Linkuri interatomice: Caracteristici și tipuri

Legătura interatomică este legătura chimică formată între atomi pentru a produce moleculele.

Deși astăzi oamenii de știință de astăzi sunt de acord că electronii nu se rotesc în jurul nucleului, în istorie sa crezut că fiecare electron este orbit în jurul nucleului unui atom într-un strat separat.

Astăzi, oamenii de știință au ajuns la concluzia că electronii hover peste anumite zone ale atomului și nu formează orbite, cu toate acestea, învelișul valenței este încă folosit pentru a descrie disponibilitatea electronilor.

Linus Pauling a contribuit la înțelegerea modernă a legăturilor chimice scriind cartea "Natura legăturii chimice", unde a colectat idei de la Sir Isaac Newton, Etienne François Geoffroy, Edward Frankland și, în special, Gilbert N. Lewis.

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

Activitatea lui Pauling sa axat pe stabilirea faptului că legăturile ionice adevărate și legăturile covalente se află la capătul unui spectru de legare și că majoritatea legăturilor chimice sunt clasificate între aceste extreme.

Pauling a dezvoltat, de asemenea, o scară mobilă de tip de legătură, guvernată de electronegativitatea atomilor implicați în legătură.

Contribuția imensă a lui Pauling la înțelegerea noastră modernă a legăturilor chimice a determinat-o să i se acorde Premiul Nobel din 1954 pentru "cercetarea naturii legăturilor chimice și a aplicării lor la elucidarea structurii substanțelor complexe".

Ființele vii sunt formate din atomi, dar în majoritatea cazurilor acești atomi nu plutesc doar individual. În schimb, acestea interacționează de obicei cu alți atomi (sau grupuri de atomi).

De exemplu, atomii pot fi legați 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 trupurilor noastre și pentru existența vieții în sine.

Atomii tind să se organizeze în cele mai stabile modele posibile, ceea ce înseamnă că au tendința de a umple sau de a umple orbitele lor de electroni din afară.

Ei se alătură altor atomi pentru a face asta. Forța care deține atomi împreună în colecții cunoscute sub numele de molecule este cunoscută ca o legătură chimică.

Tipuri de legături chimice interatomice

Link metalic

Legătura metalică este forța care ține atomii împreună într-o substanță metalică pură. Un astfel de solid constă din atomi bine etanșați.

În cele mai multe cazuri, stratul electronic al fiecăruia dintre atomii de metal se suprapune cu un număr mare de atomi învecinați.

Ca o consecință, electronii de valență se mișcă continuu de la un atom la altul și nu sunt asociați cu nici o pereche specifică de atomi (Encyclopædia Britannica, 2016).

Metalele au câteva calități care sunt unice, cum ar fi capacitatea de a conduce electricitatea, energia cu ionizare scăzută și electronegativitatea scăzută (astfel încât acestea să renunțe cu ușurință la electroni, adică sunt cationi).

Proprietățile sale fizice includ aspect strălucitor (luminos) și sunt maleabile și ductile. Metalele au o structură cristalină. Cu toate acestea, metalele sunt de asemenea maleabile și ductile.

În anii 1900, Paul Drüde a venit cu teoria electronilor electronilor prin modelarea metalelor ca un amestec de nuclee atomice (nuclee atomice + straturi interioare de electroni) și electroni de valență.

În acest model, electronii de valență sunt liberi, delocalizați, mobili și nu sunt asociați cu nici un atom particular (Clark, 2017).

Legătura ionică

Legăturile ionice sunt de natură electrostatică. Acestea apar atunci când un element cu sarcină pozitivă se alătură unei încărcări negative datorită interacțiunilor coulombice.

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

Compușii care prezintă legături ionice formează cristale ionice în care ionii încărcărilor pozitive și negative oscilează aproape unul de altul, dar nu există întotdeauna o corelație directă 1-1 între ionii pozitivi și negativi.

Legăturile ionice pot fi rupte de obicei prin hidrogenare sau adăugarea de apă la un compus (Wyzant, Inc., SF).

Substanțele care sunt ținute împreună prin legături ionice (cum ar fi clorura de sodiu) pot fi în mod obișnuit separate în ioni încărcați adevărați atunci când o forță externă acționează asupra lor, cum ar fi atunci când se dizolvă în apă.

În plus, în formă solidă, atomii individuali nu sunt atrași de un vecin individual, ci formează rețele gigantice care sunt atrase unul de altul prin interacțiunile electrostatice dintre nucleul fiecărui atom și electronii valenței vecine.

Forța de atracție dintre atomii vecini dă solidelor ionice o structură extrem de ordonată cunoscută ca o rețea ionică, unde particulele cu încărcătură opusă se aliniază una cu alta pentru a crea o structură rigidă bine legată (Anthony Capri, 2003).

Legătura covalentă

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

Prin împărtășirea celor mai externi (valenți) electroni, atomii își pot umple stratul exterior de electroni și pot obține stabilitate.

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

Atunci când atomii de elemente diferite împart electroni prin legătura covalentă, electronul va fi desenat mai mult spre atomul cu cea mai mare electronegativitate rezultând o legătură covalentă polară.

În comparație cu compușii ionici, compușii covalenți au de obicei o temperatură de topire mai mică și un punct de fierbere și au o tendință mai mică de a se dizolva în apă.

Compușii covalenți pot fi în stare gazoasă, lichidă sau solidă și nu conduc electricitate sau căldură bine (Camy Fung, 2015).

Poduri hidrogen

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

Într-o legătură covalentă polară care conține hidrogen (de exemplu, o legătură OH într-o moleculă de apă), hidrogenul va avea o sarcină ușor pozitivă deoarece electronii de legare sunt trași mai puternic spre celălalt element.

Datorită acestei mici încărcări pozitive, hidrogenul va fi atras de orice încărcătură negativă învecinată (Khan, SF).

Legăturile lui Van der Waals

Acestea sunt forțe electrice relativ slabe care atrag molecule neutre unul în altul în gaze, în gaze lichefiate și solidificate și în aproape toate lichidele organice și solide.

Forțele sunt numite pentru fizicianul olandez Johannes Diderik van der Waals, care în 1873 a postulat prima dată aceste forțe intermoleculare în dezvoltarea unei teorii care să explice proprietățile gazelor reale (Encyclopædia Britannica, 2016).

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

Există două tipuri de forțe ale lui Van der Waals: Forțele de disperare din Londra, care sunt forțe puternice și dipol-dipol (Kathryn Rashe, 2017).