INTERATOMSKE VEZE: KARAKTERISTIKE I VRSTE - KEMIJA - 2026

Međuatomski veza je kemijska veza koja oblici između atoma proizvoditi molekule. Iako se danas znanstvenici uglavnom slažu da se elektroni ne okreću oko jezgre, tijekom povijesti se smatralo da svaki elektron kruži oko jezgre atoma u zasebnoj ljusci.

Danas su znanstvenici zaključili da elektroni lebde nad određenim područjima atoma i ne tvore orbitu, no valencijska ljuska još uvijek se koristi za opisivanje dostupnosti elektrona.

Slika 1: atomi koji međusobno djeluju putem kemijskih veza.

Linus Pauling pridonio je modernom razumijevanju kemijskog povezivanja napisavši knjigu "Priroda kemijskog povezivanja" gdje je prikupljao ideje od sir Isaaca Newtona, Étiennea Françoisa Geoffroya, Edwarda Franklanda, a posebno Gilberta N. Lewisa.

U njemu je povezao fiziku kvantne mehanike s kemijskom prirodom elektronskih interakcija koje nastaju prilikom stvaranja kemijskih veza.

Paulingovo djelo koncentrirano je na utvrđivanju da prave ionske veze i kovalentne veze leže na krajevima spektra veze i da se većina kemijskih veza razvrstava između tih krajnosti.

Pauling je dalje razvio kliznu ljestvicu tipa obveznice upravljanu elektronegativnošću atoma koji su uključeni u vezu.

Paulingov ogroman doprinos našem modernom razumijevanju kemijskog vezivanja doveo je do toga da mu je dodijeljena Nobelova nagrada 1954. godine za "istraživanje prirode kemijskog vezivanja i njegove primjene na rasvjetljavanju strukture složenih tvari".

Živa bića se sastoje od atoma, ali u većini slučajeva ti atomi ne lete pojedinačno. Umjesto toga, oni normalno komuniciraju s drugim atomima (ili skupinama atoma).

Na primjer, atomi se mogu povezati jakim vezama i organizirati u molekule ili kristale. Ili mogu formirati privremene, slabe veze s drugim atomima koji se sudaraju s njima.

I jake veze koje vežu molekule i slabe veze koje stvaraju privremene veze ključne su za kemiju naših tijela i postojanje samog života.

Atomi se teže organiziraju u najstabilnije moguće obrasce, što znači da imaju tendenciju dovršiti ili ispuniti svoje najudaljenije orbite elektrona.

Vežu se s drugim atomima da bi radili upravo to. Sila koja drži atome u zbirkama poznatim kao molekule poznata je i kao kemijska veza.

Vrste interatomskih kemijskih veza

Metalna veza

Metalna veza je sila koja atome drži zajedno u čistoj metalnoj tvari. Takva krutina sastoji se od čvrsto zbijenih atoma.

U većini slučajeva, najudaljenija elektronska ovojnica svakog od metalnih atoma preklapa se s velikim brojem susjednih atoma. Kao posljedica toga, valencijski se elektroni kontinuirano kreću od atoma do atoma i nisu povezani ni s jednim specifičnim parom atoma.

Slika 2: prikaz metalne veze

Metali imaju nekoliko osobina koje su jedinstvene, kao što su sposobnost provođenja električne energije, niska ionizacijska energija i niska elektronegativnost (tako da lako odustaju od elektrona, to jest, to su kationi).

Njihova fizička svojstva uključuju sjajni (sjajni) izgled, a gipka su i gipka. Metali imaju kristalnu strukturu. Međutim, metali su također plastični i duktilni.

Paul Drüde je 1900-ih smislio teoriju mora o elektronima modelirajući metale kao mješavinu atomskih jezgara (atomska jezgra = pozitivna jezgra + unutarnja elektronska ljuska) i valentnih elektrona.

U ovom su modelu valencijski elektroni slobodni, delokalizirani, pokretni i nisu povezani ni s jednim određenim atomom.

Jonska veza

Ionske veze su elektrostatske prirode. Nastaju kada se element s pozitivnim nabojem pridruži jednom negativnom naboju kulombskim interakcijama.

Elementi s niskom energijom ionizacije imaju tendenciju lako gubiti elektrone, dok elementi s visokim afinitetom elektrona imaju tendenciju dobivanja od njih proizvodeći katione i anione, što je ono što tvori ionske veze.

Spojevi koji pokazuju ionske veze tvore ionske kristale u kojima pozitivni i negativno nabijeni ioni osciliraju jedan blizu drugoga, ali ne postoji uvijek direktna korelacija 1-1 između pozitivnih i negativnih iona.

