Wiazania_chemiczne

Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie
w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie
i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania
w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.
SPOSOBY ŁĄCZENIA SIĘ
ATOMÓW W CZĄSTECZKI
Krystyna Sitko
Cząsteczka wody
H
H
Cząsteczka wodoru
O
H
H
PODZIAŁ CZĄSTECZEK
Homoatomowe
Heteroatomowe
Cząsteczkę tworzą atomy
tego samego pierwiastka
np., H2 , O2 ,N 2 ,Cl 2
Cząsteczkę tworzą atomy
różnych pierwiastków
np. H2O, CO, HCl, CH4
H
H
H
Cząsteczka H2
H
C
H
H
Cząsteczka CH4
1e
+1
+1
H
H H
+1
SPOSOBY PRZEDSTAWIANIA WIĄZANIA KOWALENCYJNEGO (ATOMOWEGO)
Wzór
sumaryczny
cząsteczki
wodoru
H2
H H
Każdy atom wodoru ma po 1
elektronie walencyjnym. Zaznacza
się go kropkami przy symbolu
pierwiastka chemicznego
Symbol
pierwiastka
chemicznego
Liczba atomów
w cząsteczce
H H
Wzór elektronowy
dwuatomowej
cząsteczki wodoru
Wzór kreskowy
czyli
strukturalny
Atom chloru ma 7elektronów walencyjnych (na ostatniej powłoce). Do
konfiguracji elektronowej najbliższego gazu szlachetnego –argonu, brakuje mu 1
elektronu. Atomy Cl po zbliżeniu do siebie tworzą jedną wspólna parę
elektronową i wtedy każdy z atomów chloru ma 8 elektronów walencyjnych powstaje oktet.
+6
7e
10e
10e
+17
+17
:¨ . . ¨:
¨
+6
¨
¨ :
¨ ..Cl
:Cl
¨
¨
10e
2e
+17
Jeżeli utworzenie jednej wiążącej pary elektronowej nie wystarcza do
utworzenia oktetu, atom może wykorzystać dwa lub trzy elektrony tworząc
wiązania podwójne lub potrójne.
Przykładem jest cząsteczka tlenu w której dwie pary elektronowe utworzyły
wiązanie podwójne.
Wiązanie w cząsteczce tlenu można przedstawić schematem
6e
2e
+8
+4
+4
2e
+8
2e
4e
+8
Wiązanie kowalencyjne
(atomowe) spolaryzowane
Tutaj też tworzą się
wspólne pary
elektronowe. Cechą
charakterystyczną tego
wiązania jest przesunięcie
pary elektronowej
wiążącej atomy w
kierunku atomu
pierwiastka, który
w jądrze atomu ma więcej
protonów. Jednym z
przykładów tego wiązania
może być połączenie
chloru i wodoru w
cząsteczce chlorowodoru.
Wiązanie atomowe spolaryzowane
powstaje wówczas, gdy łączą się ze sobą
atomy pierwiastków różniących się
rozmiarami i ilością powłok, lecz nie tak
znacznie jak w przypadku tworzenia
wiązania jonowego.
6e
10e
2e
+17
Cl
Cząsteczka
chlorowodoru
Cząsteczka amoniaku
liczba atomów wodoru w cząsteczce
brak liczby oznacza 1 atom
azotu w cząsteczce
Atom azotu znajduje się w grupie 15 i ma 5 elektronów walencyjnych. Wodór (1
grupa) ma 1 elektron walencyjny. Do uzyskania trwałej konfiguracji elektronowej
(oktetu) atom azotu potrzebuje 3 elektronów. Atomy wodoru potrzebują po 1
elektronie. Tworzą się trzy wspólne pary elektronowe.
H
H
H
N
N
H
Wzór
elektronowy
H Wzór
strukturalny
H
Wiązanie jonowe
W tworzeniu wiązań chemicznych znaczącą rolę odgrywają elektrony
walencyjne . Elektrony walencyjne mogą być łatwo usunięte jak i w
niektórych przypadkach uzupełnione o nowe elektrony. Powstają wtedy jony.
Wiązanie jonowe powstaje wtedy, kiedy mamy do czynienia z atomem donorem i atomem - akceptorem elektronów. Przyjmując i oddając elektrony
atomy osiągają strukturę najbliższego gazu szlachetnego.
