Chemická vazba - koncepce a klasifikace

20. 6. 2019

Jakákoli interakce mezi atomy je možná pouze v případě, že existuje chemická vazba. Taková vazba je příčinou vzniku stabilního polyatomického systému - molekulového iontu, molekuly, krystalová mřížka. Silná chemická vazba vyžaduje hodně energie k rozbití, takže je to základní množství pro měření pevnosti vazby.

Podmínky chemických vazeb

Tvorba chemické vazby je vždy doprovázena uvolněním energie. Tento proces nastává v důsledku snížení potenciální energie systému interakčních částic - molekul, iontů, atomů. Potenciální energie výsledný systém interakčních prvků je vždy menší než energie nevázaných odchozích částic. Proto je základem pro vznik chemické vazby v systému snížení potenciální energie jeho prvků.

Povaha chemické interakce

Chemické vazby jsou důsledkem interakce elektromagnetických polí vznikajících kolem elektronů a atomových jader těch látek, které se podílejí na tvorbě nové molekuly nebo krystalu. Po objevení teorie struktury atomu se povaha této interakce stala přístupnější pro studium. chemická vazba

Poprvé myšlenka elektrického charakteru chemických vazeb vznikla v anglickém fyzikovi G. Devi, který navrhl, že molekuly se tvoří v důsledku elektrického přitahování protilehlých nabitých částic. Tuto myšlenku zaujala švédská chemikka a přírodovědec I.Ya. Berzelius, který vyvinul elektrochemickou teorii chemické vazby.

První teorie, která vysvětlovala procesy chemické interakce látek, byla nedokonalá a časem ji muselo být opuštěno.

Teorie Butlerova

Úspěšnější pokus vysvětlit povahu chemické vazby látek byl proveden ruským vědcem A.M.Butlerovem. Základem této teorie tento vědec uvedl takové předpoklady:

  • Atomy v připojeném stavu jsou navzájem propojeny v určitém pořadí. Změna v tomto pořadí je příčinou vzniku nové látky.
  • Atomy jsou vázány valenskými zákony.
  • Vlastnosti látky závisí na pořadí atomů sloučenin v molekule látky. Jiný pořadí umístění způsobuje změnu chemických vlastností látky.
  • Vzájemně spojené atomy se navzájem silněji ovlivňují.

Butlerovova teorie vysvětlila vlastnosti chemických látek nejen jejich složením, ale také uspořádáním atomů. Takový vnitřní řád A.M. Butlerov nazval "chemickou strukturu". chemická vazba molekuly vody

Teorie ruského vědce umožnila zařazení věcí do pořadí při klasifikaci látek a poskytla možnost určit strukturu molekul podle jejich chemických vlastností. Teorie také odpověděla na otázku: proč molekuly obsahující stejný počet atomů mají různé chemické vlastnosti?

Předpoklady pro tvorbu teorií chemických vazeb

Ve své teorii chemické struktury se Butlerov nesetkal s otázkou, co je chemická vazba. Za tímto účelem bylo příliš málo údajů o vnitřní struktuře látky. Pouze po otevření planetární model atomu Americký vědec Lewis začal vytvářet hypotézu, že chemická vazba nastává vytvořením elektronového páru, který současně patří k dvěma atomům. Následně se tento nápad stal základem pro vývoj teorie kovalentních vazeb.

Kovalentní chemická vazba

Stabilní chemická sloučenina může vzniknout, když se elektronové mraky dvou sousedních atomů překrývají. Výsledkem tohoto vzájemného průniku je rostoucí hustota elektronů v jaderném prostoru. Jádra atomů, jak je dobře známo, jsou pozitivně nabitá a proto se snaží vytahovat co možná nejblíže záporně nabitému elektronovému oblaku. Tato přitažlivost je mnohem silnější než odpuzující síla mezi dvěma pozitivně nabitými jádry, takže tento vztah je stabilní.

Poprvé byly provedeny výpočty chemických vazeb chemikáliemi Geytler a London. Zvažovali vztah mezi dvěma atomy vodíku. Nejjednodušší vizuální zobrazení může vypadat takto: kovalentní chemickou vazbu

Jak je vidět, elektronový pár zaujímá kvantové místo v obou vodíkových atomech. Toto dvoucentrové umístění elektronu se nazývá kovalentní chemická vazba. Kovalentní vazba typické pro molekuly jednoduchých látek a jejich sloučeniny z nekovů. Látky vytvořené v důsledku kovalentní vazby obvykle nevykazují elektrický proud nebo jsou polovodičové.

Ionic bond

Chemická vazba iontového typu vzniká v případě vzájemného elektrického přitahování dvou proti sobě nabitých iontů. Ionty mohou být jednoduché, skládající se z jednoho atomu látky. Ve sloučeninách tohoto typu jsou jednoduché ionty nejčastěji kladně nabité atomy kovu skupiny 1,2, které ztratily svůj elektron. Tvorba negativních iontů je inherentní k atomům typických nekovů a k základům jejich kyselin. Proto mezi typické iontové sloučeniny existuje mnoho halogenidů alkalických kovů například CsF, NaCl a další. chemická vazba je

Na rozdíl od kovalentní vazby není iont nasycen: různý počet proti sobě nabitých iontů se může spojit s iontem nebo skupinou iontů. Počet připojených částic je omezen pouze lineárními rozměry interagujících iontů a také podmínkou, pod kterou přitahující síly opačně nabitých iontů musí být větší než odpudivé síly rovnoměrně nabitých částic účastnících se iontové sloučeniny.

Vodíková vazba

Již před vytvořením teorie chemické struktury bylo experimentálně pozorováno, že vodíkové sloučeniny s různými nekovy mají poněkud neobvyklé vlastnosti. Například teplota varu fluorovodíku a vody je mnohem vyšší, než se očekávalo. vodíkové chemické vazby

Tyto a další znaky vodíkových sloučenin lze vysvětlit schopností atomu H + tvořit další chemickou vazbu. Tento typ sloučeniny se nazývá "vodíková vazba". Příčiny vodíkové vazby jsou zakořeněny ve vlastnostech elektrostatických sil. Například v molekule fluorovodíku je společný elektronový mrak tak posunutý k fluoru, že prostor kolem atomu této látky je nasycen negativním elektrickým polem. Kolem atomu vodíku, bez jediného elektronu, pole je mnohem slabší a má pozitivní náboj. V důsledku toho vznikají další vztahy mezi pozitivními poli elektrónových oblaků H + a negativních F - .

Chemická vazba kovů

Atomy všech kovů jsou umístěny v prostoru určitým způsobem. Uspořádání atomů kovů se nazývá krystalová mřížka. V tomto případě elektrony různých atomů slabě vzájemně ovlivňují a vytvářejí společný elektronový mrak. Tento typ interakce mezi atomy a elektrony se nazývá "kovová vazba". chemické pojení kovů Jedná se o volný pohyb elektronů v kovu, který dokáže vysvětlit fyzikální vlastnosti kovových látek: elektrickou vodivost, tepelnou vodivost, pevnost, tavitelnost a další.