INTERATOMSKE POVEZAVE: ZNAČILNOSTI IN VRSTE - KEMIJA - 2026

Interatomic vez je kemijska vez, ki se tvori med atomi za izdelavo molekule. Čeprav se danes znanstveniki na splošno strinjajo, da se elektroni ne vrtijo okoli jedra, je skozi zgodovino veljalo, da vsak elektron kroži okoli jedra atoma v ločeni lupini.

Danes so znanstveniki ugotovili, da elektroni lebdijo nad določenimi območji atoma in ne tvorijo orbitov, vendar se valenčna lupina še vedno uporablja za opis razpoložljivosti elektronov.

Slika 1: Atomi, ki medsebojno delujejo s pomočjo kemičnih vezi.

Linus Pauling je prispeval k sodobnemu razumevanju kemičnega vezanja s pisanjem knjige "Narava kemičnega lepljenja", kjer je zbral ideje od Sir Isaaca Newtona, Étienne François Geoffroy, Edwarda Franklanda in zlasti Gilberta N. Lewisa.

V njem je fiziko kvantne mehanike povezal s kemijsko naravo elektronskih interakcij, ki nastanejo ob ustvarjanju kemičnih vezi.

Paulingovo delo se je osredotočilo na ugotovitev, da resnične ionske vezi in kovalentne vezi ležijo na koncu spektra vezi in da je večina kemičnih vezi razvrščenih med temi skrajnostmi.

Pauling je nadalje razvil drsno lestvico veznega tipa, ki jo ureja elektronegativnost atomov, ki sodelujejo v vezi.

Paulingovi ogromni prispevki k sodobnemu razumevanju kemijske vezi so privedli do tega, da mu je bila leta 1954 podeljena Nobelova nagrada za "raziskovanje narave kemijske vezi in njene uporabe za razjasnitev strukture kompleksnih snovi."

Živa bitja so sestavljena iz atomov, vendar v večini primerov ti atomi ne lebdijo posebej. Namesto tega običajno komunicirajo z drugimi atomi (ali skupinami atomov).

Na primer, atome je mogoče povezati z močnimi vezmi in jih organizirati v molekule ali kristale. Lahko pa tvorijo začasne, šibke vezi z drugimi atomi, ki trčijo z njimi.

Tako močne vezi, ki vežejo molekule, kot tudi šibke vezi, ki ustvarjajo začasne povezave, so bistvene za kemijo naših teles in za obstoj samega življenja.

Atomi se ponavadi organizirajo po najbolj stabilnih možnih vzorcih, kar pomeni, da imajo nagnjenost k izpolnjevanju ali polnjenju svojih najbolj oddaljenih orbitov elektronov.

Z drugimi atomi se vežejo samo zato. Sila, ki združuje atome v zbirkah, znanih kot molekule, je znana kot kemična vez.

Vrste interatomskih kemijskih vezi

Kovinska vez

Kovinska vez je sila, ki atome drži skupaj v čisti kovinski snovi. Takšno trdno snov sestavljajo tesno zloženi atomi.

V večini primerov se zunanja elektronska lupina vsakega od kovinskih atomov prekriva z velikim številom sosednjih atomov. Posledično se valenčni elektroni neprestano premikajo od atoma do atoma in niso povezani z nobenim specifičnim parom atomov.

Slika 2: ponazoritev kovinske vezi

Kovine imajo več lastnosti, ki so edinstvene, kot so sposobnost vodenja električne energije, nizka ionizacijska energija in nizka elektronegativnost (zato se zlahka odpovedo elektronom, torej so kationi).

Njihove fizikalne lastnosti vključujejo sijoč (sijajni) videz, poleg tega pa so lepljive in rahle. Kovine imajo kristalno strukturo. Vendar so kovine tudi kovinske in nodilne.

Paul Drüde je v 1900-ih izšel s teorijo o elektronskem morju z modeliranjem kovin kot mešanice atomskih jeder (atomska jedra = pozitivna jedra + notranja elektronska lupina) in valenčnih elektronov.

V tem modelu so valenčni elektroni prosti, delokalizirani, mobilni in niso povezani z nobenim določenim atomom.

Jonska vez

Ionske vezi so elektrostatične narave. Pojavijo se, ko se element s pozitivnim nabojem pridruži tistemu z negativnim nabojem s klombmičnimi interakcijami.

Elementi z nizko ionizacijsko energijo nagibajo k temu, da elektroni zlahka izgubljajo, medtem ko imajo elementi z visoko elektronsko afiniteto težnje do pridobivanja kationov in anionov, ki tvorijo ionske vezi.

Spojine, ki prikazujejo ionske vezi, tvorijo ionske kristale, pri katerih pozitivni in negativno nabiti ioni nihajo blizu drug drugega, vendar med pozitivnimi in negativnimi ioni ni vedno neposredne korelacije 1-1.

