Interatomic הקשר הוא קשר כימי שצורות בין האטומים לייצר מולקולות. למרות שכיום מדענים מסכימים בדרך כלל שאלקטרונים אינם מסתובבים סביב הגרעין, לאורך ההיסטוריה נהוג היה לחשוב שכל אלקטרון מקיף את גרעין האטום במעטפת נפרדת.
כיום, מדענים הגיעו למסקנה כי אלקטרונים מרחפים מעל אזורים ספציפיים באטום ואינם יוצרים מסלולי מסלול, ובכל זאת מעטפת הערכיות משמשת עדיין לתיאור זמינותם של אלקטרונים.
איור 1: אטומים האינטראקציה זה עם זה באמצעות קשרים כימיים.
לינוס פאולינג תרם להבנה המודרנית של קשרים כימיים על ידי כתיבת הספר "טבע הקשר הכימי" שם אסף רעיונות מאת סר אייזק ניוטון, אטיין פרנסואה ג'ופרוי, אדוארד פרנקלנד ובמיוחד גילברט נ 'לואיס.
בתוכו הוא קישר בין הפיזיקה של מכניקת הקוונטים לבין הטבע הכימי של האינטראקציות האלקטרוניות המתרחשות בעת יצירת קשרים כימיים.
עבודתו של פאולינג התרכזה בביסוסם של קשרים יוניים אמיתיים וקשרים קוולנטיים שוכנים בקצה הקשת של ספקטרום הקשר, וכי רוב הקשרים הכימיים מסווגים בין אותם קצוות.
פאולינג פיתח עוד יותר סולם הזזה מסוג קשר שנשלט על ידי האלקטרוניטיביות של האטומים המעורבים בקשר.
תרומתו העצומה של פאולינג להבנתנו המודרנית של מליטה כימית הביאה לכך שהוא זכה בפרס נובל משנת 1954 על "מחקר על אופי ההדבקה הכימית ויישומו בבירור מבנה של חומרים מורכבים."
דברים חיים מורכבים מאטומים, אך ברוב המקרים האטומים האלה לא רק צפים בנפרד. במקום זאת, הם בדרך כלל מתקשרים עם אטומים אחרים (או קבוצות אטומים).
לדוגמה, אטומים יכולים להיות מחוברים באמצעות קשרים חזקים ולארגן למולקולות או גבישים. או שהם יכולים ליצור קשרים זמניים וחלשים עם אטומים אחרים שמתנגשים איתם.
גם הקשרים החזקים הקושרים מולקולות וגם הקשרים החלשים היוצרים קשרים זמניים הם הכרחיים לכימיה של גופנו ולקיומם של החיים עצמם.
האטומים נוטים להתארגן בתבניות היציבות ביותר האפשריות, מה שאומר שיש להם נטייה להשלים או למלא את מסלולי האלקטרונים החיצוניים ביותר שלהם.
הם קשורים לאטומים אחרים כדי לעשות בדיוק את זה. הכוח שמחזיק אטומים יחד באוספים המכונים מולקולות ידוע כקשר כימי.
סוגי קשרים כימיים בין אטומיים
קשר מתכתי
הקשר המתכתי הוא הכוח המחזיק את האטומים יחד בחומר מתכתי טהור. מוצק כזה מורכב מאטומים דחוסים היטב.
ברוב המקרים מעטפת האלקטרונים החיצונית ביותר של כל אחד מאטומי המתכת חופפת למספר גדול של אטומים שכנים. כתוצאה מכך, אלקטרונים ערכיים עוברים ללא הרף מאטום לאטום ואינם קשורים לאף זוג אטומים ספציפי.
איור 2: איור של קשר מתכתי
למתכות מספר איכויות ייחודיות, כמו יכולת להוליך חשמל, אנרגיית יינון נמוכה ואנרגיה אלקטרונית נמוכה (כך שהם מוותרים על אלקטרונים בקלות, כלומר הם קטיונים).
התכונות הפיזיות שלהם כוללות מראה מבריק (מבריק), והן ניתנות לניתוח ושמישות. למתכות מבנה גבישי. עם זאת, מתכות הן גם ניתנות לניתוח ודיכאון.
בשנות העשרים של המאה העשרים, פול דרודה גילה את תיאוריית הים האלקטרונים על ידי דוגמנות מתכות כתערובת של גרעינים אטומיים (גרעינים אטומיים = גרעינים חיוביים + מעטפת אלקטרונית פנימית) ואלקטרונים של ערכיות.
במודל זה האלקטרונים של הערך הם חופשיים, ממוקמים, ניידים ואינם קשורים לאף אטום מסוים.
קשר איוני
קשרים יוניים הם אלקטרוסטטיים באופיים. הם מתרחשים כאשר אלמנט בעל מטען חיובי מצטרף לאחד עם מטען שלילי על ידי אינטראקציות קולומביות.
לאלמנטים עם אנרגיות יינון נמוכות יש נטייה לאבד אלקטרונים בקלות בעוד שלאלמנטים בעלי זיקה אלקטרונית גבוהה יש נטייה לגרום להם לייצר קטיונים ואנונים בהתאמה, והם מה שיוצרים קשרים יוניים.
תרכובות המראות קשרים יוניים יוצרים גבישים יוניים שבהם יוני חיובי וטעון שלילי מתנדנדים קרוב זה לזה, אך לא תמיד יש מתאם 1-1 ישיר בין יוני חיובי לשלילי.
