Przeczytaj

bg‑cyan

Wiązanie chemiczne

Wiązanie chemicznewiązania chemiczneWiązanie chemiczne to oddziaływanie elektronowe, które występuje pomiędzy atomami lub jonami tych samych bądź różnych pierwiastków. Wyróżnić można trzy podstawowe rodzaje wiązań:

RsDNhTuvXQli21

Mapa pojęciowa pt. „Rodzaje wiązań chemicznych”

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑cyan

Wiązanie jonowe

Wiązanie jonowe występuje pomiędzy jonami metali a niemetali, czyli pierwiastków, które zazwyczaj bardzo różnią się elektroujemnościąelektroujemnośćelektroujemnością (najczęściej $∆ E \geq 1,7$ ). W wyniku utworzenia wiązania, atomy zyskują trwałą walencyjną konfigurację elektronową poprzez przeniesienie pewnej liczby elektronów od atomu o mniejszej elektroujemności do atomu o większej elektroujemności. W ten sposób zostają utworzone kation i anion, które przyciągają się elektrostatyczne, co jest istotą wiązania jonowego. Występuje ono np. w chlorku potasu ( $KCl$ ), a powstaje, gdy atom potasu (o mniejszej elektroujemności) oddaje swój elektron walencyjny atomowi chloru (o większej elektroujemności). Atom potasu przekształca się zatem w kation potasu, z kolei atom chloru staje się anionem chlorkowym. Wiązanie jonowe polega na oddziaływaniu elektrostatycznym pomiędzy kationem potasu a anionem chlorkowym.

R14CHDGUtBvgV1

Na ilustracji przedstawiono zmiany konfiguracji elektronowej potasu i chloru pod wpływem oddawania lub przyjmowania elektronu. Pierwszy przykład: Potas, strzałka w prawo, kation potasu plus jeden elektron. Poniżej: zapisana konfiguracja elektronowa atomu potasu. Orbitale 1s, 2s, 2p, 3s i 3p są w pełni zapełnione elektronami. Na orbitalu 4s znajduje się jeden elektron. Obok konfiguracja elektronowa kationu potasu. Orbitale 1s, 2s, 2p, 3s i 3p są w pełni obsadzone elektronami. Orbital 4s jest pusty, nieobsadzony elektronami. Drugi przykład: Chlor plus elektron, strzałka w prawo, anion chlorkowy. Poniżej: zapisana konfiguracja elektronowa atomu chloru. Orbitale 1s, 2s, 2p i 3s są w pełni obsadzone elektronami. Na trzech orbitalach 3p znajduje się łącznie pięć elektronów. Obok konfiguracja elektronowa anionu chlorkowego. Orbitale 1s, 2s, 2p, 3s a także 3p są w pełni obsadzone elektronami. — Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Przykład 1

Związki, w których występuje wiązanie jonowe	Przykład
nadtlenki metali	${Na}_{2} O_{2}$
ponadtlenki metali	${KO}_{2}$
tlenki metali	$CaO$
wodorki metali $I$ i $II$ grupy, oprócz wodorku berylu i wodorku magnezu	$LiH$
wodorotlenki	$NaOH$
sole, wodorosole, hydroksosole	${KNO}_{3}$
węgliki berylowców	${MgC}_{2}$

bg‑cyan

Wiązanie kowalencyjne

Wiązanie kowalencyjne polega na uzyskaniu trwałej walencyjnej konfiguracji elektronowej przez atom, za sprawą uwspólnienia pewnej liczby elektronów z innym atomem. Występuje ono np. w chlorowodorze – $HCl$ . Wiązanie kowalencyjne powstaje, gdy atom wodoru uwspólnia swój jeden elektron walencyjny z atomem chloru, który także uwspólnia swój jeden elektron walencyjny z atomem wodoru. W konsekwencji atom wodoru posiada dwa elektrony walencyjne, a atom chloru osiem.

