Interatomære lenker: Egenskaper og typer

Det interatomiske bindingen er den kjemiske bindingen som dannes mellom atomene for å produsere molekylene.

Selv om forskere i dag er enige om at elektroner ikke dreier seg rundt kjernen, ble det antatt at hver elektron drepte rundt et atoms kjerne i et separat lag.

I dag har forskere konkludert med at elektroner svinger over bestemte områder av atomet og ikke danner baner, men valensskallet brukes fortsatt til å beskrive tilgjengeligheten av elektroner.

Linus Pauling bidro til den moderne forståelsen av kjemisk binding ved å skrive boken "Den kjemiske båndets natur" der han samlet ideer fra Sir Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland og spesielt Gilbert N. Lewis.

I den sammenkalte han kvikkemekanikkens fysikk med den kjemiske naturen til de elektroniske interaksjonene som oppstår når kjemiske bindinger blir laget.

Paulings arbeid fokuserte på å fastslå at ekte ioniske bindinger og kovalente bindinger befinner seg i enden av et bindingsspekter, og at de fleste kjemiske bindinger er klassifisert mellom disse ekstremer.

Pauling utviklet også en mobil skala av type obligasjon styrt av elektronegativiteten av atomene involvert i bindingen.

Paulings enorme bidrag til vår moderne forståelse av kjemisk binding førte til at han ble tildelt 1954 Nobelprisen for "undersøkelsen av karakteren av kjemisk binding og dens anvendelse til å tydeliggjøre strukturen av komplekse stoffer".

Levende vesener består av atomer, men i de fleste tilfeller flytter de ikke bare atomer. I stedet virker de vanligvis med andre atomer (eller atomergrupper).

Atomer kan for eksempel være forbundet med sterke bindinger og organisert i molekyler eller krystaller. Eller de kan danne midlertidige, svake bindinger med andre atomer som kolliderer med dem.

Både de sterke bindingene som binder molekylene og de svake bindingene som skaper midlertidige tilkoblinger er avgjørende for kroppens kropp og for selve livet.

Atomer har en tendens til å organisere seg inn i de mest stabile mønstrene som mulig, noe som betyr at de har en tendens til å fylle ut eller fylle sine ytre elektronbaner.

De går sammen med andre atomer for å gjøre nettopp det. Kraften som holder atomer sammen i samlinger som kalles molekyler, er kjent som et kjemisk bindemiddel.

Typer av interatomiske kjemiske bindinger

Metallisk kobling

Metallbinding er den kraften som holder atomer sammen i en ren metallisk substans. Et slikt faststoff består av tett pakket atomer.

I de fleste tilfeller overlapper det ytre elektronlaget av hver av metallatomene seg med et stort antall nabobilder.

Som følge av dette beveger valenselektroner kontinuerlig fra ett atom til et annet og er ikke forbundet med noen spesifikke atomer (Encyclopædia Britannica, 2016).

Metaller har flere egenskaper som er unike, som evnen til å lede elektrisitet, lav ioniseringsenergi og lav elektronegativitet (slik at de lett gir opp elektroner, det vil si at de er kationer).

Dens fysiske egenskaper inkluderer et skinnende (lyst) utseende, og er formbar og duktil. Metallene har en krystallinsk struktur. Metaller er imidlertid også formbar og duktil.

På 1900-tallet kom Paul Drüde fram med elektronteorien om elektroner ved å modellere metaller som en blanding av atomkjerner (atomkjerner = positive kjerne + indre lag av elektroner) og valenselektroner.

I denne modellen er valenselektroner gratis, delokalisert, mobil og ikke forbundet med et bestemt atom (Clark, 2017).

Ionisk binding

Joniske bindinger er elektrostatiske i naturen. De oppstår når et element med positiv ladning forbinder en negativt ladet på grunn av coulombiske interaksjoner.

Elementer med lave ioniseringsenergier har en tendens til å miste elektroner enkelt, mens elementer med høy elektronisk affinitet har en tendens til å få elektroner ved å produsere kationer og anioner henholdsvis, som er det som danner de ioniske bindingene.

Forbindelser som viser ioniske bindinger danner ioniske krystaller hvor ioner av positive og negative ladninger oscillerer nær hverandre, men det er ikke alltid en direkte 1-1 korrelasjon mellom positive og negative ioner.

Joniske bindinger kan typisk brytes ved hydrogenering, eller tilsetning av vann til en forbindelse (Wyzant, Inc., SF).

Stoffer som holdes sammen av ioniske bindinger (som natriumklorid), kan vanligvis skilles i ekte ladede ioner når en ekstern kraft virker på dem, som når de oppløses i vann.

I tillegg, i fast form, blir de enkelte atomer ikke tiltrukket av en enkelt nabo, men danner gigantiske nettverk som tiltrekkes av de elektrostatiske samspillene mellom atomkjernen til hvert atom og de nærliggende valenselektronene.

Tiltrengningskraften mellom de nærliggende atomer gir ioniske faste stoffer en ekstremt bestilt struktur kjent som et ionisk rutenett, hvor partiklene med motsatt ladning retter seg mot hverandre for å skape en stiv tett bundet struktur (Anthony Capri, 2003).

Kovalent binding

Den kovalente binding oppstår når parene av elektroner deles av atomene. Atomer vil bli kovalent bundet med andre atomer for å oppnå mer stabilitet, som er oppnådd ved å danne et komplett elektronskall.

Ved å dele sine mest eksterne (valens) elektroner, kan atomer fylle sitt ytre lag av elektroner og få stabilitet.

Selv om det sies at atomer deler elektroner når de danner kovalente bindinger, deler de ikke normalt elektroner likt. Først når to atomer av det samme elementet danner en kovalent binding, deles de delte elektronene faktisk like mellom atomene.

Når atomene av forskjellige elementer deler elektroner gjennom det kovalente bindingen, vil elektronen bli trukket mer mot atomet med større elektronegativitet som resulterer i en polar kovalent binding.

Sammenlignet med ioniske forbindelser har kovalente forbindelser vanligvis et lavere smeltepunkt og kokepunkt og har mindre tendens til å oppløse i vann.

Kovalente forbindelser kan være i en gass-, flytende eller fast tilstand og ikke føre strøm eller varme godt (Camy Fung, 2015).

Hydrogenbroer

Hydrogenbindinger eller hydrogenbindinger er svake vekselvirkninger mellom et hydrogenatom festet til et elektronegativt element med et annet elektronegativt element.

I en polar kovalent binding som inneholder hydrogen (for eksempel en OH-binding i et vannmolekyl) vil hydrogenet ha en liten positiv ladning fordi bindingselektronene trekkes sterkere mot det andre elementet.

På grunn av denne lille positive ladningen vil hydrogen bli tiltrukket av en nærliggende negativ ladning (Khan, SF).

Links of Van der Waals

De er relativt svake elektriske krefter som tiltrekker nøytrale molekyler til hverandre i gasser, i flytende og størkne gasser og i nesten alle organiske og faste væsker.

Kraftene er oppkalt etter den hollandske fysikeren Johannes Diderik van der Waals, som i 1873 først postulerte disse intermolekylære kreftene i utviklingen av en teori for å forklare egenskapene til ekte gasser (Encyclopædia Britannica, 2016).

Van der Waals styrker er et generelt begrep som brukes til å definere tiltrengningen av intermolekylære krefter mellom molekyler.

Det er to typer Van der Waals styrker: London Dispersion styrker som er svake og sterkere dipol-dipol styrker (Kathryn Rashe, 2017).