Caracteristici și tipuri de legături interatomice

4413
Egbert Haynes
Caracteristici și tipuri de legături interatomice

legătură interatomic Este legătura chimică care se formează între atomi pentru a produce molecule. Deși astăzi oamenii de știință sunt în general de acord că electronii nu se învârt în jurul nucleului, de-a lungul istoriei s-a crezut că fiecare electron orbitează în jurul nucleului unui atom într-o carcasă separată..

Astăzi, oamenii de știință au ajuns la concluzia că electronii plutesc peste zone specifice ale atomului și nu formează orbite, totuși învelișul de valență este încă folosit pentru a descrie disponibilitatea electronilor..

Figura 1: Atomii care interacționează între ei prin legături chimice.

Linus Pauling a contribuit la înțelegerea modernă a legăturii chimice, scriind cartea „The Nature of Chemical Bonding”, unde a adunat idei de la Sir Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland și în special Gilbert N. Lewis..

În acesta, el a legat fizica mecanicii cuantice de natura chimică a interacțiunilor electronice care apar atunci când se fac legături chimice..

Lucrarea lui Pauling s-a axat pe stabilirea faptului că legăturile ionice și legăturile covalente adevărate se află la capetele unui spectru de legături și că majoritatea legăturilor chimice sunt clasificate între aceste extreme..

Pauling a dezvoltat în continuare o scală glisantă de tip legătură guvernată de electronegativitatea atomilor implicați în legătură..

Contribuțiile imense ale lui Pauling la înțelegerea noastră modernă a legăturii chimice au condus la acordarea acestuia cu Premiul Nobel din 1954 pentru „investigația asupra naturii legăturii chimice și aplicarea acesteia pentru elucidarea structurii substanțelor complexe”.

Lucrurile vii sunt formate din atomi, dar în majoritatea cazurilor, acești atomi nu plutesc doar individual. În schimb, ele interacționează în mod normal cu alți atomi (sau grupuri de atomi).

De exemplu, atomii pot fi conectați prin legături puternice și organizați în molecule sau cristale. Sau pot forma legături temporare, slabe, cu alți atomi care se ciocnesc cu ei..

Atât legăturile puternice care leagă moleculele, cât și legăturile slabe care creează conexiuni temporare sunt esențiale pentru chimia corpurilor noastre și pentru existența vieții în sine..

Atomii tind să se aranjeze în cele mai stabile modele posibile, ceea ce înseamnă că au tendința de a-și completa sau umple orbitele de electroni..

Se leagă cu alți atomi pentru a face exact asta. Forța care menține atomii împreună în colecțiile cunoscute sub numele de molecule este cunoscută ca o legătură chimică..

Tipuri de legături chimice interatomice

Legătură metalică

Legătura metalică este forța care menține atomii împreună într-o substanță metalică pură. Un astfel de solid constă din atomi strâns strânși.

În cele mai multe cazuri, învelișul de electroni cel mai exterior al fiecărui atom de metal se suprapune cu un număr mare de atomi vecini. În consecință, electronii de valență se deplasează continuu de la atom la atom și nu sunt asociați cu nicio pereche specifică de atomi..

Figura 2: ilustrarea unei legături metalice

Metalele au mai multe calități unice, cum ar fi capacitatea de a conduce electricitate, energie ionizantă scăzută și electronegativitate scăzută (deci renunță cu ușurință la electroni, adică sunt cationi)..

Proprietățile lor fizice includ un aspect strălucitor (strălucitor) și sunt maleabile și ductile. Metalele au o structură cristalină. Cu toate acestea, metalele sunt maleabile și ductile.

În anii 1900, Paul Drüde a venit cu teoria mării electronilor prin modelarea metalelor ca un amestec de nuclei atomici (nuclei atomici = nuclei pozitivi + înveliș interior de electroni) și electroni de valență..

În acest model, electronii de valență sunt liberi, delocalizați, mobili și nu sunt asociați cu un anumit atom..

Legătură ionică

Legăturile ionice sunt de natură electrostatică. Ele apar atunci când un element cu o sarcină pozitivă se alătură unuia cu o sarcină negativă prin interacțiuni coulombice.

Elementele cu energii de ionizare reduse au tendința de a pierde cu ușurință electroni, în timp ce elementele cu afinitate electronică ridicată au tendința de a le câștiga producând cationi și respectiv anioni, care formează legături ionice..

Compușii care prezintă legături ionice formează cristale ionice în care ionii pozitivi și încărcați negativ oscilează aproape unul de celălalt, dar nu există întotdeauna o corelație directă 1-1 între ioni pozitivi și negativi..