RCiL6LxrkrMyS

Na ilustracji przedstawiono wiązanie kowalencyjne w chlorowodorze. Wodór, podpis: jeden elektron walencyjny, plus chlor, podpis: siedem elektronów walencyjnych, strzałka w prawo, atom wodoru schematycznie w okręgu narysowanym linią przerywaną i atom chloru schematycznie w okręgu narysowanym linią przerywaną. Między wodorem a chlorem zapis: dwa elektrony walencyjne. Nad symbolem chloru zapis: sześć elektronów walencyjnych. Poniżej zapis: dwa elektrony, strzałka w kierunku wodoru. Obok: osiem elektronów, strzałka w kierunku chloru. — Wiązanie kowalencyjne w HCl
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R15I1IEqBynJt

wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane Polega na uwspólnieniu elektronów pomiędzy atomami o takiej samej elektroujemności. Chmura uwspólnionych elektronów jest rozłożona symetrycznie pomiędzy łączącymi się atomami. Wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane występuje m.in. w:

$H_{2}$
${Cl}_{2}$
${Br}_{2}$
$F_{2}$
$I_{2}$
$O_{2}$

, wiązanie kowalencyjne spolaryzowane Polega na uwspólnieniu elektronów pomiędzy atomami różniącymi się wartościami elektroujemności. Chmura uwspólnionych elektronów jest rozłożona niesymetrycznie, tzn. jest przesunięta w kierunku atomu o wyższej elektroujemności. Powoduje to występowanie cząstkowych ładunków dodatnich (

δ +

) i ujemnych (

δ -

). Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane występuje m.in. w:

${CO}_{2}$
$HCl$
$H_{2} O$
$H_{2} {SO}_{4}$
${BeCl}_{2}$
${AlCl}_{2}$
${SiO}_{2}$

, wiązanie donorowo–akceptorowe Wiązanie donorowo–akceptorowe (koordynacyjne) to szczególny przypadek wiązania kowalencyjnego. Polega na przeznaczeniu wolnej pary elektronowej jednego atomu posiadającego trwałą konfigurację elektronową (donora) jako wiązanie chemiczne z drugim atomem, który tej pary potrzebuje do uzyskania trwałej walencyjnej konfiguracji elektronowej. Wiązanie donorowo–akceptorowe występuje m.in. w:

$CO$
${SO}_{2}$
${SO}_{3}$
$H_{2} {SO}_{3}$
$H_{3} O^{+}$
${NH}_{4}^{+}$
${HNO}_{3}$

wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane
Polega na uwspólnieniu elektronów pomiędzy atomami o takiej samej elektroujemności. Chmura uwspólnionych elektronów jest rozłożona symetrycznie pomiędzy łączącymi się atomami. Wiązanie kowalencyjne niespolaryzowane występuje m.in. w:

$H_{2}$
${Cl}_{2}$
${Br}_{2}$
$F_{2}$
$I_{2}$
$O_{2}$

wiązanie kowalencyjne spolaryzowane
Polega na uwspólnieniu elektronów pomiędzy atomami różniącymi się wartościami elektroujemności. Chmura uwspólnionych elektronów jest rozłożona niesymetrycznie, tzn. jest przesunięta w kierunku atomu o wyższej elektroujemności. Powoduje to występowanie cząstkowych ładunków dodatnich ( $δ +$ ) i ujemnych ( $δ -$ ). Wiązanie kowalencyjne spolaryzowane występuje m.in. w:

${CO}_{2}$
$HCl$
$H_{2} O$
$H_{2} {SO}_{4}$
${BeCl}_{2}$
${AlCl}_{3}$
${SiO}_{2}$

wiązanie donorowo–akceptorowe
Wiązanie donorowo–akceptorowe (koordynacyjne) to szczególny przypadek wiązania kowalencyjnego. Polega na przeznaczeniu wolnej pary elektronowej jednego atomu posiadającego trwałą konfigurację elektronową (donora) jako wiązanie chemiczne z drugim atomem, który tej pary potrzebuje do uzyskania trwałej walencyjnej konfiguracji elektronowej. Wiązanie donorowo–akceptorowe występuje m.in. w:

