واکنش شیمیایی اتمها
واکنش شیمیایی اتمها بطور عمده‌ای وابسته به اثراتمتقابل میان الکترونهای آن می‌باشد. خصوصا الکترون‌هایی که در خارجی‌ترین لایهاتمی قرار دارند، به نامالکترون‌های ظرفیتی، بیشترین اثر را در واکنش‌هایشیمیایی نشان می‌دهند. الکترونهای مرکزی (یعنی آنهایی که در لایه خارجی نیستند( نیز موثر می‌باشند، ولی بعلت وجود بار مثبت هسته اتمی ، نقش ثانوی دارند.
پیوند میان اتمها
اتمها تمایل زیادی به تکمیل لایه الکترونی خارجی خود و (یا تخلیه کامل آن) دارند. لایه خارجی هیدروژن وهلیم جای دو الکترون ودر همه اتمهای دیگر طرفیت هشت الکترون را دارند. این عمل با استفاده مشترک ازالکترونهای اتمهای مجاور و یا با جدا کردن کامل الکترونها از اتمهای دیگر فراهممی‌شود. هنگامیکه الکترونها در مشارکت اتمها قرار می گیرند، یکپیوندکووالانسی میان دو اتم تشکیل می‌گردد. پیوندهای کووالانسی قویترین نوع پیوندهایاتمی می‌باشند.
یون
هنگامیکه بوسیله اتم ، یک یا چند الکترون از یک اتم دیگر جدا می‌گردد،یون‌ها ایجاد میشوند. یون‌ها اتم‌هایی هستند که بعلت عدم تساوی تعداد پروتو ن‌ها والکترون‌ها ، دارایبارالکتریکی ویژه میشوند. یون‌هایی که الکترونها را برمی‌دارند،آنیون (anion)نامیده شده و بار منفی دارند. اتمی که الکترونها را از دستمی‌دهدکاتیون (cation)نامیده شده و بار مثبت دارد.
پیوند یونی
کاتیون‌هاوآنیون‌ها بعلتنیروی کولمبیک (coulombic) میان بارهای مثبت و منفی ، یکدیگر را جذبمی‌نمایند. این جذبپیوندیونی نامیده میشود و از پیوند کووالانسی ضعیفتر است.
مرز مابین انواع پیوندها
همانطور که بیان گردید، پیوند کوالانسی در حالتیایجاد میشود که در آن الکترونها بطور یکسان میان اتمها به اشتراک گذارده میشوند،درحالیکه پیوند یونی در حالی ایجاد می‌گردد که الکترونها کاملا در انحصار آنیونقرار می‌گیرند. بجز در موارد محدودی از حالتهای خیلی نادر ، هیچکدام از اینتوصیف‌ها کاملا دقیق نیست. در بیشتر موارد پیوندهای کووالانسی ، الکترونها بطورنامساوی به اشتراک گذارده میشوند، بطوریکه زمان بیشتری را صرف گردش بدور اتمهای بابار الکتریکی منفی‌تر می‌کنند که منجر به ایجاد پیوند کووالانسی با بعضی از خواصیونی می‌گردد.
بطور مشابهی ، در پیوندهای یونی ، الکترونها اغلب در مقاطعکوچکی از زمان بدور اتم با بار الکتریکی مثبت‌تر می‌چرخند که باعث ایجاد بعضی ازخواص کووالانسی در پیوند یونی می‌گردد.
اتمهای گازهای بی‌اثر میل ندارند باعنصرهای دیگر پیوندتشکیل دهند یا با اتمهای دیگری از نوع خود به یکدیگر بپیوندند، ولی عنصرهای دیگر بهجز گازهای بی‌اثر نمی‌توانند به تنهایی و بدون پیوستن به اتمهای عنصرهای دیگر یااتمهای دیگری از نوع خود به بقای خود ادامه دهند و حتما باید با اتم یا اتمهای دیگرپیوند تشکیل دهند. به هم پیوستن دو اتم را معمولا تشکیل پیوند می‌گویند.
