Если вы начали изучать химию, вы столкнулись с темой химических связей. между атомами и молекулами, и, возможно, вы даже выучили имена некоторых (что довольно круто, в факт). Но если кто-то попросит вас назвать три причины образования химической связи, вы сможете помочь своему любопытному другу?
Как вы узнаете, существует несколько типов химических связей, но все связи между атомами образуются одинаково. основная причина: возможность для вовлеченных атомов завершить их внешние электронные оболочки или валентность снаряды. Как и многие другие живые существа, из которых состоят атомы, ни один тип атома (а существует 118 отдельных видов, называемых элементами) не находится в наиболее удобном состоянии, существуя в одиночестве.
Основы атома
Все атомы имеют один или несколько протонынейтроны а также электроны, кроме водорода, который состоит из одного протона и одного электрона. Число протонов и электронов в нейтральных атомах одинаково и определяет их индивидуальную идентичность, т.е.какому элементу принадлежит каждый из них.
Поскольку протоны заряжены положительно, а электроны несут отрицательный заряд, равный по величине заряду протона, сам атом нейтрален, поскольку нейтроны, как следует из их названия, не имеют заряда. С другой стороны, протоны и нейтроны очень похожи по массе и занимают центр атома в ядре. Электроны примерно в 2000 раз менее массивны, чем и без того крошечные протоны и нейтроны.
Считается, что электроны летают на некотором расстоянии от ядра на квантованных уровнях энергии. Находясь на плохо определенных внешних границах атомов, они представляют собой субатомные частицы, которые участвуют в химической связи.
Классификация химических облигаций
Есть три основных способа (или четыре, в зависимости от вашего уровня вседозволенности), которыми атомы могут образовывать химическую связь; примеры каждого из них приведены ниже.
Ковалентная связь: Одна из причин, по которой атомы образуют связи, заключается в том, что они могут делиться электронами с другими атомами, чтобы заполнить валентные оболочки обоих. Валентные оболочки двух самых легких элементов, водорода и гелия, могут содержать до двух электронов; валентные оболочки большинства знакомых элементов могут вместить восемь электронов. Молекула воды, ЧАС2О, состоит из трех атомов и двух одинаковых ковалентных связей H – O.
Ионная связь: Вторая причина, по которой атомы образуют связи, заключается в том, что они могут отдавать электроны другим атомам или получать электроны от них для завершения своих соответствующих валентных оболочек. Эти связи обычно сильнее ковалентных из-за разницы в электроотрицательности между ними (физический стимул для «пожертвования», а не «обмена»). NaCl, или хлорид натрия, представляет собой ионное соединение.
Металлическая связь: Третья причина, по которой атомы образуют связи, заключается в том, что в некоторых элементах, называемых металлами, электроны в атомах в одной и той же «окрестности» блуждают далеко от их ядра и стать частью «электронного моря», в котором электроны с наивысшей энергией явно не связаны с одним из родителей ядро. Это происходит, когда металл находится в его одноатомной форме, то есть связан только с самим собой; это то, что подразумевается под «чистым золотом» или «чистой платиной».
Водородная "связь"": Атомы водорода, которые в некоторых молекулах несут небольшой положительный заряд, могут образовывать сильное электростатическое притяжение к отрицательно заряженным атомам на соседний молекулы. Это происходит в жидкостях, таких как вода, где эти связи объясняют необычно высокую температуру кипения воды среди легких жидкостей при комнатной температуре.
Почему атомам «нужны» оболочки с полной валентностью?
Короче говоря, атомы более «удобны» или устойчивы с точки зрения чистой энергии, когда их валентные оболочки завершены. Хотя аналогия несовершенна, представьте себе валун, удерживаемый на вершине горы неустойчивой почвой.
Хотя валун может физически существовать в этом состоянии, будучи должным образом поддержан грязью и камнями, если бы у него был свой «путь», гравитация притянет скалу к самой низкой доступной высоте, чтобы свести ее потенциальную энергию к минимуму. значение.