ทำไมอะตอมส่วนใหญ่จึงเกิดพันธะเคมี?

ถ้าคุณเรียนวิชาเคมีมาพร้อมกัน แสดงว่าคุณเจอหัวข้อพันธะเคมีแล้ว ระหว่างอะตอมและโมเลกุล และบางทีคุณอาจรู้จักชื่อบางชื่อด้วยซ้ำ (ซึ่งค่อนข้างเจ๋งใน ความจริง) แต่ถ้ามีคนขอให้คุณบอกเหตุผลสามประการในการสร้างพันธะเคมี คุณจะช่วยเพื่อนที่อยากรู้อยากเห็นของคุณได้ไหม

พันธะเคมีมีหลายประเภท ดังที่คุณจะได้เรียนรู้ แต่พันธะระหว่างอะตอมทั้งหมดก่อตัวขึ้นเหมือนกัน เหตุผลสำคัญ: โอกาสสำหรับอะตอมที่เกี่ยวข้องในการสร้างเปลือกอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดหรือวาเลนซ์ เปลือกหอย เช่นเดียวกับสิ่งมีชีวิตจำนวนมากที่อะตอมประกอบเป็นอะตอม ไม่มีอะตอมใด (และมี 118 ชนิดที่เรียกว่าธาตุ) อยู่ในสภาพที่สะดวกสบายที่สุดในขณะที่มีอยู่เพียงลำพัง

อะตอมทั้งหมดมีหนึ่งหรือมากกว่า โปรตอนนิวตรอน และ อิเล็กตรอนยกเว้นไฮโดรเจนซึ่งประกอบด้วยโปรตอนหนึ่งตัวและอิเล็กตรอนหนึ่งตัว จำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากันในอะตอมที่เป็นกลางและเป็นตัวกำหนดเอกลักษณ์เฉพาะตัว กล่าวคือ ธาตุแต่ละชนิดคืออะไร

เนื่องจากโปรตอนมีประจุบวกในขณะที่อิเล็กตรอนมีประจุลบซึ่งมีขนาดเท่ากับประจุของโปรตอน อะตอมจึงเป็นกลาง เนื่องจากนิวตรอนซึ่งเหมาะสมกับชื่อของมันจึงไม่มีประจุ ในทางกลับกัน โปรตอนและนิวตรอนมีมวลใกล้เคียงกันมากและครอบครองศูนย์กลางของอะตอมที่นิวเคลียส อิเล็กตรอนมีมวลน้อยกว่าโปรตอนและนิวตรอนที่มีอยู่แล้วประมาณ 2,000 เท่า

อิเล็กตรอนถูกมองว่าเป็นระยะห่างจากนิวเคลียสในระดับพลังงานเชิงปริมาณ พวกมันอยู่บนขอบด้านนอกของอะตอมที่ไม่ชัดเจน พวกมันคืออนุภาคของอะตอมที่มีส่วนร่วมในการพันธะเคมี

มีสามวิธีพื้นฐาน (หรือสี่วิธีขึ้นอยู่กับระดับความยินยอมของคุณ) ซึ่งอะตอมสามารถสร้างพันธะเคมีได้ ตัวอย่างของแต่ละจะได้รับด้านล่าง

พันธะโควาเลนต์: เหตุผลหนึ่งที่อะตอมสร้างพันธะก็คือพวกมันสามารถแบ่งอิเล็กตรอนกับอะตอมอื่นเพื่อทำให้เปลือกเวเลนซ์ของทั้งคู่สมบูรณ์ เปลือกวาเลนซ์ของธาตุสองธาตุที่เบาที่สุด ได้แก่ ไฮโดรเจนและฮีเลียม สามารถบรรจุอิเล็กตรอนได้มากถึงสองตัว วาเลนซ์เชลล์ขององค์ประกอบที่คุ้นเคยส่วนใหญ่สามารถรองรับอิเล็กตรอนได้แปดตัว โมเลกุลของน้ำ, โฮ₂โอประกอบด้วยอะตอมสามอะตอมและพันธะโควาเลนต์ H–O ที่เหมือนกันสองพันธะ

พันธะไอออนิก: เหตุผลที่สองที่อะตอมสร้างพันธะก็คือ พวกมันสามารถบริจาคอิเล็กตรอนให้หรือรับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นๆ เพื่อทำให้เปลือกเวเลนซ์ของพวกมันสมบูรณ์ พันธะเหล่านี้มักจะแข็งแรงกว่าพันธะโควาเลนต์เนื่องจากความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีตี้ระหว่างพันธะเหล่านี้ (แรงผลักดันทางกายภาพสำหรับ "การบริจาค" มากกว่า "การแบ่งปัน") NaClหรือโซเดียมคลอไรด์เป็นสารประกอบไอออนิก

พันธะโลหะ: เหตุผลที่สามที่อะตอมสร้างพันธะคือในองค์ประกอบบางอย่างที่เรียกว่าโลหะ อิเล็กตรอนในอะตอมใน "ละแวกใกล้เคียง" เดียวกันจะเดินไกลจาก นิวเคลียสของพวกมันและกลายเป็นส่วนหนึ่งของ "ทะเลอิเล็กตรอน" ซึ่งอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูงสุดไม่ได้มีความเกี่ยวข้องอย่างชัดเจนกับผู้ปกครองคนใดคนหนึ่ง นิวเคลียส. สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อโลหะถูกพบในรูปแบบโมโนโทมิก นั่นคือ ผูกมัดกับตัวมันเองเท่านั้น นี่คือสิ่งที่มีความหมายโดย "ทองคำบริสุทธิ์" หรือ "ทองคำขาวบริสุทธิ์"

ไฮโดรเจน "พันธะ": อะตอมของไฮโดรเจน ซึ่งในโมเลกุลบางตัวมีประจุบวกเล็กน้อย สามารถสร้างแรงดึงดูดของไฟฟ้าสถิตอย่างแรงต่ออะตอมที่มีประจุลบบน ที่อยู่ติดกัน โมเลกุล สิ่งนี้เกิดขึ้นในของเหลว เช่น น้ำ ซึ่งพันธะเหล่านี้ทำให้เกิดจุดเดือดสูงผิดปกติของน้ำในของเหลวที่อุณหภูมิห้องที่มีน้ำหนักเบา

โดยสังเขป อะตอมจะ "สบาย" หรือสงบมากขึ้นจากมุมมองของพลังงานที่แท้จริงเมื่อเปลือกเวเลนซ์ของพวกมันสมบูรณ์ ในขณะที่การเปรียบเทียบยังไม่สมบูรณ์ ลองนึกภาพก้อนหินก้อนหนึ่งถูกเก็บไว้บนยอดเขาด้วยดินที่ไม่เสถียร

ในขณะที่ก้อนหินสามารถอยู่ในสถานะนี้ได้ในขณะที่ได้รับการสนับสนุนจากดินและหินหากมี "ทาง" แรงโน้มถ่วงจะดึงหินไปที่ระดับความสูงต่ำสุดที่มีอยู่เพื่อทำให้พลังงานศักย์ของมันเหลือน้อยที่สุด ค่า