Đặc điểm và loại liên kết tương tác

các liên kết tương tác là liên kết hóa học được hình thành giữa các nguyên tử để tạo ra các phân tử. 

Mặc dù ngày nay các nhà khoa học thường đồng ý rằng các electron không quay quanh hạt nhân, trong suốt lịch sử người ta cho rằng mỗi electron quay quanh hạt nhân của một nguyên tử trong một lớp riêng biệt.

Ngày nay, các nhà khoa học đã đi đến kết luận rằng các electron lơ lửng trong các khu vực cụ thể của nguyên tử và không hình thành quỹ đạo, tuy nhiên, vỏ hóa trị vẫn được sử dụng để mô tả sự sẵn có của các electron.

Linus Pauling đã đóng góp cho sự hiểu biết hiện đại về liên kết hóa học bằng cách viết cuốn sách "Bản chất của liên kết hóa học" nơi ông thu thập ý tưởng từ Sir Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland và đặc biệt là Gilbert N. Lewis.

Trong đó, ông đã liên kết vật lý của cơ học lượng tử với bản chất hóa học của các tương tác điện tử xảy ra khi liên kết hóa học được tạo ra.

Công trình của Pauling tập trung vào việc thiết lập rằng các liên kết ion và liên kết cộng hóa trị thực sự nằm ở hai đầu của phổ liên kết và hầu hết các liên kết hóa học được phân loại giữa các cực trị đó..

Pauling cũng đã phát triển một quy mô di động của loại liên kết được điều chỉnh bởi độ âm điện của các nguyên tử liên quan đến liên kết.

Những đóng góp to lớn của Pauling cho sự hiểu biết hiện đại của chúng ta về liên kết hóa học đã khiến ông được trao giải thưởng Nobel năm 1954 vì "nghiên cứu bản chất của liên kết hóa học và ứng dụng của nó vào việc làm sáng tỏ cấu trúc của các chất phức tạp."

Những sinh vật sống được tạo thành từ các nguyên tử, nhưng trong hầu hết các trường hợp, những nguyên tử đó không chỉ trôi nổi riêng lẻ. Thay vào đó, chúng thường tương tác với các nguyên tử khác (hoặc nhóm nguyên tử).

Ví dụ, các nguyên tử có thể được kết nối bằng liên kết mạnh và được tổ chức thành các phân tử hoặc tinh thể. Hoặc chúng có thể hình thành liên kết tạm thời, yếu với các nguyên tử khác tấn công chúng.

Cả các liên kết mạnh liên kết các phân tử và liên kết yếu tạo ra các kết nối tạm thời là điều cần thiết cho hóa học của cơ thể chúng ta và cho sự tồn tại của chính sự sống.

Các nguyên tử có xu hướng tự tổ chức thành các mẫu ổn định nhất có thể, điều đó có nghĩa là chúng có xu hướng điền vào hoặc lấp đầy quỹ đạo electron ngoài cùng của chúng.

Họ tham gia với các nguyên tử khác để làm việc đó. Lực giữ các nguyên tử lại với nhau trong các bộ sưu tập được gọi là phân tử được gọi là liên kết hóa học.

Các loại liên kết hóa học tương tác

Liên kết kim loại

Liên kết kim loại là lực giữ các nguyên tử lại với nhau trong một chất kim loại nguyên chất. Một chất rắn như vậy bao gồm các nguyên tử đóng gói chặt chẽ.

Trong hầu hết các trường hợp, lớp electron ngoài cùng của mỗi nguyên tử kim loại trùng với một số lượng lớn các nguyên tử lân cận.

Kết quả là, các electron hóa trị di chuyển liên tục từ nguyên tử này sang nguyên tử khác và không liên kết với bất kỳ cặp nguyên tử cụ thể nào (Encyclopædia Britannica, 2016).

Kim loại có một số phẩm chất duy nhất, chẳng hạn như khả năng dẫn điện, năng lượng ion hóa thấp và độ âm điện thấp (vì vậy chúng dễ dàng từ bỏ các điện tử, nghĩa là chúng là cation).

Đặc tính vật lý của nó bao gồm vẻ ngoài sáng bóng (sáng), dễ uốn và dễ uốn. Các kim loại có cấu trúc tinh thể. Tuy nhiên, kim loại cũng dễ uốn và dễ uốn.

Vào những năm 1900, Paul Drüde đã đưa ra lý thuyết điện tử của các electron bằng cách mô hình hóa các kim loại như một hỗn hợp của hạt nhân nguyên tử (hạt nhân nguyên tử = hạt nhân dương + lớp điện tử bên trong) và electron hóa trị.

Trong mô hình này, các electron hóa trị là tự do, được định vị, di động và không liên kết với bất kỳ nguyên tử cụ thể nào (Clark, 2017).

Liên kết ion

Liên kết ion là tĩnh điện trong tự nhiên. Chúng xảy ra khi một phần tử có điện tích dương tham gia một điện tích âm do tương tác coulombic.

Các nguyên tố có năng lượng ion hóa thấp có xu hướng mất electron dễ dàng trong khi các nguyên tố có ái lực điện tử cao có xu hướng thu được các electron tạo ra các cation và anion tương ứng, là những chất tạo thành liên kết ion.

Các hợp chất cho thấy liên kết ion tạo thành tinh thể ion trong đó các ion của điện tích dương và âm dao động gần nhau, nhưng không phải lúc nào cũng có mối tương quan 1-1 trực tiếp giữa các ion dương và âm.

