INTERATOMISET LINKIT: OMINAISUUDET JA TYYPIT - KEMIA - 2026

Atomien välisiä sidos on kemiallisen sidoksen joka muodostaa välillä olevien atomien kanssa tuottaa molekyylejä. Vaikka nykyään tutkijat ovat yleensä yhtä mieltä siitä, että elektronit eivät pyöri ytimen ympärillä, historian aikana ajateltiin, että jokainen elektroni kiertää atomin ytimen ympärillä erillisessä kuoressa.

Nykyään tutkijat ovat päättäneet, että elektronit leijuvat tietyllä atomialueella ja eivät muodosta kiertoratoja, mutta valenssikuoria käytetään edelleen kuvaamaan elektronien saatavuutta.

Kuvio 1: atomit ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa kemiallisten sidosten kautta.

Linus Pauling osallistui kemiallisen sitoutumisen nykyaikaiseen ymmärtämiseen kirjoittamalla kirjan "Kemiallisen sitoutumisen luonne", jossa hän keräsi ideoita Sir Isaac Newtonilta, Étienne François Geoffroylta, Edward Franklandilta ja erityisesti Gilbert N. Lewisiltä.

Siinä hän yhdisti kvanttimekaniikan fysiikan kemiallisten sidosten muodostuessa tapahtuvien elektronisten vuorovaikutusten kemialliseen luonteeseen.

Paulingin työ keskittyi todistamaan, että todelliset ioniset sidokset ja kovalenttiset sidokset sijaitsevat sidospektrin päissä ja että suurin osa kemiallisista sidoksista luokitellaan näiden ääripäiden väliin.

Pauling kehitti edelleen sidostyyppistä liukuvaavaa, jota säätelevät sidokseen osallistuvien atomien elektronegatiivisuus.

Paulingin valtavat panokset kemiallisen sitoutumisen nykyaikaiseen ymmärrykseen johtavat siihen, että hänelle myönnettiin vuoden 1954 Nobel-palkinto "tutkimuksesta kemiallisen sidoksen luonteesta ja sen soveltamisesta monimutkaisten aineiden rakenteen selvittämiseen".

Elävät esineet koostuvat atomista, mutta useimmiten nuo atomit eivät vain kellu yksittäin. Sen sijaan ne ovat yleensä vuorovaikutuksessa muiden atomien (tai atomiryhmien) kanssa.

Esimerkiksi atomit voidaan yhdistää vahvoilla sidoksilla ja organisoida molekyyleiksi tai kiteiksi. Tai ne voivat muodostaa väliaikaisia, heikkoja sidoksia muiden atomien kanssa, jotka törmäävät niihin.

Sekä vahvat sidokset, jotka sitovat molekyylejä, että heikot sidokset, jotka luovat väliaikaiset yhteydet, ovat välttämättömiä kehomme kemialle ja itse elämän olemassaololle.

Atomeilla on taipumus järjestää itsensä mahdollisimman vakaissa kuvioissa, mikä tarkoittaa, että heillä on taipumus suorittaa loppuun tai täyttää syrjäisimmät elektroni kiertoradallaan.

Ne sitoutuvat muiden atomien kanssa tehdäkseen juuri sen. Voima, joka pitää atomit yhdessä molekyyleinä tunnetuissa kokoelmissa, tunnetaan kemiallisena sidoksena.

Interatomisten kemiallisten sidosten tyypit

Metallisidos

Metallinen sidos on voima, joka pitää atomit yhdessä puhtaassa metallisessa aineessa. Tällainen kiinteä aine koostuu tiiviisti pakattuista atomeista.

Useimmissa tapauksissa kunkin metalliatomin uloin elektronikuori on päällekkäin suuren määrän vierekkäisten atomien kanssa. Seurauksena on, että valenssielektronit liikkuvat jatkuvasti atomista atomiin eivätkä liity mihinkään tiettyyn atomipariin.

Kuva 2: esimerkki metallisesta sidoksesta

Metalleilla on useita ainutlaatuisia ominaisuuksia, kuten kyky johtaa sähköä, alhainen ionisaatioenergia ja matala elektronegatiivisuus (joten ne luovuttavat elektroneja helposti, ts. Ne ovat kationeja).

Niiden fysikaalisiin ominaisuuksiin kuuluu kiiltävä (kiiltävä) ulkonäkö, ja ne ovat muokattavia ja taipuisia. Metalleilla on kiteinen rakenne. Metallit ovat kuitenkin myös muovattavia ja muovautuvia.

1900-luvulla Paul Drüde keksi elektronimeri-teorian mallinnalla metalleja seoksena atomiytimiä (atomiytimet = positiiviset ytimet + sisäinen elektronikuori) ja valenssielektroneja.

Tässä mallissa valenssielektronit ovat vapaita, delokalisoituneet, liikkuvat ja eivät liity mihinkään tiettyyn atomiin.

Ionisidos

Ionisidokset ovat luonteeltaan sähköstaattisia. Ne ilmenevät, kun positiivisen varauksen omaava elementti liittyy negatiivisen varauksen omaavaan kulmaan liittyvissä vuorovaikutuksissa.

Elementeillä, joilla on alhaiset ionisaatioenergiat, on taipumus menettää elektroneja helposti, kun taas elementteillä, joilla on korkea elektroniaffiniteetti, on taipumus saada ne tuottamaan vastaavasti kationeja ja anioneja, jotka muodostavat ionisia sidoksia.

