СЛЕДВА

УПРАЖНЕНИЕ

Все още не е налично.

Химични връзки.

КЛЮЧОВИ МОМЕНТИ

Съществуват, няколко вида химични връзки. 

При йонните връзки електроните се разменят между участниците.

При ковалентните връзки електроните се споделят, но споделянето не винаги е равно.

Водородните връзки придават специфичните свойства на водата.

Химичните връзки са важна част от химията. Причината атомите да образуват връзки е, за да станат по-стабилни, като намалят енергията си и запълнят валентния си слой. Звучи сложно, но е по-лесно, отколкото очаквате. Има различни видове връзки, защото атомите и йоните имат различни нужди.

"

"

За да разберем защо атомите се свързват трябва да погледнем периодичната таблица. Както виждате всички елементи са разпределени по групи според поредния номер и свойствата им. В периодичната таблица (Важи само за А групите) номерът на групата съответства на броя на електроните, които един атом притежава във валентния си слой. 

Например, натрият е от IA група и притежава само един електрон във валентния си слой. Кислородът е от VIA група и има 6 електрона в последния си слой.

Всичко това звучи добре, но проблемът идва от факта, че валентният слой най-често има 8 места за електрони (или 2, ако е първи и единствен слой). Това означава, че един атом би бил стабилен само, ако има 8 електрона във най-външния си слой. Елементите обаче са както са си и само няколко късметлии имат запълнени валентни слоеве, и затова ги наричаме благородни газове. Други благородни елементи, като среброто (Ag) и златото (Au) също са стабилни, както са си, но те имат по един електрон във валентния си слой. Те са от Б групи и затова засега ще ги оставим настрана.

Първата връзка, за която ще говорим е йонната.

Йонна връзка

Този тип връзка е сравнително лесена за разбиране. Единственото, което трябва да запомните е, че противоположностите се привличат. В този случай противоположно заредени йони се привличат едни други.

Йонна връзка се формира, когато един или повече електрони са разменени. Например натрий (Na) и хлор (Cl) се свързват, като натрият дава един електрон на хлора и двата елемента се превръщат в йони.

Това се случва, защото натрият има само един електрон във валентния си слой, а хлора 7. И двата нямат достатъчно, за да бъдат стабилни и затова образуват йонна връзка.

В този случай натрият дава един електрон и става позитивно зареден йон и сега има запълнен валентен слой с 8 електрона и е много стабилен. Проблемът е, че този йон не би могъл да съществува особено дълго сам. Хлорът получава 1 електрон и се превръща в негативно зареден йон и също се сдобива с 8 електрона във валентния си слой, и също става стабилен.

Когато процесът приключи се получават два йона с напълно завършени външни слоеве. Това ги кара да се чувстват добре и затова друг процес протича. Двата йона са противоположно заредени и започват да се привличат един друг. Това привличане създава връзка между тях и така йонните връзки се сформират. 

Този вид връзки се образуват между два и повече йони и се основават на това, че противоположно заредените частици се привличат. В същото време получихме съединението NaCl, което е просто друга дума за готварска сол. Натрият и хлорът наистина обичат да са заедно и затова солта (NaCl) е толкова стабилно съединение.

Много елементи разчитат на йонните връзки, за да станат стабилни. Можем да разгледаме друг пример този път с калций (Ca) и хлор (Cl). Калцият има 2 електрона в най-външния си слой, което не е толкова добре, колкото звучи. Хлорът има 7 електрона и вече обсъдихме, че това не е достатъчно, за да бъде стабилен.

Този път калцият има 2 електрона, които трябва да отдаде, но проблемът е, че хлорът има нужда само от един. Решението е съвсем просто: Калцият ще се се свърже с два хлорни атома и ще получим CaCl2.

Процесът е същият, както с предходния пример. Калцият ще се отърве от два електрона и ще има запълнен външен слой от 8 такива. Това обаче ще го превърне в йон с позитивен заряд (зарядът е позитивен, защото този йон има повече протони, отколкото електрони) и всеки от двата хлорни атома ще приеме по един електрон и ще се превърне в негативно зареден йон (защото електроните ще бъдат повече на брой от протоните). Противоположно заредените йони ще се привлекат едни други и ще образуват връзка.

Сега ще обсъдим ковалентните връзки, които могат да бъдат, както полярни така и неполярни. В случая на йонните връзки електроните се обменят, а при ковалентните връзки се споделят вместо това. Не винаги обаче, както в живота, това споделяне е съвсем честно и затова връзки са полярни и неполярни.

