LEGĂTURI INTERATOMICE: CARACTERISTICI ȘI TIPURI - CHIMIE - 2025

Legătura interatomică este legătura chimică care se formează între atomi pentru a produce molecule. Deși astăzi oamenii de știință sunt în general de acord că electronii nu se învârt în jurul nucleului, de-a lungul istoriei, s-a crezut că fiecare electron orbita în jurul nucleului unui atom într-o cochilie separată.

Astăzi, oamenii de știință au ajuns la concluzia că electronii plutesc pe anumite zone ale atomului și nu formează orbite, cu toate acestea coaja de valență este încă folosită pentru a descrie disponibilitatea electronilor.

Figura 1: atomii care interacționează între ei prin legături chimice.

Linus Pauling a contribuit la înțelegerea modernă a legăturilor chimice, scriind cartea „Natura legăturilor chimice” unde a colectat idei de la Sir Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland și în special Gilbert N. Lewis.

În ea, el a legat fizica mecanicii cuantice cu natura chimică a interacțiunilor electronice care apar atunci când se realizează legături chimice.

Lucrarea lui Pauling s-a concentrat pe stabilirea faptului că legăturile ionice adevărate și legăturile covalente se află la capetele spectrului de legături și că majoritatea legăturilor chimice sunt clasificate între acele extreme.

Pauling a dezvoltat în continuare o scară de alunecare de tip legătură guvernată de electronegativitatea atomilor implicați în legătură.

Contribuțiile imense ale lui Pauling la înțelegerea noastră modernă a lipiciilor chimice au dus la acordarea premiului Nobel din 1954 pentru „cercetarea naturii legăturilor chimice și aplicarea acesteia la elucidarea structurii substanțelor complexe”.

Lucrurile vii sunt formate din atomi, dar în cele mai multe cazuri, acei atomi nu plutesc doar individual. În schimb, ele interacționează în mod normal cu alți atomi (sau grupuri de atomi).

De exemplu, atomii pot fi conectați prin legături puternice și organizate în molecule sau cristale. Sau pot forma legături temporare și slabe cu alți atomi care se ciocnesc cu ei.

Atât legăturile puternice care leagă moleculele, cât și legăturile slabe care creează conexiuni temporare sunt esențiale pentru chimia corpurilor noastre și pentru existența vieții însăși.

Atomii tind să se organizeze în cele mai stabile tipare posibile, ceea ce înseamnă că au tendința de a-și completa sau umple orbitele electronice cele mai exterioare.

Se leagă de alți atomi pentru a face exact asta. Forța care ține atomii împreună în colecțiile cunoscute sub numele de molecule este cunoscută sub numele de legătură chimică.

Tipuri de legături chimice interatomice

Legătură metalică

Legatura metalica este forta care tine atomii impreuna intr-o substanta metalica pura. Un astfel de solid este format din atomi strâns ambalați.

În cele mai multe cazuri, învelișul de electroni cel mai extern al fiecăruia dintre atomii metalici se suprapune cu un număr mare de atomi vecini. În consecință, electronii de valență se mișcă continuu de la atom la atom și nu sunt asociați cu nicio pereche specifică de atomi.

Figura 2: ilustrarea unei legături metalice

Metalele au mai multe calități care sunt unice, cum ar fi capacitatea de a conduce energie electrică, energie de ionizare scăzută și electronegativitate scăzută (deci renunță ușor la electroni, adică sunt cationi).

Proprietățile lor fizice includ un aspect strălucitor (lucios) și sunt maleabile și ductile. Metalele au o structură cristalină. Cu toate acestea, metalele sunt, de asemenea, maleabile și ductile.

În anii 1900, Paul Drüde a dezvoltat teoria electronilor în mare prin modelarea metalelor ca un amestec de nuclei atomici (nuclei atomici = nuclei pozitivi + coajă de electroni interni) și electroni de valență.

În acest model, electronii de valență sunt liberi, delocați, mobili și nu sunt asociați cu niciun atom anume.

Legătură ionică

Legăturile ionice sunt de natură electrostatică. Ele apar atunci când un element cu sarcină pozitivă se unește cu una cu sarcină negativă prin interacțiuni coulombice.

Elementele cu energii de ionizare scăzute au tendința de a pierde cu ușurință electronii în timp ce elementele cu afinitate ridicată a electronilor au tendința de a le câștiga producând cationi și anioni, respectiv, care sunt cele care formează legături ionice.

Compușii care prezintă legături ionice formează cristale ionice în care ionii încărcați pozitiv și negativ oscilează aproape unul de celălalt, dar nu există întotdeauna o corelație directă 1-1 între ioni pozitivi și negativi.