בדרך כלל ניתן לשבור קשרים יוניים דרך מימן, או הוספת מים לתרכובת.
חומרים המוחזקים על ידי קשרים יוניים (כמו נתרן כלוריד) יכולים בדרך כלל להיפרד ליונים טעונים אמיתיים כאשר כוח חיצוני פועל עליהם, כמו למשל כשהם מומסים במים.
יתרה מזאת, בצורה מוצקה, אטומים בודדים אינם נמשכים לשכן אינדיבידואלי אלא יוצרים רשתות ענק שנמשכות זו אל זו על ידי אינטראקציות אלקטרוסטטיות בין גרעין כל אטום לבין אלקטרונים ערכיים שכנים.
הכוח האטרקטיבי בין אטומים שכנים מעניק למוצקים יוניים מבנה מסודר ביותר המכונה סריג יוני, בו חלקיקים טעונים מנוגדים קושרים זה עם זה ליצירת מבנה נוקשה כבול היטב.
איור 3: גביש נתרן כלורי
קשר קוולנטי
קשרים קוולנטיים מתרחשים כאשר זוגות אלקטרונים משותפים לאטומים. אטומים יתקשרו קוולנטית עם אטומים אחרים כדי להשיג יציבות רבה יותר, אשר מושגת על ידי יצירת מעטפת אלקטרונית שלמה.
על ידי שיתוף האלקטרונים החיצוניים ביותר (הערכיות) שלהם, אטומים יכולים למלא את הקליפה החיצונית שלהם באלקטרונים ולקבל יציבות.
איור 4: תרשים לואיס של הקשר הקוולינטי של מולקולת החנקן
למרות שנאמר כי האטומים חולקים אלקטרונים כאשר הם יוצרים קשרים קוולנטים, הם לרוב אינם חולקים אלקטרונים באופן שווה. רק כאשר שני אטומים מאותו יסוד יוצרים קשר קוולנטי, האלקטרונים המשותפים למעשה חולקים באופן שווה בין האטומים.
כאשר אטומים של אלמנטים שונים חולקים אלקטרונים באמצעות קשר קוולנטי, האלקטרון יימשך הלאה לעבר האטום עם האלקטרוניטיביות הגבוהה ביותר וכתוצאה מכך יהיה קשר קוולנטי קוטבי.
בהשוואה לתרכובות יוניות, לרוב תרכובות קוולנטיות בעלות נקודת התכה ורתיחה נמוכות יותר ויש להן נטייה פחות להתמוסס במים.
תרכובות קוולנטיות יכולות להיות במצב גז, נוזל או מוצק ואינן מוליכות חשמל או חום היטב.
קשרי מימן
איור 5: קשרי מימן בין שתי מולקולות מים
קשרי מימן או קשרי מימן הם אינטראקציות חלשות בין אטום מימן המחובר לאלמנט אלקטרונטיבי עם אלמנט אלקטרוני אחר.
בקישור קוולנטי קוטבי המכיל מימן (למשל קשר OH במולקולת מים), למימן יהיה מטען חיובי קל מכיוון שהאלקטרונים המחברים נמשכים חזק יותר לכיוון היסוד האחר.
בגלל מטען חיובי קל זה, מימן יימשך לכל מטען שלילי שכנה.
קישורים לוואן דר וואלס
הם כוחות חשמליים חלשים יחסית שמושכים מולקולות ניטרליות זו לזו בגזים, בגזים מנוזלים וממצקים, וכמעט בכל הנוזלים האורגניים והמוצקים.
הכוחות נקראים על ידי הפיזיקאי ההולנדי יוהנס דידריק ואן דר וואלס, שבשנת 1873 הניח לראשונה כוחות בין-מולקולריים אלה בפיתוח תיאוריה המסבירה את תכונות הגזים האמיתיים.
כוחות ואן-דר וואלס הוא מונח כללי המשמש להגדרת המשיכה של כוחות בין-מולקולריים בין מולקולות.
ישנן שתי מעמדות של כוחות ואן דר וואלס: כוחות המפזרים של לונדון שהם כוחות דיפול-דיפול חלשים וחזקים יותר.
הפניות
- אנתוני קפרי, לספירה (2003). מליטה כימית: אופי הקשר הכימי. נשלח מ- visionlearning visionlearning.com
- קאמי פונג, NM (2015, 11 באוגוסט). אגרות חוב קוולנטיות. לקוח מ- chem.libretexts chem.libretexts.org
- קלארק, ג '(2017, 25 בפברואר). מליטה מתכתי. לקוח מ- chem.libretexts chem.libretexts.org
- אנציקלופדיה בריטניקה. (2016, 4 באפריל). קשר מתכתי. נלקח מ- britannica britannica.com.
- אנציקלופדיה בריטניקה. (2016, 16 במרץ). כוחותיו של ואן דר וואלס. נלקח מ- britannica britannica.com
- קתרין רשה, LP (2017, 11 במרץ). כוחות של ואן דר וואלס. לקוח מ- chem.libretexts chem.libretexts.org.
- חאן, ס. (SF). קשרים כימים. לקוח מ- khanacademy khanacademy.org.
- Martinez, E. (2017, 24 באפריל). מה זה מליטה אטומית? נלקח מ- sciencing sciencing.com.
- Wyzant, Inc. (SF). קשרים. לקוח מ- wyzant wyzant.com.