Ковалентни връзки 

При неполярните ковалентни химични връзки електроните се споделят по-равно. Това означава, че нито един от атомите участващи във връзката не ги издърпва по-близо до себе си от другия. Този тип връзка се среща най-често при молекули образувани от едни и същи елементи. Например: Водород, Азот, Кислород, Флуор, Хлор, Бром и Йод. Те всички образуват неполярни химични връзки, защото и двата участващи елемента са еднакви и привличат електроните с еднаква сила.

В случая на водорода елементите имат само по един електрон, защото водорода се намира на позиция едно в периодичната таблица. Тъй като има един електрон не може да запълни валентния си слой, което го прави нестабилен и затова трябва да се свърже с друг елемент. Когато един водороден атом срещне друг те могат да се свържат. Всеки от тях ще сподели единия електрон, който има и така и двата ще получават два споделени такива. Те са споделени по-равно и затова връзката е неполярна ковалентна.

Има различни видове връзки в зависимост от броя на споделените двойки електрони, и колко силни са те. Съществуват сигма връзки, които са най-силните от всички и например пи връзки, които са по-слаби от сигма връзките. 

Когато класифицираме връзките според броя на двойките споделени електрони те биват единични, двойни и тройни.

Водородната молекула има единична сигма връзка, защото има само една двойка споделени електрони. 

Съществуват и полярни ковалентни връзки. При тях се свързват различни елементи и някои от тях имат по-голямо желание от други да притежават електрони затова, когато се свържат с друг атом започват да привличат споделените му електрони с по-голяма сила от него самия.

Най-лесно можем да придобием представа, кои елементи ще привличат електроните по-силно, като погледнем периодичната таблица. Започваме от десния, горен ъгъл където се намира хелият. Той обаче е благороден газ и не е особено активен затова няма да се фокусираме върху него. След него можем да видим флуорът. Той е елементът, който има най-голямо желание за електрони и ги привлича най-силно, когато се свърже с друг елемент.

За пример нека вземем съединението HF. При него флуорът има 7 електрона, защото е от VIIA група, а водородът 1. Нито един от тях е стабилен и щастлив затова трябва да се свържат. 

Те споделят електроните от валентните си слоеве, но флуорът ги желае повече, затова започва да ги привлича по-силно. В този случай цялото съединение става леко полярно. Когато електроните се концентрират в единия край на съединението то става съвсем леко полярно.  Единият край на съединението ще стане леко негативно зареден, а другият позитивно зареден. Тази поляризация прави положението още по-нечестно за водорода, защото електроните винаги ще предпочетат да застанат на по-негативно заредената страна.

След като се запознахме с ковалентните връзки можем да преминем към водородните такива. Тези връзки представляват електромагнитна сила на привличане между двуполюсни молекули, при които водородът е участник. 

Водородни връзки

Тези връзки са особено слаби и лесно се развалят и това ги прави толкова важни. Водата (H2O), като цялостно съединение представлява продукт на ковалентна връзка. Когато водородът е свързан с друг атом в ковалентна връзка между отделните такива двуполюсни молекули се получават водородни връзки. Така отделните молекули вода са свързани чрез водородни връзки. Тяхното свойство лесно да се разрушават дава на водата всичките ѝ невероятни свойства. Не мислите за това всеки ден, но това е причината водата да задържа толкова много топлина, свойството да се изпарява, свойството леда да плава във вода и много други подобни.

Това е само частица от всички невероятни качества, които водородните връзки придават. Те имат много важна роля в биологията.

ДНК молекулите се държат заедно от слабите водородни връзки. Звучи странно нещо толкова важно да не е свързано с по-здрави връзки. Оказва се слабите връзки са от огромна важност за азотните бази в ДНК молекулите, които могат лесно да се отделят при нужда. По този начин гените лесно се пренаписват и някои чудесни, и не чак толкова, неща могат да се случат.

Нека се опитаме да обобщим тази информация. 

Атомите се свързват, за да станат стабилни (това се получава, когато най-външният им слой е запълнен с електрони). В този урок научихте за 3 вида химични връзки - йонни, ковалентни и водородни. Тези връзки са различни, защото в различните случаи елементите се нуждаят от различни неща.

Йонните връзки се основават на принципа на привличане на противоположно заредените частици получени при размяна на електрони.

Ковалентните връзки се образуват между неметали и в този случай електроните се споделят. Когато споделянето е равно връзката е неполярна, а когато е неравно връзката се превръща в полярна. 

Водородните връзки се образуват между молекули, в които участва водородът и са изключително важни за много различни неща, като свойствата на водата и структурата на ДНК молекулите.