Liên kết ion thường có thể bị phá vỡ thông qua quá trình hydro hóa, hoặc thêm nước vào hợp chất (Wyzant, Inc., S.F.).

Các chất được liên kết với nhau bằng liên kết ion (như natri clorua) thường có thể được tách thành các ion tích điện thực sự khi một lực bên ngoài tác dụng lên chúng, chẳng hạn như khi chúng tan trong nước..

Hơn nữa, ở dạng rắn, các nguyên tử riêng lẻ không bị thu hút bởi một hàng xóm riêng lẻ mà tạo thành các mạng khổng lồ thu hút lẫn nhau bằng các tương tác tĩnh điện giữa hạt nhân của mỗi nguyên tử và các electron hóa trị lân cận.

Lực hút giữa các nguyên tử lân cận tạo cho các chất rắn ion một cấu trúc cực kỳ trật tự được gọi là lưới ion, trong đó các hạt có điện tích trái dấu thẳng hàng với nhau tạo ra cấu trúc cứng liên kết chặt chẽ (Anthony Capri, 2003).

Liên kết cộng hóa trị

Liên kết cộng hóa trị xảy ra khi các cặp electron được chia sẻ bởi các nguyên tử. Các nguyên tử sẽ được liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác để có được sự ổn định hơn, điều này thu được bằng cách hình thành một lớp electron hoàn chỉnh.

Bằng cách chia sẻ các electron bên ngoài (hóa trị) nhất của chúng, các nguyên tử có thể lấp đầy lớp electron bên ngoài của chúng và đạt được sự ổn định.

Mặc dù người ta nói rằng các nguyên tử chia sẻ các electron khi chúng hình thành liên kết cộng hóa trị, nhưng chúng thường không chia sẻ các electron bằng nhau. Chỉ khi hai nguyên tử của cùng một nguyên tố tạo thành liên kết cộng hóa trị thì các electron được chia sẻ mới thực sự được chia sẻ đồng đều giữa các nguyên tử.

Khi các nguyên tử của các nguyên tố khác nhau chia sẻ các electron thông qua liên kết cộng hóa trị, electron sẽ bị hút về phía nguyên tử nhiều hơn với độ âm điện lớn hơn dẫn đến liên kết cộng hóa trị có cực.

Khi so sánh với các hợp chất ion, các hợp chất cộng hóa trị thường có nhiệt độ nóng chảy và sôi thấp hơn và ít có xu hướng hòa tan trong nước.

Các hợp chất cộng hóa trị có thể ở trạng thái khí, lỏng hoặc rắn và không dẫn điện hoặc nhiệt tốt (Camy Fung, 2015).

Cầu hydro

Liên kết hydro hoặc liên kết hydro là tương tác yếu giữa một nguyên tử hydro gắn với một nguyên tố âm điện với một nguyên tố điện khác.

Trong liên kết cộng hóa trị có cực có chứa hydro (ví dụ: liên kết O-H trong phân tử nước), hydro sẽ có điện tích dương nhẹ do các electron liên kết bị kéo mạnh hơn về phía nguyên tố kia.

Do điện tích dương nhỏ này, hydro sẽ bị thu hút bởi bất kỳ điện tích âm lân cận nào (Khan, S.F.).

Liên kết của Van der Waals

Chúng là các lực điện tương đối yếu thu hút các phân tử trung tính với nhau trong các chất khí, trong các chất khí hóa lỏng và hóa rắn và trong hầu hết các chất lỏng hữu cơ và rắn.

Các lực lượng được đặt theo tên của nhà vật lý người Hà Lan, Julian Diderik van der Waals, người đầu tiên vào năm 1873 đã yêu cầu các lực liên phân tử này trong việc phát triển một lý thuyết để giải thích các tính chất của khí thực (Encyclopædia Britannica, 2016).

Lực Van der Waals là một thuật ngữ chung được sử dụng để xác định lực hút của các lực liên phân tử giữa các phân tử.

Có hai loại lực lượng Van der Waals: lực lượng Phân tán Luân Đôn là lực lượng lưỡng cực yếu và mạnh hơn (Kathryn Rashe, 2017).

Tài liệu tham khảo

1. Anthony Capri, A. D. (2003). Liên kết hóa học: Bản chất của liên kết hóa học. Lấy từ Visionlearning Visionlearning.com
2. Camy Fung, N. M. (2015, 11 tháng 8). Trái phiếu hóa trị. Lấy từ chem.libretexts chem.libretexts.org
3. Clark, J. (2017, ngày 25 tháng 2). Liên kết kim loại. Lấy từ chem.libretexts chem.libretexts.org
4. Bách khoa toàn thư Britannica. (2016, ngày 4 tháng 4). Liên kết kim loại. Lấy từ britannica britannica.com.
5. Bách khoa toàn thư Britannica. (2016, ngày 16 tháng 3). Lực lượng Van der Waals. Lấy từ britannica britannica.com
6. Kathryn Rashe, L. P. (2017, ngày 11 tháng 3). Lực lượng Van der Waals. Lấy từ chem.libretexts chem.libretexts.org.
7. Khan, S. (S.F.). Liên kết hóa học. Lấy từ khanacademy khanacademy.org.
8. Martinez, E. (2017, ngày 24 tháng 4). Liên kết nguyên tử là gì? Lấy từ sciences sciences.com.
9. Wyzant, Inc. (S.F.). Trái phiếu. Lấy từ wyzant wyzant.com.