Jei mokėtės chemijos instrukcijose, susidūrėte su cheminių ryšių tema tarp atomų ir molekulių, o galbūt jūs netgi sužinojote kelių pavadinimų (kurie yra gana šaunūs, faktas). Bet jei kas nors paprašytų nurodyti tris cheminių ryšių susidarymo priežastis, ar galėtumėte padėti savo smalsiam draugui?
Kaip išmoksite, yra daugybė cheminių ryšių rūšių, tačiau visos jungtys tarp atomų susidaro vienodai esminė priežastis: galimybė dalyvaujantiems atomams užbaigti savo tolimiausius elektronų apvalkalus arba valentingumą kriauklės. Kaip ir daugybė gyvų būtybių atomų, nė vienas atomas (ir yra 118 atskirų rūšių, vadinamų elementais) nėra pats patogiausias, nors egzistuoja vienas.
Atomo pagrindai
Visi atomai turi vieną ar daugiau protonai,neutronai ir elektronai, išskyrus vandenilį, kurį sudaro vienas protonas ir vienas elektronas. Protonų ir elektronų skaičius yra lygus neutraliuose atomuose ir lemia jų individualų tapatumą, t.y., koks elementas yra kiekvienas iš jų.
Kadangi protonai yra teigiamai įkrauti, o elektronai turi neigiamą krūvį, kurio dydis lygus protono krūviui, pats atomas yra neutralus, nes neutronai, derantys prie jų vardo, neturi jokio krūvio. Kita vertus, protonai ir neutronai yra labai panašūs savo mase ir užima atomo centrą branduolyje. Elektronai yra maždaug 2000 kartų mažiau masyvūs nei jau maži protonai ir neutronai.
Manoma, kad elektronai kiekybiniu energijos lygiu skraido maždaug tam tikru atstumu nuo branduolio. Būdamos blogai apibrėžtuose išoriniuose atomų pakraščiuose, jos yra subatominės dalelės, dalyvaujančios cheminiame ryšyje.
Cheminių jungčių klasifikacija
Yra trys pagrindiniai būdai (arba keturi, priklausomai nuo jūsų leistinumo lygio), kuriais atomai gali užmegzti cheminį ryšį; kiekvieno iš jų pavyzdžiai pateikti žemiau.
Kovalentinis ryšys: Viena iš priežasčių, kodėl atomai sudaro ryšius, yra ta, kad jie sugeba dalytis elektronais su kitais atomais, kad užbaigtų abiejų valentinius apvalkalus. Dviejų lengviausių elementų, vandenilio ir helio, valentinės apvalkalai gali turėti iki dviejų elektronų; daugumos pažįstamų elementų valentiniai apvalkalai gali talpinti aštuonis elektronus. Vandens molekulė, H2O, susideda iš trijų atomų ir dviejų vienodų kovalentinių H – O jungčių.
Joninis ryšysAntroji priežastis, dėl kurios atomai sudaro ryšius, yra ta, kad jie sugeba paaukoti elektronus kitiems atomams arba juos priimti, kad užbaigtų savo atitinkamus valentinius apvalkalus. Šios jungtys paprastai yra stipresnės nei kovalentinės jungtys dėl elektronegatyvumo skirtumo tarp jų (fizinis „donorystės“, o ne „pasidalijimo“ postūmis). NaClarba natrio chloridas yra joninis junginys.
Metalinis ryšysTrečia priežastis, dėl kurios atomai sudaro ryšius, yra ta, kad kai kuriuose elementuose, vadinamuose metalais, toje pačioje „kaimynystėje“ esančių atomų elektronai klaidžioja toli nuo jų branduolius ir tampa „elektronų jūros“ dalimi, kurioje didžiausios energijos elektronai nėra aiškiai susieti su vienu iš tėvų branduolys. Tai atsitinka, kai metalas randamas monatomine forma, tai yra, sujungtas tik su savimi; tai reiškia „grynas auksas“ arba „grynas platina“.
Vandenilio jungtis": Vandenilio atomai, kurie kai kuriose molekulėse turi nedidelį teigiamą krūvį, gali sudaryti stiprią elektrostatinę trauką neigiamai įkrautiems atomams greta molekulės. Tai įvyksta tokiuose skysčiuose kaip vanduo, kur šios jungtys lemia neįprastai aukštą vandens virimo temperatūrą tarp lengvų kambario temperatūros skysčių.
Kodėl atomai „nori“ pilnos valentinės apvalkalo
Trumpai tariant, atomai yra labiau „patogūs“ arba nusistovėję, žiūrint iš visos energijos, kai jų valentiniai apvalkalai yra baigti. Nors analogija netobula, įsivaizduokite, kad riedulį kalno viršūnėje laiko nestabilus dirvožemis.
Nors riedulys gali fiziškai egzistuoti šioje būsenoje, tinkamai palaikomas purvo ir uolų, jei jis turėjo savo kelią, gravitacija trauktų uolą link žemiausio galimo aukščio, kad jos potenciali energija būtų kuo mažesnė vertė.