Legăturile ionice pot fi de obicei rupte prin hidrogenare sau prin adăugarea de apă la un compus.

Substanțele ținute împreună de legături ionice (cum ar fi clorura de sodiu) se pot separa în mod obișnuit în ioni încărcați adevărați atunci când o forță externă acționează asupra lor, cum ar fi atunci când este dizolvată în apă.

Mai mult, sub formă solidă, atomii individuali nu sunt atrași de un vecin individual, ci formează în schimb rețele gigantice care sunt atrase unul de celălalt prin interacțiuni electrostatice între nucleul fiecărui atom și electronii de valență vecini.

Forța atractivă dintre atomii vecini conferă solidelor ionice o structură extrem de ordonată cunoscută sub numele de grilă ionică, în care particulele încărcate opus se aliniază între ele pentru a crea o structură rigidă strâns legată.

Figura 3: cristal de clorură de sodiu

Legătură covalentă

Legătura covalentă are loc atunci când perechi de electroni sunt împărțiți de atomi. Atomii se vor lega covalent cu alți atomi pentru a obține mai multă stabilitate, ceea ce este obținut prin formarea unei carcase electronice complete.

Împărtășind electronii (valența) lor externi, atomii își pot umple învelișul exterior cu electroni și obțin stabilitate.

Figura 4: Diagrama Lewis a legăturii covalente a moleculei de azot

Deși atomii se spune că împărtășesc electroni atunci când formează legături covalente, de multe ori nu împărtășesc electroni în mod egal. Doar atunci când doi atomi din același element formează o legătură covalentă, electronii partajați sunt de fapt împărțiți în mod egal între atomi.

Când atomii diferiți elemente împart electroni prin legături covalente, electronul va fi atras mai departe spre atom cu cea mai mare electronegativitate, rezultând o legătură covalentă polară.

În comparație cu compușii ionici, compușii covalenți au de obicei un punct de topire și fierbere mai scăzut și au o tendință mai mică de a se dizolva în apă.

Compușii covalenți pot fi în stare gazoasă, lichidă sau solidă și nu conduc electricitate sau căldură.

Legături de hidrogen

Figura 5: legături de hidrogen între două molecule de apă

Legăturile de hidrogen sau legăturile de hidrogen sunt interacțiuni slabe între un atom de hidrogen atașat la un element electronegativ cu un alt element electronegativ.

Într-o legătură covalentă polară care conține hidrogen (de exemplu, o legătură OH într-o moleculă de apă), hidrogenul va avea o ușoară încărcare pozitivă, deoarece electronii de legătură sunt atrași mai puternic spre celălalt element.

Datorită acestei ușoare încărcări pozitive, hidrogenul va fi atras de orice sarcini negative vecine.

Link-uri către Van der Waals

Sunt forțe electrice relativ slabe care atrag molecule neutre unele de altele în gaze, în gaze lichefiate și solidificate și în aproape toate lichidele organice și solide.

Forțele sunt numite pentru fizicianul olandez Johannes Diderik van der Waals, care în 1873 a postulat pentru prima dată aceste forțe intermoleculare în elaborarea unei teorii care să explice proprietățile gazelor reale.

Forțele Van der Waals este un termen general utilizat pentru a defini atracția forțelor intermoleculare între molecule.

Există două clase de forțe Van der Waals: Forțele de Scattering din Londra care sunt forțe dipole-dipole mai slabe și mai puternice.

Referințe

1. Anthony Capri, AD (2003). Lipirea chimică: natura legăturii chimice. Preluat de la visionlearning visionlearning.com
2. Camy Fung, NM (2015, 11 august). Legaturi covalente. Preluat din chem.libretexts chem.libretexts.org
3. Clark, J. (2017, 25 februarie). Lipire metalică. Preluat din chem.libretexts chem.libretexts.org
4. Encyclopædia Britannica. (2016, 4 aprilie). Legătură metalică. Luat de la britannica britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica. (2016, 16 martie). Forțele Van der Waals Luat de la britannica britannica.com
6. Kathryn Rashe, LP (2017, 11 martie). Forțele Van der Waals Preluat din chem.libretexts chem.libretexts.org.
7. Khan, S. (SF). Legături chimice. Luat de la khanacademy khanacademy.org.
8. Martinez, E. (2017, 24 aprilie). Ce este Atomic Bonding? Preluat din știința științifică.com.
9. Wyzant, Inc. (SF). Obligațiuni. Luat de la wyzant wyzant.com.