Kodėl atomai sukuria chemines jungtis?

Stabilumo ir neutralaus elektros krūvio skirtumas

GIPhotoStock / Getty Images

Atomai sudaro cheminius ryšius, kad jų išoriniai elektronų apvalkalai būtų stabilesni. Cheminio ryšio tipas maksimaliai padidina jį sudarančių atomų stabilumą. Joninė jungtis, kai vienas atomas iš esmės dovanoja elektroną kitam, susidaro, kai vienas atomas tampa stabilus, prarasdamas išorinius elektronus, o kiti atomai tampa stabilūs (dažniausiai užpildydami jo valentinį apvalkalą), gaudami elektronus. Kovalentiniai ryšiai susidaro dalijantis atomais užtikrina didžiausią stabilumą. Be joninių ir kovalentinių cheminių ryšių, taip pat yra ir kitų tipų jungčių.

Obligacijos ir valentiniai elektronai

Pačiame pirmame elektronų apvalkale telpa tik du elektronai. Vandenilio atomas (atominis numeris 1) turi vieną protoną ir vieną elektroną, todėl jis gali lengvai dalytis savo elektronu su kito atomo išoriniu apvalkalu. Helio atomas (atominis numeris 2) turi du protonus ir du elektronus. Du elektronai užbaigia išorinį elektronų apvalkalą (vienintelį elektronų apvalkalą, kurį jis turi), be to, tokiu būdu atomas yra elektriškai neutralus. Dėl to helis tampa stabilus ir mažai tikėtina, kad sudarys cheminę jungtį.

Seniau nei vandenilis ir helis, lengviausia naudoti okteto taisyklė numatyti, ar du atomai sudarys ryšius ir kiek ryšių jie sudarys. Daugumai atomų reikia aštuonių elektronų, kad užbaigtų jų išorinį apvalkalą. Taigi, atomas, turintis du išorinius elektronus, dažnai sudarys cheminį ryšį su atomu, kuriam trūksta dviejų elektronų, kad jis būtų „visiškas“.

Pavyzdžiui, natrio atomo išoriniame apvalkale yra vienas elektronas. Priešingai, chloro atomas yra trumpas vienas elektronas, kad užpildytų jo išorinį apvalkalą. Natris lengvai atiduoda savo išorinį elektroną (sudarydamas Na⁺jonų, nes tada jis turi vienu protonu daugiau nei turi elektronų), o chloras lengvai priima paaukotą elektroną (sudarydamas Cl^-jonų, nes chloras yra stabilus, kai turi vienu elektronu daugiau nei protonų). Natris ir chloras sudaro jonines medžiagas obligacija vienas su kitu, kad susidarytų valgomoji druska (natrio chloridas).

Pastaba apie elektros įkrovimą

Galite būti sumišę dėl to, ar atomo stabilumas yra susijęs su jo elektriniu krūviu. Atomas, kuris įgyja arba praranda elektroną, kad susidarytų jonas, yra stabilesnis nei neutralus atomas, jei jonas, sudarydamas joną, gauna pilną elektronų apvalkalą.

Kadangi priešingai įkrauti jonai traukia vienas kitą, šie atomai lengvai sudarys cheminius ryšius vienas su kitu.

Kodėl atomai sudaro ryšius?

Galite naudoti Periodinė elementų lentelė padaryti keletą prognozių, ar atomai sudarys ryšius ir kokio tipo ryšius jie gali sudaryti vienas su kitu. Dešinėje periodinės lentelės pusėje yra elementų grupė, vadinama tauriųjų dujų . Šių elementų atomai (pvz., helis, kriptonas, neonas) turi pilnus išorinius elektronų apvalkalus. Šie atomai yra stabilūs ir labai retai užmezga ryšius su kitais atomais.

Vienas geriausių būdų nuspėti, ar atomai susijungs vienas su kitu ir kokio tipo ryšius jie sudarys, yra palyginti atomų elektronegatyvumo reikšmes. Elektronegatyvumas yra atomo pritraukimo prie elektronų, esančių cheminėje jungtyje, matas.

Didelis skirtumas tarp elektronegatyvumo verčių tarp atomų rodo, kad vieną atomą traukia elektronai, o kitas gali priimti elektronus. Šie atomai paprastai sudaro joninius ryšius vienas su kitu. Šio tipo ryšys susidaro tarp metalo atomo ir nemetalinio atomo.

Jei elektronegatyvumo vertės tarp dviejų atomų yra palyginamos, jie vis tiek gali sudaryti cheminius ryšius, kad padidintų jų stabilumą. valentinis elektronas apvalkalas. Šie atomai dažniausiai sudaro kovalentinius ryšius.

Galite ieškoti kiekvieno atomo elektronegatyvumo verčių, kad jas palygintumėte ir nuspręstumėte, ar atomas sudarys ryšį, ar ne. Elektronegatyvumas yra periodinės lentelės tendencija, todėl galite daryti bendras prognozes neieškodami konkrečių verčių. Elektronegatyvumas didėja judant iš kairės į dešinę per periodinę lentelę (išskyrus tauriąsias dujas). Jis mažėja, kai slenkate žemyn lentelės stulpeliu arba grupe. Atomai kairėje lentelės pusėje lengvai sudaro joninius ryšius su atomais dešinėje (vėlgi, išskyrus tauriąsias dujas). Atomai stalo viduryje dažnai sudaro metalinius arba kovalentinius ryšius vienas su kitu.