INTERATOMICKÉ VÄZBY: VLASTNOSTI A TYPY - CHÉMIA - 2026

Meziatomové väzba je chemická väzba, ktorá vznikne medzi atómami k produkcii molekúl. Aj keď dnes vedci všeobecne súhlasia s tým, že elektróny sa točia okolo jadra, v priebehu histórie sa predpokladalo, že každý elektrón obieha okolo jadra atómu v samostatnej schránke.

Vedci dnes dospeli k záveru, že elektróny sa vznášajú nad konkrétnymi oblasťami atómu a netvoria obežné dráhy, ale valenčný obal sa stále používa na opis dostupnosti elektrónov.

Obrázok 1: atómy interagujúce medzi sebou navzájom chemickými väzbami.

Linus Pauling prispel k modernému porozumeniu chemického viazania napísaním knihy „The Nature of Chemical Bonding“, v ktorej zbieral nápady od Sir Isaaca Newtona, Étienne François Geoffroy, Edwarda Franklanda a najmä Gilberta N. Lewisa.

V ňom spájal fyziku kvantovej mechaniky s chemickou podstatou elektronických interakcií, ktoré sa vyskytujú pri vytváraní chemických väzieb.

Paulingova práca sa sústredila na zistenie, že skutočné iónové väzby a kovalentné väzby ležia v extrémoch väzbového spektra a že väčšina chemických väzieb je klasifikovaná medzi týmito extrémami.

Pauling ďalej vyvinul posuvnú stupnicu typu väzby riadenú elektronegativitou atómov zapojených do väzby.

Paulingove obrovské príspevky k nášmu modernému chápaniu chemického viazania viedli k jeho udeleniu Nobelovej ceny za výskum z roku 1954 za „výskum povahy chemického viazania a jeho aplikáciu pri objasňovaní štruktúry komplexných látok“.

Živé veci sa skladajú z atómov, ale vo väčšine prípadov tieto atómy neplávajú iba individuálne. Namiesto toho zvyčajne interagujú s inými atómami (alebo skupinami atómov).

Napríklad atómy môžu byť spojené silnými väzbami a usporiadané do molekúl alebo kryštálov. Alebo môžu vytvárať dočasné slabé väzby s inými atómami, ktoré sa s nimi zrážajú.

Silné väzby, ktoré viažu molekuly, aj slabé väzby, ktoré vytvárajú dočasné spojenia, sú nevyhnutné pre chémiu nášho tela a pre existenciu samotného života.

Atómy majú tendenciu sa organizovať čo najstabilnejšie, čo znamená, že majú tendenciu dokončovať alebo vyplňovať svoje najvzdialenejšie elektrónové dráhy.

Spojia sa s inými atómami, aby tak urobili. Sila, ktorá drží atómy spolu v zbierkach známych ako molekuly, je známa ako chemická väzba.

Druhy interatomických chemických väzieb

Kovová väzba

Kovová väzba je sila, ktorá drží atómy pohromade v čistej kovovej látke. Takáto pevná látka pozostáva z pevne zbalených atómov.

Vo väčšine prípadov sa vonkajšia elektrónová vrstva každého z atómov kovu prekrýva s veľkým počtom susedných atómov. V dôsledku toho sa valenčné elektróny neustále pohybujú z atómu na atóm a nie sú spojené so žiadnym špecifickým párom atómov.

Obrázok 2: zobrazenie kovovej väzby

Kovy majú niekoľko jedinečných vlastností, ako napríklad schopnosť viesť elektrinu, nízka ionizačná energia a nízka elektronegativita (takže elektróny ľahko vzdávajú, to znamená, že sú to katióny).

Ich fyzikálne vlastnosti zahŕňajú lesklý (lesklý) vzhľad a sú poddajné a tvárné. Kovy majú kryštalickú štruktúru. Kovy sú však tiež kujné a tvárné.

V roku 1900 Paul Drüde prišiel s teóriou elektrónového mora modelovaním kovov ako zmesi atómových jadier (atómových jadier = pozitívnych jadier + vnútorného elektrónového obalu) a valenčných elektrónov.

V tomto modeli sú valenčné elektróny voľné, delokalizované, mobilné a nie sú spojené so žiadnym konkrétnym atómom.

Iónová väzba

Iónové väzby majú elektrostatický charakter. Vyskytujú sa, keď sa prvok s pozitívnym nábojom spojí s negatívnym nábojom prostredníctvom coulombických interakcií.

Prvky s nízkou ionizačnou energiou majú tendenciu ľahko strácať elektróny, zatiaľ čo prvky s vysokou elektrinovou afinitou majú tendenciu ich získavať tak, že vytvárajú katióny a anióny, čo sú formy iónových väzieb.

Zlúčeniny vykazujúce iónové väzby tvoria iónové kryštály, v ktorých pozitívne a negatívne nabité ióny oscilujú blízko seba, ale nie vždy existuje priama 1-1 korelácia medzi pozitívnymi a negatívnymi iónmi.

