Wszystko wokół ciebie jest połączone wiązaniami chemicznymi. Od cząsteczek tworzących twoje ciało i soli, którą nakładasz na jedzenie, po krzesło, którym jesteś siedzące, wiązania kowalencyjne i jonowe utrzymują materię razem w formach, z którymi wchodzimy w interakcję na co dzień podstawa. Nauka o wiązaniach jonowych i kowalencyjnych jest ważną częścią każdego wprowadzającego kursu chemii i odkrycia poznanie różnic między wiązaniami daje wgląd w to, dlaczego różne materiały zachowują się i reagują inaczej sposoby. Temat jest prosty, ale otwiera drzwi do znacznie głębszego zrozumienia otaczającego Cię świata.
Zdefiniowane wiązania jonowe i wiązania kowalencyjne
Podstawowe definicje wiązania jonowego i kowalencyjnego pomagają zrozumieć, dlaczego są tak różne. Wiązanie jonowe to wiązanie utworzone między dwoma jonami o przeciwnych ładunkach. Jon to atom, który stracił lub zyskał elektron, więc nie jest już elektrycznie obojętny. Utrata elektronu oznacza, że jon ma więcej protonów niż elektronów i ma dodatni ładunek netto. Uzyskanie elektronu oznacza, że elektronów jest więcej niż protonów. Ten jon ma ładunek ujemny.
Wiązania kowalencyjne działają inaczej. Wartościowość pierwiastka mówi ci, ile „przestrzeni” jest w zewnętrznej powłoce elektronów do wiązania się z innymi pierwiastkami. W wiązaniach kowalencyjnych cząsteczki są tworzone przez atomy składowe dzielące elektrony, więc oba mają pełnowartościowe (zewnętrzne) powłoki, ale niektóre elektrony zajmują jednocześnie zewnętrzne powłoki obu pierwiastków czas.
Podobieństwa między wiązaniami jonowymi i kowalencyjnymi
Różnice między wiązaniami są wyraźnie ważne, ponieważ związki jonowe i kowalencyjne działają tak odmiennie, ale istnieje zaskakująca liczba podobieństw. Najbardziej oczywistym podobieństwem jest to, że wynik jest taki sam: zarówno wiązania jonowe, jak i kowalencyjne prowadzą do powstania stabilnych cząsteczek.
Reakcje tworzące wiązania jonowe i kowalencyjne są egzotermiczne, ponieważ pierwiastki wiążą się ze sobą, aby obniżyć ich energię potencjalną. Z natury proces ten uwalnia energię w postaci ciepła.
Chociaż specyfika się różni, elektrony walencyjne biorą udział w obu procesach wiązania. W przypadku wiązania jonowego elektrony walencyjne są zyskiwane lub tracone, tworząc naładowany jon, a w przypadku wiązania kowalencyjnego elektrony walencyjne są dzielone bezpośrednio.
Powstałe cząsteczki powstałe w wyniku wiązania jonowego i kowalencyjnego są elektrycznie obojętne. W wiązaniu kowalencyjnym dzieje się tak, ponieważ dwa elektrycznie obojętne składniki łączą się, ale w wiązaniach jonowych dzieje się tak, ponieważ dwa ładunki łączą się i znoszą wzajemnie.
Zarówno wiązania jonowe, jak i kowalencyjne tworzą się w stałych ilościach. W przypadku wiązań jonowych stałe ilości jonów łączą się ze sobą, tworząc elektrycznie obojętną całość, której ilości zależą od nadmiaru ładunków poszczególnych zaangażowanych jonów. W wiązaniach kowalencyjnych wiążą się zgodnie z liczbą elektronów, które muszą podzielić, aby wypełnić swoje powłoki walencyjne.
Różnice między wiązaniami jonowymi i kowalencyjnymi
Różnice między wiązaniami są łatwiejsze do zauważenia, ale są równie ważne, jeśli próbujesz zrozumieć wiązania chemiczne. Najbardziej oczywistą różnicą jest sposób tworzenia wiązań. Istnieje jednak kilka innych różnic, które są równie ważne.
Poszczególne składniki cząsteczki związanej kowalencyjnie są elektrycznie obojętne, podczas gdy w przypadku wiązania jonowego oba są naładowane. Ma to ważne konsekwencje, gdy zostaną rozpuszczone w rozpuszczalniku. Związek jonowy, taki jak chlorek sodu (sól kuchenna), po rozpuszczeniu przewodzi elektryczność, ponieważ składniki są naładowane, ale pojedyncze cząsteczki utworzone przez wiązania kowalencyjne nie przewodzą elektryczności, chyba że zostaną zjonizowane przez inną reakcja.
Inną konsekwencją różnych stylów łączenia jest łatwość, z jaką powstałe materiały rozpadają się i topią. Wiązanie kowalencyjne utrzymuje atomy razem w cząsteczkach, ale same cząsteczki są ze sobą tylko słabo związane. W rezultacie cząsteczki związane kowalencyjnie tworzą struktury łatwiejsze do stopienia. Na przykład woda jest związana kowalencyjnie, a lód topi się w niskiej temperaturze. Jednak materiał jonowy, taki jak sól, ma niższą temperaturę topnienia, ponieważ cała jego struktura składa się z silnych wiązań jonowych.
Istnieje wiele innych różnic między obligacjami. Na przykład cząsteczki, z których składają się żywe istoty, są związane kowalencyjnie, a wiązania kowalencyjne są bardziej powszechne w naturze niż ogólnie wiązania jonowe. Ze względu na różnice w stylach wiązania, wiązania kowalencyjne mogą tworzyć się między atomami tego samego pierwiastka (takiego jak gazowy wodór, który ma wzór H2), ale wiązania jonowe nie.