INTERATOMIKUS KAPCSOLATOK: JELLEMZŐK ÉS TÍPUSOK - KÉMIA - 2024

Az interatomikus kötés az a kémiai kötés, amely az atomok között molekulákat képez. Bár manapság a tudósok általában egyetértenek abban, hogy az elektronok nem a mag körül forognak, a történelem folyamán azt gondolták, hogy mindegyik elektron egy atommag körül körbekerült egy külön héjában.

Ma a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy az elektronok az atom meghatározott területein fekszenek és nem képeznek pályákat, ám a valenciahéjat még mindig használják az elektronok rendelkezésre állásának leírására.

1. ábra: atomok, amelyek kémiai kötések révén kölcsönhatásba lépnek egymással.

Linus Pauling hozzájárult a kémiai kötés modern megértéséhez az "A kémiai kötés természete" című könyv megírásával, ahol ötleteket gyűjtött Sir Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland és különösen Gilbert N. Lewis részéről.

Ebben összekapcsolta a kvantummechanika fizikáját az elektronikus kölcsönhatások kémiai természetével, amelyek a kémiai kötések kialakulásakor következnek be.

Pauling munkája arra összpontosított, hogy az igazi ionos és kovalens kötések a kötési spektrum szélső pontjai között helyezkednek el, és hogy a legtöbb kémiai kötést e szélsőségek között osztályozzák.

Pauling tovább fejlesztett egy kötéstípusú csúszó skálát, amelyet a kötésben részt vevő atomok elektronegativitása szabályoz.

Pauling óriási hozzájárulása a kémiai kötés modern megértésében ahhoz vezetett, hogy 1954-ben Nobel-díjjal jutalmazták "a kémiai kötés természetének kutatása és annak alkalmazása az összetett anyagok szerkezetének megismerésére" céljából.

Az élő dolgok atomokból állnak, de a legtöbb esetben ezek az atomok nem csak egyénileg úsznak. Ehelyett rendszerint kölcsönhatásba lépnek más atomokkal (vagy atomcsoportokkal).

Például az atomok erős kötésekkel kapcsolhatók össze és molekulákba vagy kristályokba rendezhetők. Vagy ideiglenes, gyenge kötéseket képezhetnek más atomokkal, amelyek velük ütköznek.

Mind a molekulákat kötő erős kötések, mind az ideiglenes kapcsolatokat létrehozó gyenge kötések elengedhetetlenek testünk kémiájához és maga az élet létéhez.

Az atomok hajlamosak a lehető legstabilabb mintázatokba rendezni magukat, ami azt jelenti, hogy hajlamosak teljesíteni vagy kitölteni a legkülső elektronpályájukat.

Más atomokkal kötődnek, hogy éppen ezt tegyék. A molekuláknak nevezett gyűjteményekben az atomokat együtt tartó erő kémiai kötés.

Az interratomikus kémiai kötések típusai

Fémes kötés

A fémkötés az az erő, amely az atomokat együtt tartja tiszta fém anyagban. Egy ilyen szilárd anyag szorosan csomagolt atomokból áll.

A legtöbb esetben az egyes fématomok legkülső elektronhéja átfedésben van számos szomszédos atommal. Következésképpen a valencia elektronok folyamatosan mozognak atomról atomra, és nem kapcsolódnak semmilyen specifikus atompárhoz.

2. ábra: egy fémkötés illusztrációja

A fémeknek számos olyan tulajdonsága van, amelyek egyediek, mint például az áramvezetés képessége, az alacsony ionizációs energia és az alacsony elektronegativitás (tehát az elektronokat könnyen feladják, azaz kationok).

Fizikai tulajdonságaik között szerepel a fényes (fényes) megjelenés, és alakíthatóak és elasztikusak. A fémek kristályos szerkezetűek. A fémek azonban szintén alakíthatóak és alakíthatóak.

Az 1900-as években Paul Drüde előállt az elektron-tengeri elmélettel, fémek modellezésével atom atommagok (atomi magok = pozitív magok + belső elektronhéj) és valencia elektronok keverékeként.

Ebben a modellben a valencia elektronok szabadok, delokalizálódtak, mozognak és nem kapcsolódnak egyetlen atomhoz sem.

Ionos kötés

Az ionos kötések elektrosztatikus természetűek. Ezek akkor fordulnak elő, amikor egy pozitív töltésű elem kulonikus kölcsönhatások eredményeként csatlakozik egy negatív töltésű elemhez.

Az alacsony ionizációs energiájú elemek hajlamosak az elektronok elvesztésére, míg a nagy elektron-affinitással rendelkező elemek hajlamosak kationokat és anionokat előállítani, amelyek ionos kötéseket képeznek.

Az ionkötéseket mutató vegyületek olyan ionkristályokat képeznek, amelyekben a pozitív és negatívan töltött ionok egymáshoz közel oszcillálnak, de a pozitív és a negatív ionok között nincs mindig közvetlen 1-1 összefüggés.