پیوند شیمیایی در هیدروژن
وقتی دو اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک میشوند،اوربیتالهایاتمی آنها به یکاوربیتالمولکولی تبدیل میشود. در اوربیتال مولکولی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دوهسته قرار دارد. درحالی که در اوربیتال اتمی ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه یک هسته است.
چوننیروی جاذبه هسته‌ها در فضای بین دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است، در نتیجه تراکمابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر خواهد بود.
انرژی پیوند
انرژیپیوند، عبارت است از مقدار انرژی آزاد شده به هنگام تشکیل پیوند بین یکمول اتمهای گازی شکل یک عنصربا یک مول اتمهای گازی شکل همان عنصر یا عنصر دیگر.
انواع پیوند شیمیایی
پیوند کووالانسی
در مولکول هیدروژن ، اتمها ، الکترون به اشتراک می‌گذارندو با استفاده ازمدل بور، الکترونهای مشترک بر روی مدارخارجی هر دو اتم گردش می‌کنند. به بیان دیگر ، ابر الکترونی تحت تاثیر جاذبه دوهسته قرار دارد و تراکم ابر الکترونی در فاصله دو هسته از جاهای دیگر بیشتر است. چنین پیوندیپیوندکووالانسی نامیده میشود.
پیوند کووالانسی بین دو اتم هیدروژن ازهمپوشانی اوربیتال s بوجود می‌آید و مولکول حاصل بیضوی است که هسته‌های دو اتم دردو کانون آن قرار دارند و تراکم ابر الکترونی در بین دو هسته زیاد و در اطرافهسته‌ها کمتر است. در نتیجه تشکیل پیوند ، اوربیتالهای اتمی به اوربیتال مولکولیتبدیل میشوند. اوربیتالهای مولکولی حاصل از تشکیل پیوند میان دو اتم هیدروژن بیضویاست که تراکم ابر الکترونی بر روی خط واصل بین هسته‌های آن از جاهای دیگر بیشتراست. این شکل اوربیتال مولکولیاوربیتال مولکولی سیگمایاپیوندسیگمانامیده میشود.
در نوع دیگر از اوربیتالهای مولکولی ، نه تنها سطحانرژی پائین نمی‌آید و انرژی آزاد نمی‌شود، بلکه سطح انرژی از اتمهای اولیه نیزبالاتر است، این اوربیتال را نمی‌تواناوربیتالپیوندی نامید، بلکه یکاوربیتالیضد پیوندی است و بصورتنشان دادهمی‌شود.
هرچه در یک مولکول ، تعداد اوربیتالهای پیوندی اشغال شده بیشترباشد، مولکول پایدارتر است، ولی هر گاه تعداد اوربیتالهای پیوندی و ضد پیوندی برابرباشد، دو اتم از یکدیگر جدا می‌مانند و بین آنها پیوندی تشکیل نمی‌شود. تعداد پیوندمیان دو اتم برابر نصف تعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای پیوندی منهای نصفتعداد الکترونهای موجود در اوربیتالهای ضد پیوندی است.
- پیوند اکسیژن با هیدروژن :
اکسیژن ، دو اوربیتال تک الکترونیدارد. هر گاه یک اتم اکسیژن و یک اتم هیدروژن به یکدیگر نزدیک شوند، امکان جاذبه بردافعه وجود دارد و در این صورت پیوند تشکیل میشود. در این مجموعه ، هیدروژن بهآرایش گاز بی‌اثرهلیم رسیده است، ولیاکسیژن در خارجی‌ترین سطح انرژی خود دارای هفت الکترون شده و هنوز به آرایش گازبی‌اثر نرسیده است.
پیوند کووالانسی
یکجفتالکترون مشترک بین دو هسته یک پیوند کووالانسی تشکیلمی‌دهند.