Legăturile ionice pot fi de obicei rupte prin hidrogenare sau prin adăugarea de apă la un compus.

Substanțele ținute împreună prin legături ionice (cum ar fi clorura de sodiu) se pot separa în mod obișnuit în ioni încărcați atunci când sunt acționați de o forță externă, cum ar fi atunci când sunt dizolvați în apă..

Mai mult, în formă solidă, atomii individuali nu sunt atrași de un vecin individual, ci formează rețele gigantice care sunt atrase unul de celălalt de interacțiunile electrostatice dintre nucleul fiecărui atom și electronii de valență vecini..

Forța de atracție dintre atomii vecini conferă solidelor ionice o structură extrem de ordonată cunoscută sub numele de rețea ionică, unde particulele încărcate în mod opus se aliniază între ele pentru a crea o structură rigidă strâns legată..

Figura 3: cristal de clorură de sodiu

Legătură covalentă

Legătura covalentă apare atunci când perechile de electroni sunt împărțite de atomi. Atomii se vor uni covalent cu alți atomi pentru a câștiga mai multă stabilitate, care se obține prin formarea unei cochilii electronice complete.

Prin împărțirea electronilor lor externi (valenți), atomii își pot umple carcasa exterioară cu electroni și pot câștiga stabilitate..

Figura 4: Diagrama Lewis a legăturii covalente a moleculei de azot

Deși se spune că atomii împărtășesc electroni atunci când formează legături covalente, adesea nu împart electroni în mod egal. Doar atunci când doi atomi ai aceluiași element formează o legătură covalentă, electronii împărțiți sunt de fapt împărțiți în mod egal între atomi..

Atunci când atomii diferitelor elemente împart electroni prin legături covalente, electronul va fi tras mai departe spre atom cu cea mai mare electronegativitate, rezultând o legătură covalentă polară..

În comparație cu compușii ionici, compușii covalenți au de obicei un punct de topire și fierbere mai scăzut și sunt mai puțin probabil să se dizolve în apă..

Compușii covalenți pot fi în stare gazoasă, lichidă sau solidă și nu conduc bine electricitatea sau căldura..

Legături de hidrogen

Figura 5: legături de hidrogen între două molecule de apă

Legăturile de hidrogen sau legăturile de hidrogen sunt interacțiuni slabe între un atom de hidrogen atașat la un element electronegativ cu un alt element electronegativ.

Într-o legătură covalentă polară care conține hidrogen (de exemplu, o legătură O-H într-o moleculă de apă), hidrogenul va avea o ușoară sarcină pozitivă, deoarece electronii care leagă sunt atrași mai puternic către celălalt element..

Datorită acestei ușoare sarcini pozitive, hidrogenul va fi atras de orice sarcini negative vecine..

Link-uri către Van der Waals

Sunt forțe electrice relativ slabe, care atrag molecule neutre între ele în gaze, în gaze lichefiate și solidificate și în aproape toate lichidele organice și solide..

Forțele poartă numele fizicianului olandez Johannes Diderik van der Waals, care în 1873 a postulat pentru prima dată aceste forțe intermoleculare în dezvoltarea unei teorii pentru a explica proprietățile gazelor reale..

Forțele Van der Waals sunt un termen general folosit pentru a defini atracția forțelor intermoleculare între molecule..

Există două clase de forțe Van der Waals: forțele de dispersie din Londra, care sunt forțe dipol-dipol slabe și mai puternice..

Referințe

  1. Anthony Capri, A. D. (2003). Legătura chimică: natura legăturii chimice. Adus de la visionlearning visionlearning.com
  2. Camy Fung, N. M. (2015, 11 august). Legaturi covalente. Luat din chem.libretexts chem.libretexts.org
  3. Clark, J. (2017, 25 februarie). Lipire metalică. Luat din chem.libretexts chem.libretexts.org
  4. Encyclopædia Britannica. (2016, 4 aprilie). Legătură metalică. Luat de la britannica britannica.com.
  5. Encyclopædia Britannica. (2016, 16 martie). Forțele Van der Waals. Luat de la britannica britannica.com
  6. Kathryn Rashe, L. P. (2017, 11 martie). Forțele Van der waals. Luat din chem.libretexts chem.libretexts.org.
  7. Khan, S. (S.F.). Legături chimice. Luat de pe khanacademy khanacademy.org.
  8. Martinez, E. (2017, 24 aprilie). Ce este legarea atomică? Preluat de la sciencing sciencing.com.
  9. Wyzant, Inc. (S.F.). Obligațiuni. Luat de la wyzant wyzant.com.

Nimeni nu a comentat acest articol încă.