Iónové väzby môžu byť typicky prerušené hydrogenáciou alebo pridaním vody k zlúčenine.

Látky držané pohromade iónovými väzbami (ako je chlorid sodný) sa zvyčajne môžu rozdeliť na skutočne nabité ióny, keď na ne pôsobí vonkajšia sila, napríklad keď sa rozpustí vo vode.

Ďalej, v tuhej forme nie sú jednotlivé atómy priťahované k jednotlivému susedovi, ale namiesto toho tvoria obrovské siete, ktoré sú priťahované k sebe elektrostatickými interakciami medzi jadrom každého atómu a susednými valenčnými elektrónmi.

Atraktívna sila medzi susednými atómami dáva iónovým pevným látkam mimoriadne usporiadanú štruktúru známu ako iónová mriežka, kde sa opačne nabité častice navzájom vyrovnávajú, aby vytvorili pevne viazanú tuhú štruktúru.

Obrázok 3: kryštál chloridu sodného

Kovalentná väzba

Kovalentná väzba nastáva, keď sú páry elektrónov zdieľané atómami. Atómy sa budú kovalentne viazať s inými atómami, aby získali väčšiu stabilitu, čo sa dosiahne vytvorením úplného obalu elektrónu.

Zdieľaním svojich najvzdialenejších (valenčných) elektrónov môžu atómy naplniť svoj vonkajší obal elektrónmi a získať stabilitu.

Obrázok 4: Lewisov diagram kovalentnej väzby molekuly dusíka

Aj keď sa hovorí, že atómy zdieľajú elektróny, keď vytvárajú kovalentné väzby, často nezdieľajú elektróny rovnako. Iba keď dva atómy toho istého prvku tvoria kovalentnú väzbu, zdieľané elektróny sa skutočne zdieľajú rovnomerne medzi atómami.

Keď atómy rôznych prvkov zdieľajú elektróny kovalentnou väzbou, elektrón sa pritiahne ďalej smerom k atómu s najvyššou elektronegativitou, čo vedie k polárnej kovalentnej väzbe.

V porovnaní s iónovými zlúčeninami majú kovalentné zlúčeniny obvykle nižšiu teplotu topenia a teplotu varu a majú menšiu tendenciu rozpúšťať sa vo vode.

Kovalentné zlúčeniny môžu byť v plynnom, kvapalnom alebo tuhom stave a nevedú elektrinu alebo teplo dobre.

Vodíkové väzby

Obrázok 5: vodíkové väzby medzi dvoma molekulami vody

Vodíkové väzby alebo vodíkové väzby sú slabé interakcie medzi atómom vodíka pripojeným k elektronegatívnemu prvku s iným elektronegatívnym prvkom.

Pri polárnej kovalentnej väzbe, ktorá obsahuje vodík (napríklad väzba OH v molekule vody), bude mať vodík mierny kladný náboj, pretože väzobné elektróny sú ťahané silnejšie smerom k druhému prvku.

Vďaka tomuto mierne kladnému náboju bude vodík priťahovaný k akýmkoľvek susedným záporným nábojom.

Odkazy na Van der Waals

Sú to relatívne slabé elektrické sily, ktoré navzájom priťahujú neutrálne molekuly v plynoch, skvapalnených a stuhnutých plynoch a takmer vo všetkých organických a pevných kvapalinách.

Sily sú pomenované pre holandského fyzika Johannesa Diderika van der Waalsa, ktorý v roku 1873 tieto intermolekulárne sily prvýkrát predpokladal vo vývoji teórie vysvetľujúcej vlastnosti skutočných plynov.

Van der Waalsove sily sú všeobecný pojem používaný na definovanie príťažlivosti intermolekulárnych síl medzi molekulami.

Existujú dve triedy Van der Waalsových síl: londýnske Rozptylové sily, ktoré sú slabými a silnejšími dipólmi a dipólmi.

Referencie

1. Anthony Capri, AD (2003). Chemické viazanie: povaha chemického viazania. Našiel sa z visionlearning visionlearning.com
2. Camy Fung, NM (2015, 11. augusta). Kovalentné väzby. Prevzaté z chem.libretexts chem.libretexts.org
3. Clark, J. (2017, 25. februára). Kovové lepenie. Prevzaté z chem.libretexts chem.libretexts.org
4. Encyclopædia Britannica. (2016, 4. apríla). Kovová väzba. Prevzaté z britannica britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica. (2016, 16. marca). Sily Van der Waalsa. Prevzaté z britannica britannica.com
6. Kathryn Rashe, LP (2017, 11. marca). Van der Waals Forces. Prevzaté z chem.libretexts chem.libretexts.org.
7. Khan, S. (SF). Chemické väzby. Prevzaté z khanacademy khanacademy.org.
8. Martinez, E. (2017, 24. apríla). Čo je atómová väzba? Prevzaté zo sciencing sciencing.com.
9. Wyzant, Inc. (SF). Bonds. Prevzaté z adresy wyzant.com.