თუ ქიმიის ინსტრუქციას გაეცანით, ქიმიური ობლიგაციების თემა შეგექმნათ ატომებსა და მოლეკულებს შორის, და შესაძლოა თქვენ რამდენიმე მათგანის სახელიც კი ისწავლეთ (რომლებიც საკმაოდ მაგარია ფაქტი). მაგრამ თუ ვინმემ მოგთხოვთ ქიმიური ბმების წარმოქმნის სამი მიზეზის მოყოლას, შეძლებთ დაეხმაროთ თქვენს ცნობისმოყვარე მეგობარს?
ქიმიური ბმების მრავალი სახეობა არსებობს, როგორც გაიგებთ, მაგრამ ატომებს შორის ყველა კავშირი ერთნაირია არსებითი მიზეზი: ჩართული ატომების შესაძლებლობა დაასრულონ მათი გარეგანი ელექტრონული გარსი, ან ვალენტობა ჭურვები. როგორც ბევრი ცოცხალი არსებაა, ატომები არ წარმოადგენენ, არცერთი ატომის ტიპი (და არსებობს 118 ინდივიდუალური სახეობა, რომელსაც ეწოდება ელემენტები) არ არის ყველაზე კომფორტულ მდგომარეობაში, მარტო არსებობისას.
ატომის საფუძვლები
ყველა ატომს აქვს ერთი ან მეტი პროტონები,ნეიტრონები და ელექტრონები, გარდა წყალბადის, რომელიც შედგება ერთი ერთი პროტონისა და ერთი ელექტრონისგან. პროტონის და ელექტრონის რაოდენობა ნეიტრალურ ატომებში ტოლია და განსაზღვრავს მათ ინდივიდუალურ იდენტობას, ანუ რა ელემენტია თითოეული მათგანი.
იმის გამო, რომ პროტონები დადებითად არიან დამუხტული, ხოლო ელექტრონებს აქვთ პროტონის მუხტის ტოლი უარყოფითი მუხტი, თავად ატომი ნეიტრალურია, რადგან ნეიტრონებს, მათ სახელს შეეფერება, არ აქვთ მუხტი. მეორეს მხრივ, პროტონები და ნეიტრონები ძალიან ჰგავს მასას და იკავებენ ატომის ცენტრს ბირთვში. ელექტრონები დაახლოებით 2000-ჯერ ნაკლები მასიურია, ვიდრე უკვე პატარა პროტონები და ნეიტრონები.
ელექტრონები მოიაზრება, როგორც ფრიალი ბირთვიდან გარკვეულ მანძილზე კვანტიზირებული ენერგიის დონეზე. ატომების არასწორად განსაზღვრულ გარე ზღვარზე ყოფნა, ისინი არიან სუბატომიური ნაწილაკები, რომლებიც მონაწილეობენ ქიმიურ შეერთებაში.
ქიმიური ობლიგაციების კლასიფიკაცია
არსებობს სამი ძირითადი გზა (ან ოთხი, თქვენი ნებართვის დონის მიხედვით), რომელშიც ატომებს შეუძლიათ შექმნან ქიმიური ბმა; ქვემოთ მოცემულია თითოეული მათგანის მაგალითები.
კოვალენტური კავშირი: ატომების ობლიგაციების შექმნის ერთ-ერთი მიზეზი არის ის, რომ მათ აქვთ ელექტრონის სხვა ატომებთან გაზიარება, რათა დასრულდეს ორივე ვალენტური გარსი. მსუბუქი ორი ელემენტის, წყალბადის და ჰელიუმის, ვალენტური გარსები იტევს ორ ელექტრონს; ნაცნობი ელემენტების უმეტესობის ვალენტურ გარსებს შეუძლია რვა ელექტრონის განთავსება. წყლის მოლეკულა, ჰ2ო, შედგება სამი ატომისა და ორი ერთნაირი კოვალენტური H – O ბმისგან.
იონური კავშირიმეორე მიზეზია, რომ ატომები ქმნიან კავშირებს არის ის, რომ მათ შეუძლიათ დაურიგონ ელექტრონი სხვა ელექტრონულ ატომებს ან მიიღონ ელექტრონები მათი შესაბამისი ვალენტური გარსის დასასრულებლად. ეს ობლიგაციები, როგორც წესი, უფრო ძლიერია, ვიდრე კოვალენტური ობლიგაციები, მათ შორის ელექტრონეგატივითი სხვაობის გამო (ფიზიკური სტიმული "შემოწირულობისთვის" ვიდრე "გაზიარების"). NaCl, ან ნატრიუმის ქლორიდი, არის იონური ნაერთი.
მეტალის ბმამესამე მიზეზია, რომ ატომები ქმნიან კავშირებს არის ის, რომ ზოგიერთ ელემენტში, რომელსაც მეტალებს უწოდებენ, ელექტრონები იმავე "სამეზობლოში" მდებარე ატომებში ხეტიალობენ შორს მათი ბირთვები და გახდებიან "ელექტრონული ზღვის" ნაწილი, რომელშიც ყველაზე მაღალი ენერგიის ელექტრონები მკაფიოდ არ ასოცირდება რომელიმე მშობელთან ბირთვი. ეს ხდება მაშინ, როდესაც ლითონი გვხვდება მისი მონატომიური ფორმით, ანუ მხოლოდ თავისთან არის შეკრული; ეს არის ის, რაც ნიშნავს "სუფთა ოქროს" ან "სუფთა პლატინას".
წყალბადის "კავშირი": წყალბადის ატომებს, რომლებიც ზოგიერთ მოლეკულაში აქვთ მცირედი დადებითი მუხტი, შეიძლება შექმნან ძლიერი ელექტროსტატიკური მიზიდულობა უარყოფითად დამუხტულ ატომებზე მიმდებარე მოლეკულები. ეს ხდება სითხეებში, როგორიცაა წყალი, სადაც ამ ობლიგაციებს წყლის უჩვეულოდ მაღალი დუღილის წერტილი აქვს მსუბუქი ოთახის ტემპერატურის სითხეებში.
რატომ "სურთ" ატომებს სრული ვალენსიის ჭურვები?
მოკლედ რომ ვთქვათ, ატომები უფრო "კომფორტული" ან დასახლებული არიან მტკნარი ენერგიის თვალსაზრისით, როდესაც მათი ვალენტური გარსი დასრულდება. მიუხედავად იმისა, რომ ანალოგია არასრულყოფილია, წარმოიდგინეთ, რომ ლოდს მთის წვერზე ინახავს არასტაბილური ნიადაგი.
მიუხედავად იმისა, რომ ლოდს ფიზიკურად შეუძლია არსებობდეს ამ მდგომარეობაში, მაშინ როდესაც იგი სათანადოდ ეყრდნობა ჭუჭყს და ქანებს, თუ მას თავისი გზა ჰქონდა მიზიდულობამ კლდე მიაქციოს ხელმისაწვდომი ყველაზე დაბალი დონისკენ და მისი პოტენციური ენერგია მინიმუმამდე მიიყვანოს ღირებულება