Ionske veze obično se mogu razbiti hidrogenacijom ili dodavanjem vode spoju.

Tvari koje se drže zajedno ionskim vezama (poput natrijevog klorida) mogu se obično razdvojiti u prave nabijene ione kada na njih djeluje vanjska sila, poput one otopljene u vodi.

Nadalje, u čvrstom obliku pojedinačni atomi nisu privlačeni za pojedinog susjeda, već umjesto toga tvore gigantske mreže koje se međusobno privlače elektrostatskim interakcijama između jezgara svakog atoma i susjednih valentnih elektrona.

Atraktivna sila između susjednih atoma daje ionskoj krutini izuzetno urednu strukturu poznatu kao ionska rešetka, gdje se nasuprot naelektrisane čestice poravnavaju jedna s drugom kako bi se stvorila čvrsto povezana kruta struktura.

Slika 3: kristal natrijevog klorida

Kovalentna veza

Kovalentno povezivanje nastaje kada parove elektrona dijele atomi. Atomi će se kovalentno vezati s drugim atomima kako bi postigli veću stabilnost, što se postiže formiranjem cjelovite elektronske ljuske.

Dijeleći svoje najudaljenije (valentne) elektrone, atomi mogu ispuniti svoju vanjsku ljusku elektronima i steći stabilnost.

Slika 4: Lewisov dijagram kovalentne veze molekula dušika

Iako se kaže da atomi dijele elektrone kada tvore kovalentne veze, oni često ne dijele elektrone jednako. Tek kada dva atoma istog elementa tvore kovalentnu vezu, dijeljeni elektroni se u stvarnosti dijele jednaki između atoma.

Kad atomi različitih elemenata dijele elektrone putem kovalentne veze, elektron će se povući dalje prema atomu s najvećom elektronegativnošću što rezultira polarnom kovalentnom vezom.

U usporedbi s ionskim spojevima, kovalentni spojevi obično imaju niže talište i vrelište i imaju manje sklonosti otapanju u vodi.

Kovalentni spojevi mogu biti u plinskom, tekućem ili čvrstom stanju i ne provode struju ili dobro zagrijavaju.

Vodikove veze

Slika 5: vodikove veze između dvije molekule vode

Vodikove veze ili vodikove veze slabe su interakcije između vodikovog atoma vezanog na elektronegativni element s drugim elektronegativnim elementom.

U polarnoj kovalentnoj vezi koja sadrži vodik (na primjer, OH veza u molekuli vode) vodik će imati neznatan pozitivan naboj, jer se vezni elektroni snažnije povlače prema drugom elementu.

Zbog ovog blagog pozitivnog naboja, vodik će biti privučen do svih susjednih negativnih naboja.

Linkovi na Van der Waals

Oni su relativno slabe električne sile koje privlače jedna do druge neutralne molekule u plinovima, u tekućem i skrućenom plinu te u gotovo svim organskim i čvrstim tekućinama.

Sile su imenovane po nizozemskom fizičaru Johannesu Dideriku van der Waalsu, koji je 1873. prvi postulirao te intermolekularne sile razvijajući teoriju kako bi objasnio svojstva stvarnih plinova.

Van der Waalsove sile općeniti su termini koji se koriste za definiranje privlačnosti intermolekularnih sila između molekula.

Postoje dvije klase Van der Waalsovih snaga: Londonske snage rasipanja koje su slabe i jače dipolsko-dipolne snage.

Reference

1. Anthony Capri, AD (2003). Kemijsko vezivanje: priroda kemijske veze. Preuzeto s visionlearning visionlearning.com
2. Camy Fung, NM (2015, 11. kolovoza). Kovalentne veze. Preuzeto sa chem.libretexts chem.libretexts.org
3. Clark, J. (2017, 25. veljače). Metalno lijepljenje. Preuzeto sa chem.libretexts chem.libretexts.org
4. Encyclopædia Britannica. (2016., 4. travnja). Metalna veza. Preuzeto sa britannica britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica. (2016., 16. ožujka). Van der Waals snage. Preuzeto sa britannica britannica.com
6. Kathryn Rashe, LP (2017, 11. ožujka). Van der Waalsove snage. Preuzeto sa chem.libretexts chem.libretexts.org.
7. Khan, S. (SF). Kemijske veze. Preuzeto s khanacademy khanacademy.org.
8. Martinez, E. (2017, 24. travnja). Što je atomsko vezivanje? Preuzeto iz znanstvenog proučavanja sciaching.com.
9. Wyzant, Inc. (SF). Obveznice. Preuzeto sa wyzant wyzant.com.