اطلاعات اولیه
میلیون‌هامادهمرکب شناخته شده فقط ازغیرفلزات ترکیب یافته‌اند. این مواد مرکب فقط شامل عناصری هستند که در هراتم 4 ، 5 ، 6 یا 7الکترون والانسدارند. بنابراین الکترون‌هایوالانس اتمهای غیر فلزی ، آنقدر زیاد است که اتمها نمی‌توانند با از دست دادنآنها ساختار یکگاز نجیبرا به دست آورند. معمولا غیر فلزاتباجفتکردن الکترونها پیوند ایجاد می‌کنند و در این فرآیند به ساختار یک گاز نجیبمی‌رسند.
استحکام پیوند کووالانسی
آنچه اتمهای یکملکولرا به هم نگه می‌دارد، پیوندکووالانسی است، در تشکیل پیوند کووالانسی الکترونها ، به جای آنکه از اتمی به اتمدیگر منتقل شوند، میان دو اتم به اشتراک گذاشته میشوند. استحکام پیوند کووالانسیناشی از جاذبه متقابل دوهسته مثبت وابر منفی الکترونهای پیوندیاست. یا بهعبارت دیگر مربوط به آن است که هر دو هسته الکترونهای مشترکی را جذب می‌کنند.
نحوه تشکیلاوربیتالمولکولی
دو اوربیتال به نحویهمپوشانیمی‌کنند کهابرهای الکترونی، در ناحیه بین دو هسته ،یکدیگر را تقویت می‌کنند و احتمال یافتنالکترون در این ناحیه افزایش می‌یابد طبقاصلطرد پاولی دو الکترون این پیوند باید اسپین مخالف داشته باشند. در نتیجه تشکیلپیونداوربیتال‌هایاتمی به اوربیتال مولکولی تبدیل میشود.
انواع پیوند کووالانسی
پیوند یگانه کووالانسی
متشکل از یک جفت الکترون (دارایاسپین مخالف) است که اوربیتالی از هر دو اتم پیوند شده را اشغال می‌کند. ساده‌ترین نمونهاشتراک در مولکولهای دو اتمی گازهایی از قبیلF2،H2وCl2دیده میشود. اتمهیدروژن فقط یکالکترون دارد هرگاه دو اتم هیدروژن تک الکترونهای خود را به اشتراک بگذارند، یک جفتالکترون حاصل میشود.
اینجفتالکترون پیوندی متعلق به کلمولکول هیدروژناست و بهآرایشالکترونی پایدار گاز نجیبهلیم می‌رسد. هرالکترونهالوژن، هفت الکترون والانس دارد. با تشکیلیک پیوند کووالانسی بین دو تا از این اتمها ، هر اتم به آرایش الکترونی هشت تایی ،که ویژه گازهای نجیب است، می‌رسد.
پیوند چند گانه
بین دو اتم ، ممکن است بیش از یک پیوند کووالانسی تشکیلشود در این موارد گفته میشود که اتمها با پیوند چند گانه به هم متصل‌اند. دو جفتالکترون مشترک را پیوند دو گانه و سه جفت الکترون مشترک را پیوند سه گانه می‌نامند. اغلب می‌توان تعداد پیوندهای جفت الکترونی را که یک اتم در یکمولکول بوجود می‌آورد از تعداد الکترونهای مورد نیاز برای پر شدن پوسته والانس آن اتم ،پیش‌بینی کرد.
چون برایفلزاتشماره گروه در جدول با تعدادالکترون‌های والانس برابر است، می‌توان پیش بینی کرد که عناصر گروهVIIAمثل Cl (با هفت الکترون والانس) ، برای رسیدن به هشت تای پایدار ، یک پیوند کووالانسی ،عناصر گروهVIAمثل O و S (با شش الکترون والانس) دو پیوند کووالانسی ،عناصرVAمثل N و P (با پنج الکترون والانس) سه پیوند کووالانسی و عناصرگروهIVAمثل C (با چهار الکترون والانس) چهار پیوند کووالانسی به وجودخواهند آورد.
نماد ساختار مولکول
در ساختار اول ،جفت الکترونمشترک با دو نقطه و ساختار دومبا یک خط کوتاه نشان داده شده است.
مانند :
مقدمه اي از علم شيمي
پاسخ با نقل قول
علاقه مندی ها (بوک مارک ها)