Ionisidoksia osoittavat yhdisteet muodostavat ionisia kiteitä, joissa positiiviset ja negatiivisesti varautuneet ionit värähtelevät lähellä toisiaan, mutta positiivisten ja negatiivisten ionien välillä ei aina ole suoraa 1-1-korrelaatiota.

Ionisidokset voidaan tyypillisesti hajottaa hydraamalla tai lisäämällä vettä yhdisteeseen.

Ionisidosten (kuten natriumkloridin) pitämät aineet voivat yleensä erottua todellisiksi varautuneiksi ioneiksi, kun ulkoinen voima vaikuttaa niihin, kuten veteen liuenneena.

Lisäksi kiinteässä muodossa yksittäisiä atomeja ei houkutella yksittäiseen naapuriin, vaan ne muodostavat sen sijaan jättiläisiä verkkoja, jotka vetävät toisiaan kunkin atomin ytimen ja vierekkäisten valenssielektronien välisten sähköstaattisten vuorovaikutusten avulla.

Vierekkäisten atomien välinen houkutteleva voima antaa ionisille kiinteille aineille erittäin järjestetyn rakenteen, jota kutsutaan ioniseksi hilaksi, jossa vastakkaisesti varatut hiukkaset kohdistuvat toisiinsa tiukasti sitoutuneen jäykän rakenteen luomiseksi.

Kuvio 3: natriumkloridikiteet

Kovalenttisidos

Kovalenttinen sitoutuminen tapahtuu, kun atomit jakavat elektroniparia. Atomit sitoutuvat kovalenttisesti muiden atomien kanssa saadakseen lisää vakautta, mikä saavutetaan muodostamalla täydellinen elektronikuori.

Jakamalla uloimmat (valenssio) elektroninsa, atomit voivat täyttää ulkokuorensa elektronilla ja saavuttaa stabiilisuuden.

Kuvio 4: Lewis-kaavio typpimolekyylin kovalenttisesta sidoksesta

Vaikka atomien sanotaan jakavan elektroneja muodostuessaan kovalenttisia sidoksia, ne eivät usein jaa elektroneja yhtä suuresti. Vain kun saman elementin kaksi atomia muodostavat kovalenttisen sidoksen, jakautuneet elektronit jakautuvat tosiasiallisesti tasaisesti atomien välillä.

Kun eri elementtien atomit jakavat elektroneja kovalenttisen sidoksen kautta, elektroni vedetään edelleen kohti atomia, jolla on suurin elektronegatiivisuus, jolloin syntyy polaarinen kovalenttinen sidos.

Ioniyhdisteisiin verrattuna kovalenttisilla yhdisteillä on yleensä matalampi sulamis- ja kiehumispiste ja niillä on vähemmän taipumusta liueta veteen.

Kovalentit yhdisteet voivat olla kaasu-, neste- tai kiinteässä tilassa eivätkä johda sähköä tai lämpöä hyvin.

Vety sidokset

Kuvio 5: vedysidokset kahden vesimolekyylin välillä

Vety sidokset tai vety sidokset ovat heikkoja vuorovaikutuksia vetyatomin välillä, joka on kiinnitetty elektronegatiiviseen elementtiin toisen elektronegatiivisen elementin kanssa.

Polaarisessa kovalenttisessa sidoksessa, joka sisältää vetyä (esimerkiksi OH-sidos vesimolekyylissä), vedyllä on pieni positiivinen varaus, koska sidoselektronit vedetään voimakkaammin toista elementtiä kohti.

Tämän pienen positiivisen varauksen takia vety houkuttelee kaikkia naapurimaiden negatiivisia varauksia.

Linkit Van der Waalsiin

Ne ovat suhteellisen heikkoja sähkövoimia, jotka houkuttelevat neutraaleja molekyylejä toisiinsa kaasuissa, nesteytetyissä ja kiinteytyneissä kaasuissa ja melkein kaikissa orgaanisissa ja kiinteissä nesteissä.

Voimat on nimetty hollantilaiselle fyysikolle Johannes Diderik van der Waalsille, joka vuonna 1873 postuloi näitä molekyylien välisiä voimia kehittäessään teoriaa selittämään todellisten kaasujen ominaisuuksia.

Van der Waals -voimat on yleinen termi, jota käytetään määrittelemään molekyylien väliset molekyylien väliset voimat.

Van der Waals -voimia on kaksi luokkaa: Lontoon sirontavoimat, jotka ovat heikkoja ja voimakkaampia dipoli-dipoli-voimia.

Viitteet

1. Anthony Capri, AD (2003). Kemiallinen sitoutuminen: Kemiallisen sidoksen luonne. Haettu osoitteesta visionlearning visionlearning.com
2. Camy Fung, NM (2015, 11. elokuuta). Kovalenttiset sidokset. Otettu kem.libretexts kem.libretexts.org
3. Clark, J. (2017, 25. helmikuuta). Metallinen liimaus. Otettu kem.libretexts kem.libretexts.org
4. Encyclopædia Britannica. (2016, 4. huhtikuuta). Metallisidos. Otettu britannica britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica. (2016, 16. maaliskuuta). Van der Waals -joukot. Otettu britannica britannica.com
6. Kathryn Rashe, LP (2017, 11. maaliskuuta). Van der Waals -joukot. Otettu kem.libretexts kem.libretexts.org.
7. Khan, S. (SF). Kemialliset sidokset. Kanacademy khanacademy.org.
8. Martinez, E. (2017, 24. huhtikuuta). Mikä on atomien liimaus? Otettu tutkimuksesta sciencing.com.
9. Wyzant, Inc. (SF). Joukkovelkakirjoja. Otettu osoitteesta wyzant wyzant.com.