Ionske vezi se navadno lahko razbijejo s hidrogenacijo ali dodatkom vode spojini.

Snovi, ki jih držijo ionske vezi (npr. Natrijev klorid), se lahko navadno ločijo na prave nabito ione, kadar nanje deluje zunanja sila, na primer, če se raztopijo v vodi.

Poleg tega posamezni atomi v trdni obliki ne privlačijo posameznega soseda, temveč tvorijo velikanske mreže, ki se med seboj privlačijo z elektrostatičnimi interakcijami med jedri vsakega atoma in sosednjimi valenčnimi elektroni.

Privlačna sila med sosednjimi atomi daje ionskim trdnim delcem izjemno urejeno strukturo, znano kot ionska rešetka, kjer se nasprotno nabiti delci med seboj poravnajo, da ustvarijo tesno togo strukturo.

Slika 3: kristal natrijevega klorida

Kovalentna vez

Kovalentna vezava se zgodi, kadar si pari elektronov delijo atomi. Atomi se kovalentno vežejo z drugimi atomi, da dobijo večjo stabilnost, kar dosežemo s tvorbo popolne elektronske lupine.

Z deljenjem svojih najbolj zunanjih (valenčnih) elektronov lahko atomi napolnijo svojo zunanjo lupino z elektroni in pridobijo stabilnost.

Slika 4: Lewisov diagram kovalentne vezi molekule dušika

Čeprav se pravi, da si atomi delijo elektrone, ko tvorijo kovalentne vezi, elektronov pogosto ne delijo enako. Šele ko dva atoma istega elementa tvorita kovalentno vez, se deljeni elektroni dejansko delijo enako med atomoma.

Ko atomi različnih elementov delijo elektrone s kovalentno vezjo, se bo elektron potegnil naprej proti atomu z največjo elektronegativnostjo, kar ima za posledico polarno kovalentno vez.

V primerjavi z ionskimi spojinami imajo kovalentne spojine ponavadi nižje tališče in vrelišče ter manjše nagnjenosti k raztapljanju v vodi.

Kovalentne spojine so lahko v plinskem, tekočem ali trdnem stanju in ne vodijo dobro električne energije ali toplote.

Vodikove vezi

Slika 5: vodikove vezi med dvema vodnima molekulama

Vodikove vezi ali vodikove vezi so šibke interakcije med vodikovim atomom, ki je na elektronegativni element povezan z drugim elektronegativnim elementom.

V polarni kovalentni vezi, ki vsebuje vodik (na primer vez OH v molekuli vode), ima vodik rahlo pozitiven naboj, ker se vezni elektroni močneje vlečejo proti drugemu elementu.

Zaradi tega rahlega pozitivnega naboja bo vodik privlačen za vse sosednje negativne naboje.

Povezave do Van der Waalsa

So razmeroma šibke električne sile, ki med seboj privlačijo nevtralne molekule v plinih, v utekočinjenih in strjenih plinih ter v skoraj vseh organskih in trdnih tekočinah.

Sile so poimenovane po nizozemskem fiziku Johannesu Dideriku van der Waalsu, ki je leta 1873 prvič razvil te medmolekulske sile pri razvoju teorije za razlago lastnosti resničnih plinov.

Van der Waalsove sile so splošen izraz, ki se uporablja za opredelitev privlačnosti medmolekulskih sil med molekulami.

Obstajata dva razreda Van der Waalsovih sil: londonske skupine za razprševanje, ki so šibke in močnejše dipolsko-dipolne sile.

Reference

1. Anthony Capri, AD (2003). Kemično vezanje: narava kemijske vezi. Pridobljeno iz visionlearning visionlearning.com
2. Camy Fung, NM (2015, 11. avgusta). Kovalentne obveznice. Vzeto iz chem.libretexts chem.libretexts.org
3. Clark, J. (2017, 25. februar). Kovinsko lepljenje Vzeto iz chem.libretexts chem.libretexts.org
4. Encyclopædia Britannica. (2016, 4. aprila). Kovinska vez. Vzeto iz britannice britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica. (2016, 16. marec). Sile Van der Waalsa. Vzeto iz britannice britannica.com
6. Kathryn Rashe, LP (2017, 11. marec). Sile Van der Waals. Vzeto iz chem.libretexts chem.libretexts.org.
7. Khan, S. (SF). Kemične vezi. Vzeti iz khanacademy khanacademy.org.
8. Martinez, E. (2017, 24. aprila). Kaj je atomska vezava? Vzeti iz sciaching sciaching.com.
9. Wyzant, Inc. (SF). Obveznice. Vzeto s spletnega mesta wyzant wyzant.com.