$CO$
${SO}_{2}$
${SO}_{3}$
$H_{2} {SO}_{3}$
$H_{3} O^{+}$
${NH}_{4}^{+}$
${HNO}_{3}$

bg‑cyan

Wiązanie metaliczne

Wiązanie metaliczne występuje w metalach i stopach metali. Metale uzyskują trwałe konfiguracje dzięki delokalizacji właściwej liczby elektronów. Wiązanie metaliczne polega na oddziaływaniu kationów metali z ich elektronami walencyjnymi, które poruszają się w otoczeniu kationów tych metali.

RLNX7TqACImpr1

Na ilustracji znajduje się model sieci krystalicznej atomów metalu. Kationy metalu schematycznie przedstawiono w postaci dużych kul. Kule znajdują się w równych odległościach od siebie, tworzą regularną strukturę. Między dużymi kulami rozproszone są mniejsze kule czyli elektrony. — Model sieci krystalicznej atomów metalu, z uwzględnieniem zdelokalizowanych elektronów
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RIwifrdJavrUd21

Mapa myśli. Lista elementów:

Nazwa kategorii: wiązanie metaliczne

Nazwa kategorii: $Na$ {color=#588DF0}
Nazwa kategorii: $Mg$ {color=#CEEFF5}
Nazwa kategorii: $Ca$ {color=#2B5E68}
Nazwa kategorii: $Fe$ {color=#13373E}
Nazwa kategorii: $Cu$ {color=#0B8AA4}
Nazwa kategorii: $Zn$ {color=#7BABB5}
Nazwa kategorii: stopy metali{color=#011130}

Mapa pojęciowa pt. „Wiązania metaliczne”

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

bg‑cyan

Różnice w temperaturach topnienia i wrzenia pomiędzy związkami jonowymi i kowalencyjnymi

Polecenie 1

Substancje, w których występują wiązania jonowe, charakteryzują się bardzo wysokimi temperaturami topnienia i wrzenia, dlatego w temperaturze pokojowej są ciałami stałymi. Z kolei substancje, posiadające wiązania kowalencyjne, na ogół mają niskie temperatury topnienia i wrzenia (wyjątkiem są kryształy kowalencyjne – dla przykładu jest diament i tlenek krzemu( $IV$ )).

Na podstawie powyższej informacji, przyporządkuj substancję chemiczną do jej temperatury topnienia.

Rcm2Qgm2VUiR2

23,8°C, 801°C

NaCl
P₄O₁₀

Słownik

wiązania chemiczne

oddziaływania występujące pomiędzy atomami, grupami atomów, jonami lub cząsteczkami; powstają w wyniku oddziaływania, przyjmowania lub uwspólniania elektronów walencyjnych atomów

elektroujemność

miara zdolności atomów w cząsteczkach związków chemicznych do przyciągania elektronów

chmura elektronowa

poglądowe pojęcie używane w opisie atomów i cząsteczek, oznaczające obszar, w którym występuje duże prawdopodobieństwo znalezienia elektronów

ładunek cząstkowy

ładunek powstający na atomach cząsteczki, w której wiązanie łączy atomy o różnej elektroujemności

Bibliografia

Pazdro K., Rola–Noworyta A., Chemia Repetytorium dla przyszłych maturzystów i studentów, Warszawa 2014.

Encyklopedia PWN

Wprowadzenie

Film samouczek

Wiązanie chemiczne

Wiązanie jonowe

Wiązanie kowalencyjne

Wiązanie metaliczne

Różnice w temperaturach topnienia i wrzenia pomiędzy związkami jonowymi i kowalencyjnymi

Słownik

Bibliografia