Donor - atom dostarczający elektronów
Akceptor – atom przyjmujący elektrony
Dobrymi donorami elektronów są pierwiastki 1 i 2 grupy układu okresowego
(metale). Elektrony powłok walencyjnych tych pierwiastków są słabo związane z
atomami i można je łatwo od nich oderwać. Doskonałymi akceptorami są
pierwiastki 17 grupy układu okresowego (fluorowce).
1e
M
8e
2e
L
K +11
e +
+1
8e
2e
L
K +11
Atom sodu Na oddaje 1 elektron i staje się kationem Na +
Przyjmowanie i oddawanie elektronów zmienia ładunek atomów. Przed
oddaniem lub przyjęciem elektronów każdy atom jest elektrycznie obojętny.
Kiedy zostaną usunięte elektrony walencyjne, ładunek pozostałych elektronów
nie równoważy już dodatniego ładunku jądra. Ponieważ elektron ma
jednostkowy ładunek ujemny, wynikiem usunięcia jednego elektronu z
obojętnego atomu jest powstanie kationu o jednostkowym ładunku dodatnim.
Na przykład kation sodu Na+ to atom sodu, który utracił jeden elektron, ma więc
jeden ładunek dodatni. Każdy elektron utracony przez atom zwiększa
sumaryczny ładunek dodatni atomu o jednostkę.
Na przykład, gdy atom magnezu
traci dwa elektrony, staje się
podwójnie naładowanym jonem
magnezu (kationem)
2e
8e
M
2e
L
K +12
2e
Obojętny atom magnezu, liczbę protonów w jądrze
(12p) równoważy liczba elektronów krążących wokół
jądra (12e)
+2
8e
2e
L
K +12
Mg2+
Atomy pierwiastków 17 grupy ( niemetale) łatwo pobierają elektrony. Nadmiar
elektronów w stosunku do ładunku jądra sprawia, że stają się one anionami, czyli jonami
o ładunku ujemnym.
-1
7e
M
8e
2e
L
K +17
Atom chloru Cl
8e
M
+e
8e
2e
L
K +17
17 protonów
(17+)w jądrze
18 elektronów
(18 -) krążących
wokół jądra
Jon chloru - anion Cl-
Przyjmowanie i oddawanie elektronów zmienia ładunek atomów. Przed
przyjęciem elektronu atom chloru jest elektrycznie obojętny. Gdy atom
chloru przyłącza elektron, staje się ujemnie naładowanym jonem
chlorkowym - Cl-.
Atom tlenu przyłączając dwa elektrony, staje się podwójnie naładowanym
jonem tlenkowym - O2-.
Wiązanie jonowe powstaje w wyniku
przeniesienia elektronów walencyjnych od
atomu jednego pierwiastka do atomu drugiego.
Powstają wówczas jony- kationy i aniony, które
przyciągając się tworzą wiązania.
Na+
8e
2e
L
K +11
8e
8e
M
2e
L
K +17
Siły elektrostatycznego
przyciągania pomiędzy
jonami Na+ i Cl-.
Na+
Cl-
Rys.1
Struktura kryształu NaCl.
ClJeżeli obok siebie pojawi się
wielka ilość jonów dodatnich
i ujemnych to siły
elektrostatyczne zaczną działać
w każdym kierunku. Jony
dodatnie i ujemne zbliżają się
do siebie tworząc
uporządkowaną sieć. W takiej
sieci jony dodatnie i ujemne
rozmieszczone są na przemian
w przestrzeni (rys. 1).
JONOWE
KOWALENCYJNE
(ATOMOWE)
M+ B-
NIESPOLARYZOWANE
SPOLARYZOWANE
A:A
A :B
Nowe pojęcia
Wiązanie kowalencyjne (atomowe) – wiązanie polegające na łączeniu się
atomów za pomocą wspólnych par elektronowych
Wiązanie jonowe – wiązanie polegające na łączeniu się kationów i anionów
powstałych z atomów.
Jon – cząstka posiadająca dodatni lub ujemny ładunek elektryczny
Kation – jon dodatni.
Anion – jon ujemny.
Cząsteczka związku chemicznego (heteroatomowa)- cząsteczka utworzona
przez atomy różnych pierwiastków
np., HCl , H2O, N H3
Cząsteczka pierwiastka (homoatomowa)- cząsteczka tworzona przez atomy
tego samego pierwiastka
np., H2 , O2 ,N2