Az ionkötések tipikusan hidrogénezéssel vagy víz hozzáadása által a vegyülethez szakadhatnak.

Az ionkötések által tartott anyagok (például nátrium-klorid) általában valóban töltött ionokká válhatnak szét, ha külső erő hat rájuk, például amikor vízben oldódnak.

Továbbá, szilárd formában az egyes atomok nem vonzódnak az egyes szomszédokhoz, hanem óriási hálókat képeznek, amelyeket egymáshoz vonzanak az egyes atomok atomja és a szomszédos valencia elektronok közötti elektrosztatikus kölcsönhatások.

A szomszédos atomok közötti vonzó erő az ionos szilárd anyagok rendkívül rendezett szerkezetét, az úgynevezett ionos rácsot adja, ahol az ellentétesen töltött részecskék egymáshoz igazodnak, hogy szorosan kötött merev szerkezetet hozzanak létre.

3. ábra: nátrium-klorid kristály

Kovalens kötés

Kovalens kötés akkor lép fel, ha az elektronpárokat megosztják az atomok. Az atomok kovalensen kötődnek más atomokkal, hogy nagyobb stabilitást érjenek el, amelyet teljes elektronhéj kialakításával lehet elérni.

A legkülső (valencia) elektronok megosztásával az atomok megtölthetik külső héjukat elektronokkal és stabilitást szerezhetnek.

4. ábra: A nitrogénmolekula kovalens kötésének Lewis-diagramja

Noha az atomokról azt mondják, hogy megosztják az elektronokat, amikor kovalens kötéseket képeznek, gyakran nem oszlanak meg az elektronok egyenlően. Csak akkor, ha ugyanazon elem két atomja kovalens kötést képez, a megosztott elektronok valójában egyenlően oszlanak meg az atomok között.

Ha a különféle elemek atomjai kovalens kötésen keresztül osztoznak elektronokon, akkor az elektron tovább húzódik az atom felé, ahol a legnagyobb elektronegativitás következtében poláris kovalens kötés jön létre.

Az ionos vegyületekkel összehasonlítva a kovalens vegyületek olvadáspontja és forráspontja általában alacsonyabb, és kevésbé hajlamosak vízben való oldódásra.

A kovalens vegyületek lehetnek gáz-, folyadék- vagy szilárd állapotban, és nem vezetnek jól áramot vagy hőt.

Hidrogénkötések

5. ábra: Hidrogénkötések két vízmolekula között

A hidrogénkötések vagy hidrogénkötések gyenge kölcsönhatások az elektronegatív elemhez csatlakoztatott hidrogénatom és egy másik elektronegatív elem között.

Poláris kovalens kötésben, amely hidrogént tartalmaz (például OH-kötés egy vízmolekulában), a hidrogénnek kissé pozitív töltése van, mivel a kötőelektronok erősebben a másik elem felé húzódnak.

Ennek a csekély pozitív töltésnek köszönhetően a hidrogén vonzódik a szomszédos negatív töltésekhez.

Linkek Van der Waals-hoz

Viszonylag gyenge elektromos erők, amelyek semleges molekulákat vonzanak egymáshoz gázokban, cseppfolyósított és megszilárdult gázokban és szinte minden szerves és szilárd folyadékban.

Az erõket a holland fizikusnak, Johannes Diderik van der Waals-nek nevezték el, aki 1873-ban elõször posztulálta ezeket az intermolekuláris erõket egy valódi gázok tulajdonságainak magyarázatát elmélet kidolgozásával.

A Van der Waals erők egy általános kifejezés, amely meghatározza a molekulák közötti intermolekuláris erők vonzódását.

A Van der Waals erők két osztályba sorolhatók: a londoni szórási erők, amelyek gyenge és erősebb dipólus-dipól erők.

Irodalom

1. Anthony Capri, AD (2003). Kémiai kötés: A kémiai kötés jellege. Visszakeresve a visionlearning visionlearning.com webhelyről
2. Camy Fung, NM (2015, augusztus 11.). Kovalens kötések. A chem.libretexts-ről vett chem.libretexts.org-ból
3. Clark, J. (2017. február 25.). Fémes ragasztás. A chem.libretexts-ről vett chem.libretexts.org-ból
4. Encyclopædia Britannica. (2016, április 4). Fémes kötés. A britannica britannica.com oldalról származik.
5. Encyclopædia Britannica. (2016, március 16). Van der Waals erők. A britannica britannica.com oldalról származik
6. Kathryn Rashe, LP (2017, március 11.). Van der Waals erők. A chem.libretexts-ről vett chem.libretexts.org-ból.
7. Khan, S. (SF). Kémiai kötések. Átvett a khanacademy khanacademy.org oldalról.
8. Martinez, E. (2017. április 24.). Mi az atomos kötés? A sciencing.com tudományos ismereteitől.
9. Wyzant, Inc. (SF). Kötvények. A wyzant wyzant.com oldalból származik.