Ak ste sa priučili v chémii, narazili ste na tému chemických väzieb medzi atómami a molekulami, a možno ste sa dokonca dozvedeli mená niekoľkých (ktoré sú celkom super, v skutočnosť). Keby vás však niekto požiadal, aby ste uviedli tri dôvody pre vznik chemickej väzby, vedeli by ste pomôcť svojmu zvedavému priateľovi?
Existuje niekoľko typov chemických väzieb, ako sa dozviete, ale všetky väzby medzi atómami sa vytvárajú rovnako podstatný dôvod: príležitosť pre zúčastnené atómy dokončiť svoje najvzdialenejšie elektrónové obaly alebo valenciu mušle. Rovnako ako veľa tvoriacich atómov živých bytostí, ani jeden typ atómu (a existuje 118 jednotlivých druhov, nazývaných prvky) nie je v najpohodlnejšom stave, pokiaľ existuje sám.
Základy Atómu
Všetky atómy majú jeden alebo viac protóny,neutróny a elektróny, s výnimkou vodíka, ktorý pozostáva z jedného protónu a elektrónu. Počet protónov a elektrónov je v neutrálnych atómoch rovnaký a určuje ich individuálnu identitu, t. J. Aký prvok sú každý z nich.
Pretože protóny sú nabité kladne, zatiaľ čo elektróny nesú negatívny náboj s veľkosťou rovnajúcou sa náboju protónu, samotný atóm je neutrálny, pretože neutróny, zodpovedajúce ich názvu, nemajú náboj. Na druhej strane sú protóny a neutróny veľmi podobné hmotnosti a zaberajú stred atómu v jadre. Elektróny sú asi 2 000-krát menej hmotné ako už aj tak malé protóny a neutróny.
Elektróny sú koncipované tak, že poletujú okolo určitej vzdialenosti od jadra v kvantovaných úrovniach energie. Pretože sú na nedefinovaných vonkajších okrajoch atómov, sú to subatomárne častice, ktoré sa podieľajú na chemickej väzbe.
Klasifikácia chemických väzieb
Existujú tri základné spôsoby (alebo štyri, v závislosti od vašej úrovne tolerancie), pri ktorých môžu atómy vytvárať chemickú väzbu; príklady každého z nich sú uvedené nižšie.
Kovalentná väzba: Jedným z dôvodov, prečo atómy vytvárajú väzby, je to, že sú schopné zdieľať elektróny s inými atómami, aby dokončili valenčné škrupiny oboch. Valenčné škrupiny najľahších dvoch prvkov, vodíka a hélia, môžu obsahovať až dva elektróny; valenčné škrupiny väčšiny známych prvkov pojmú osem elektrónov. Molekula vody, H2O, sa skladá z troch atómov a dvoch identických kovalentných väzieb H – O.
Iónová väzba: Druhým dôvodom, prečo atómy vytvárajú väzby, je to, že sú schopné darovať elektróny iným atómom alebo ich prijímať, aby dokončili svoje príslušné valenčné škrupiny. Tieto väzby sú zvyčajne silnejšie ako kovalentné väzby z dôvodu rozdielu elektronegativity medzi nimi (skôr fyzický impulz pre „darovanie“ ako pre „zdieľanie“). NaClalebo chlorid sodný je iónová zlúčenina.
Kovová väzba: Tretím dôvodom, prečo atómy vytvárajú väzby, je to, že v niektorých prvkoch, ktoré sa nazývajú kovy, elektróny v atómoch v rovnakom „susedstve“ putujú ďaleko od ich jadrá a stávajú sa súčasťou „elektrónového mora“, v ktorom elektróny s najvyššou energiou nie sú zreteľne spojené so žiadnym z rodičov jadro. K tomu dôjde, keď sa kov nachádza v monatomickej forme, to znamená, že je viazaný iba sám na seba; toto sa rozumie pod pojmom „čisté zlato“ alebo „čistá platina“.
Vodíková „väzba“„: Atómy vodíka, ktoré v niektorých molekulách nesú mierne kladný náboj, môžu vytvárať silné elektrostatické príťažlivosti pre negatívne nabité atómy na susedné molekuly. K tomu dochádza v kvapalinách, ako je voda, kde tieto väzby zodpovedajú neobvykle vysokému bodu varu vody medzi ľahkými kvapalinami pri izbovej teplote.
Prečo atómy „chcú“ plné valenčné mušle?
Stručne povedané, atómy sú „pohodlnejšie“ alebo usadené z hľadiska čistej energie, keď sú ich valenčné škrupiny úplné. Aj keď je analógia nedokonalá, predstavte si, že balvan drží na vrchole hory nestabilná pôda.
Aj keď balvan môže v tomto stave fyzicky existovať a byť náležite podopretý špinou a skalami, ak by mal svoju „cestu“ gravitácia by vytiahla skalu smerom k najnižšej dostupnej nadmorskej výške, aby sa jej potenciálna energia znížila na minimum hodnotu.