Dacă ați urmat în instrucțiunile dvs. de chimie, ați întâlnit subiectul legăturilor chimice între atomi și molecule și poate chiar ai învățat numele câtorva (care sunt destul de cool, în fapt). Dar dacă cineva ți-ar cere să expui trei motive pentru formarea legăturilor chimice, ai putea să-ți ajuți prietenul curios?
Există mai multe tipuri de legături chimice, așa cum veți învăța, dar toate legăturile dintre atomi se formează la fel motiv esențial: oportunitatea pentru atomii implicați de a-și completa valvela scoici. La fel ca o mulțime de ființe vii formate de atomi, niciun tip de atom (și există 118 tipuri individuale, numite elemente) nu este în starea sa cea mai confortabilă în timp ce există singur.
Bazele atomului
Toți atomii au unul sau mai mulți protoni,neutroni și electroni, cu excepția hidrogenului, care constă dintr-un proton și un electron. Numărul de protoni și electroni este egal în atomii neutri și determină identitatea lor individuală, adică ce element este fiecare dintre ei.
Deoarece protonii sunt încărcați pozitiv în timp ce electronii poartă o sarcină negativă egală în mărime cu sarcina protonului, atomul în sine este neutru, întrucât neutronii, care se potrivesc cu numele lor, nu au nicio încărcare. Pe de altă parte, protonii și neutronii sunt foarte asemănători în masă și ocupă centrul atomului la nivelul nucleului. Electronii sunt de aproximativ 2.000 de ori mai puțin masivi decât deja micii protoni și neutroni.
Electronii sunt concepuți ca zburând la o anumită distanță de nucleu în niveluri de energie cuantificate. Fiind pe marginile exterioare mal definite ale atomilor, acestea sunt particulele subatomice care participă la legătura chimică.
Clasificarea legăturilor chimice
Există trei moduri de bază (sau patru, în funcție de nivelul de permisivitate) în care atomii pot forma o legătură chimică; exemplele fiecăruia sunt date mai jos.
Legătura covalentă: Unul dintre motivele pentru care atomii formează legături este că sunt capabili să împartă electroni cu alți atomi pentru a completa cochilii de valență ai ambilor. Cojile de valență ale celor mai ușoare două elemente, hidrogen și heliu, pot conține până la doi electroni; cojile de valență ale majorității elementelor familiare pot găzdui opt electroni. O moleculă de apă, H2O, este format din trei atomi și două legături H-O covalente identice.
Legătura ionică: Un al doilea motiv pentru care atomii formează legături este că sunt capabili să doneze electroni sau să primească electroni de la alți atomi pentru a-și completa cojile de valență respective. Aceste legături sunt de obicei mai puternice decât legăturile covalente din cauza diferenței de electronegativitate dintre ele (impulsul fizic pentru o „donație” mai degrabă decât o „partajare”). NaCI, sau clorura de sodiu, este un compus ionic.
Legătura metalică: Un al treilea motiv pentru care atomii formează legături este că, în unele elemente, numite metale, electronii din atomi din același „cartier” rătăcesc departe de nucleii lor și devin parte a unei „mări de electroni” în care electronii cu cea mai mare energie nu sunt asociați în mod distinct cu un singur părinte nucleu. Acest lucru se întâmplă atunci când metalul se găsește în forma sa monatomică, adică legat numai de el însuși; asta se înțelege prin „aur pur” sau „platină pură”.
Legătura de hidrogen": Atomii de hidrogen, care în unele molecule poartă o ușoară sarcină pozitivă, pot forma atracții electrostatice puternice către atomii încărcați negativ pe adiacent molecule. Acest lucru se întâmplă în lichide cum ar fi apa, unde aceste legături reprezintă punctul de fierbere neobișnuit de ridicat al lichidelor ușoare la temperatura camerei.
De ce „doresc” atomii cochilii Valence complete?
Pe scurt, atomii sunt mai „confortabili” sau mai stabili, din punctul de vedere al energiei pure, atunci când cojile lor de valență sunt complete. În timp ce analogia este imperfectă, imaginați-vă un bolovan păstrat în vârful unui munte de un sol instabil.
În timp ce bolovanul poate exista fizic în această stare, în timp ce este susținut în mod corespunzător de murdărie și roci, dacă ar avea „calea” sa gravitația ar trage stânca spre cea mai mică altitudine disponibilă pentru a-și aduce energia potențială la un nivel minim valoare.