Prečo atómy vytvárajú chemické väzby?

Rozdiel medzi stabilitou a neutrálnym elektrickým nábojom

GIPhotoStock/Getty Images

Atómy vytvárajú chemické väzby, aby boli ich vonkajšie elektrónové obaly stabilnejšie. Typ chemickej väzby maximalizuje stabilitu atómov, ktoré ju tvoria. Iónová väzba, kde jeden atóm v podstate daruje elektrón druhému, vzniká, keď sa jeden atóm stane stabilným stratou vonkajších elektrónov a ostatné atómy sa stanú stabilnými (zvyčajne vyplnením valenčného obalu) získaním elektrónov. Kovalentné väzby sa tvoria, keď zdieľanie atómov vedie k najvyššej stabilite. Okrem iónových a kovalentných chemických väzieb existujú aj iné typy väzieb.

Väzby a valenčné elektróny

Úplne prvý elektrónový obal obsahuje iba dva elektróny. Atóm vodíka (atómové číslo 1) má jeden protón a osamelý elektrón, takže môže ľahko zdieľať svoj elektrón s vonkajším obalom iného atómu. Atóm hélia (atómové číslo 2) má dva protóny a dva elektróny. Dva elektróny dokončujú jeho vonkajší elektrónový obal (jediný elektrónový obal, ktorý má), plus atóm je týmto spôsobom elektricky neutrálny. Vďaka tomu je hélium stabilné a je nepravdepodobné, že by vytvorilo chemickú väzbu.

Po vodíku a héliu je najjednoduchšie použiť oktetové pravidlo predpovedať, či dva atómy vytvoria väzby a koľko väzieb vytvoria. Väčšina atómov potrebuje osem elektrónov na dokončenie svojho vonkajšieho obalu. Takže atóm, ktorý má dva vonkajšie elektróny, často vytvorí chemickú väzbu s atómom, ktorému chýbajú dva elektróny, aby bol „kompletný“.

Napríklad atóm sodíka má vo svojom vonkajšom obale jeden osamelý elektrón. Atóm chlóru je naopak krátky na jeden elektrón na vyplnenie jeho vonkajšieho obalu. Sodík ľahko daruje svoj vonkajší elektrón (tvorí Na⁺ión, pretože potom má o jeden protón viac ako elektrónov), zatiaľ čo chlór ľahko prijíma darovaný elektrón (tvorí Cl^-ión, keďže chlór je stabilný, keď má o jeden elektrón viac ako protónov). Sodík a chlór tvoria ión väzba navzájom za vzniku kuchynskej soli (chloridu sodného).

Poznámka o elektrickom nabití

Môžete byť zmätení, či stabilita atómu súvisí s jeho elektrickým nábojom. Atóm, ktorý získa alebo stratí elektrón na vytvorenie iónu, je stabilnejší ako neutrálny atóm, ak ión získa úplný elektrónový obal vytvorením iónu.

Pretože opačne nabité ióny sa navzájom priťahujú, tieto atómy medzi sebou ľahko vytvoria chemické väzby.

Prečo atómy tvoria väzby?

Môžete použiť periodická tabuľka urobiť niekoľko predpovedí o tom, či atómy vytvoria väzby a aký typ väzieb by mohli tvoriť medzi sebou. Úplne na pravej strane periodickej tabuľky je skupina prvkov nazývaná vzácnych plynov . Atómy týchto prvkov (napr. hélium, kryptón, neón) majú plné vonkajšie elektrónové obaly. Tieto atómy sú stabilné a veľmi zriedkavo vytvárajú väzby s inými atómami.

Jedným z najlepších spôsobov, ako predpovedať, či sa atómy budú navzájom spájať a aký typ väzieb vytvoria, je porovnanie hodnôt elektronegativity atómov. Elektronegativita je miera príťažlivosti atómu k elektrónom v chemickej väzbe.

Veľký rozdiel medzi hodnotami elektronegativity medzi atómami naznačuje, že jeden atóm je priťahovaný elektrónmi, zatiaľ čo druhý môže prijímať elektróny. Tieto atómy zvyčajne vytvárajú medzi sebou iónové väzby. Tento typ väzby sa tvorí medzi atómom kovu a atómom nekovu.

Ak sú hodnoty elektronegativity medzi dvoma atómami porovnateľné, stále môžu vytvárať chemické väzby, aby sa zvýšila ich stabilita valenčný elektrón škrupina. Tieto atómy zvyčajne tvoria kovalentné väzby.

Môžete vyhľadať hodnoty elektronegativity pre každý atóm, porovnať ich a rozhodnúť, či atóm vytvorí väzbu alebo nie. Elektronegativita je trend periodickej tabuľky, takže môžete robiť všeobecné predpovede bez hľadania konkrétnych hodnôt. Elektronegativita sa zvyšuje, keď sa pohybujete zľava doprava po periodickej tabuľke (okrem vzácnych plynov). Znižuje sa, keď sa posúvate nadol v stĺpci alebo skupine tabuľky. Atómy na ľavej strane tabuľky ľahko vytvárajú iónové väzby s atómami na pravej strane (opäť okrem vzácnych plynov). Atómy v strede tabuľky medzi sebou často tvoria kovové alebo kovalentné väzby.