוכה יותר מכיוון שכל מבנהו מורכב מקשרים יוניים חזקים.
ישנם הבדלים רבים אחרים בין אגרות חוב. המולקולות המרכיבות יצורים חיים קשורות קוולנטית, למשל, וקשרים קוולנטיים שכיחים יותר באופיים מאשר קשרים יוניים בסך הכל. בשל ההבדל בסגנונות ההיקשרות, קשרים קוולנטיים יכולים להיווצר בין אטומים מאותו יסוד (כגון גז מימן בעל הנוסחה H2), אך קשרים יוניים אינם יכולים.