Co to jest ...
Wiązanie chemiczne
Cyt. „Wiązanie chemiczne – według klasycznej definicji: każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają w wyniku uwspólnienia dwóch lub większej liczby elektronów pochodzących z jednego lub obu łączących się atomów albo przeskoku jednego lub większej liczby elektronów z jednego atomu na drugi i tym samym utworzenia pary jonowej.”
Wiązania chemiczne
klasyczne modele kulkowo-pręcikowe vs wiązanie chemiczne
„Sometimes it seems to me that a bond between two atoms has become so real, so tangible, so friendly, that I can almost see it. Then I awake with a little shock, for a chemical bond is not a real thing. It does not exist. No one has ever seen one. No one ever can. It is a figment of our own imagination.” see below
„Atomy w molekule” i „w sieci kryształu”
Tworzenie się wiązań chemicznych
przejdź do animacji 3D »
Warto wiedzieć, że ...
VSEPR a wiązania chemiczne
VSEPR - „odpychanie par elektronów powłoki walencyjnej” nie jest modelem opisującym wiązania chemiczne, jest metodą opisu kształtów cząsteczek chemicznych lub lepiej jest metodą do opisu rozkładu przestrzennego kierunków wokół atomu centralnego w jakich moga tworzyć sie wiązania chemiczne. Tym samym czy fizyczne obszary ujemnego ładunku elektrycznego, które odpychają się nawzajem, a tym samym starają się pozostać jak najdalej od siebie wyobrazimy sobie jako „ujemnie naładowane kulki” czy jako „ujemnie naładowane chmurki” przestaje mieć jakiekolwiek znaczenie.
Klasyczne modele cząsteczek
Wiązanie chemiczne - czym właściwie jest
Przez klasyczne rozumiemy modele, które nie uwzględniają kwantowego zachowania małych cząstek, w szczególności elektronu. Modele te generalnie zakładają, że elektrony i jony zachowują się jak ładunki punktowe, które przyciągają się i odpychają zgodnie z prawami elektrostatyki. Chociaż całkowicie ignoruje to, czego dowiedzieliśmy się o naturze elektronu od czasu opracowania teorii kwantowej w latach dwudziestych XX wieku, te klasyczne modele nie tylko okazały się niezwykle przydatne, ale główne z nich służą również jako podstawa ogólnej klasyfikacji związków chemicznych na kategorie „kowalencyjne” i „jonowe”.
Budowa HF - animacja 3D.
Budowa HF - animacja 3D.
Od klasycznego modelu chloru do cząsteczki HF.
Animacja 3D przedstawia tworzenie wiązania chemicznego w cząstczce typu HF oraz relację pomiędzy kształtem cząsteczki HF wynikającym z reprezentacji orbitalowej vs pręcikowo-kulkowej.
Budowa cząsteczki o kształcie tetraedrycznym (typu CH4)
Orbitale vs modele - animacja 3D.
Budowa cząsteczki o kształcie tetraedrycznym (typu CH4)
Kształt i budowę cząsteczek chemicznych opisują modele teoretyczne, w szczególności modele kwantowe budowy molekuł. Pomiędzy zwykłymi, materialnymi modelami chemicznymi a modelami orbitalowymi istnieją dobrze określone relacje.
Na przykładzie cząsteczki o budowie tetraedrycznej przedstawiono relacje wzajemne pomiędzy różnymi reprezentacjami modelowymi.
Animacja rozpoczyna się od przebudowy powłoki walencyjnej swobodnego atomu centralnego pod wpływem pól zewnętrznych. Kształt molekuły określają w tym przypadku orbitale zhybrydyzowane typu sp3.
W kolejnych odsłonach widzimy ten sam tetraedryczny kształt reprezentowany przez modele pręcikowo-kulkowe, szkieletowe, styczne (sferyczne) oraz czaszowe.
Kilka uwag o wiązaniu chemicznym
Na początek zwróćmy uwagę na pozornie drobny błąd spotykany często - chodzi o pomijanie Pair w rozwinięciu skrótu VSEPR. Podkreśmy to - VSEPR nie zajmuje się rozkładem przestrzennym elektronów w atomie swobodnym lecz rozkładem przestrzennym par elektronowych w „atomie w molekule”. Jeżeli przyjmiemy, że wiązania chemiczne tworzą się dzięki uwspólnieniu elektonów rozumianych jako obszar przestrzeni o ładunku ujemnym - jakkolwiek ten obszar rozumiemy - to VSEPR proponuje by ich rozkład wynikał z dążności do stabilnej struktury wokół atomu centralnego przy założonym typie oddziaływania elektrostatycznego. Pomijamy tutaj oczywiście dyskusje n/t - dlaczego elektrony trzymają się w pobliżu atomu centralnego - dlatego mówimy o parach elektronów w powłoce walencyjnej.
Nie wdając się zatem w dyskusję czym jest wiązanie chemiczne - będziemy na nie patrzyli jak na pewną relację wzajemną pomiędzy atomami, która sprawia że zbiór atomów staje się uporządkowany łącząc się pomiędzy sobą, tworząc mniej lub bardziej stabilne struktury przestrzenne o unikalnych właściwościach fizycznych, chemicznych, czy biologicznych.
Swoją wiedzę często kształtujemy w oparciu o klasyczne modele typu kulkowo-pręcikowych, w których atom to obiekt-kulka oraz wiązanie to też obiekt-łącznik (pręcik itp.). Wprowadza nas to w myślenie o wiązaniu chemicznym jako o obiekcie.
Zacytujmy co o wiązaniu chemicznym powiedział Charles Alfred Coulson
„Sometimes it seems to me
that a bond between two atoms has become so real, so tangible, so friendly, that I can almost see it. Then I awake with a little shock, for a chemical bond is not a real thing. It does not exist. No one has ever seen one. No one ever can. It is a figment of our own imagination.”
„Czasami wydaje mi się, że więź między dwoma atomami stała się tak realna, tak namacalna, tak przyjazna, że prawie ją widzę. Wtedy budzę się z lekkim szokiem, ponieważ wiązanie chemiczne nie jest czymś realnym. Nie istnieje. Nikt nigdy go nie widział. Nikt nigdy nie będzie w stanie. To wytwór naszej wyobraźni.”