Хімічні зв'язку

Атоми можуть приєднуватися одне до одного, або віддаючи і беручи електрони, або ділячись парами електронів з сусідніми атомами, або ділячись електронами з багатьма іншими атомами, або завдяки ефекту поляризації.

Електрони в атомі займають ряд вкладених шарів, при цьому впливу іншого атома можуть піддаватися, як правило, тільки електрони, що знаходяться у зовнішньому шарі (він називається валентних шаром). Коли електрони в двох атомах шикуються так, що виникає сила, що утримує разом ці два атома, ми говоримо, що утворюється хімічний зв'язок. Розрізняють декілька видів хімічного зв'язку.

Іонна зв'язок

Коли зовнішні електронні шари повністю заповнені, загальна енергія атомів знижується. Наприклад, атом натрію, що має на зовнішньому шарі один електрон, охоче віддає цей електрон. І навпаки, атом хлору, якому не вистачає одного електрона для заповнення зовнішнього шару, прагне приєднати електрон для завершення рівня. Коли атоми натрію і хлору опиняються поруч, натрій віддає електрон, а хлор його приймає. При цьому атом натрію, втративши негативний заряд, стає позитивно заряджених іоном натрію, а атом хлору, отримавши додатковий електрон, стає негативно заряджених іоном хлору. За закону Кулона між двома іонами виникає електростатичне тяжіння, що приводить до утворення хімічного зв'язку, яка й утримує атоми разом.

З цією реакцією пов'язано одне з чудес хімії: бурхливо реагує речовина натрій і сильно отруйний газ хлор, поєднуючись, утворюють звичайну кухонну сіль, широко застосовується в харчуванні.

Ковалентний зв'язок

Деякі атоми, в основному це стосується вуглецю, утворюють зв'язку по-іншому. Коли два таких атома досить наближаються один до одного, між ними виникає взаємодія, що можна розглядати як тривалий взаємний обмін електронами. Як ніби атом кидає один зі своїх зовнішніх електронів іншому атому, потім ловить електрон іншого атома і знову кидає його назад в нескінченній грі в м'яч. Відповідно до законів квантової механіки, такий обмін електронами викликає силу тяжіння, яка й утримує атоми разом.

Справа в тому, що такий атом як вуглець, що має чотири електрона у зовнішньому шарі, може доповнити цей валентний шар до восьми електронів, утворюючи ковалентні зв'язку з чотирма іншими атомами. Тому атоми вуглецю здатні утворювати молекули з довгими ланцюгами, які ми спостерігаємо в біологічних системах). Деякі вчені (і я в тому числі) навіть стверджують, що внаслідок цього властивості атома вуглецю все життя у Всесвіті, як і життя на Землі, повинна бути вуглецевої.

Металева зв'язок

В металах утворюється хімічний зв'язок ще одного виду. Кожен атом у металі віддає один або два рухомих електрона, як би ділячись цими електронами з усіма сусідніми атомами металу. Ці квазісвободние електрони утворюють щось зразок желе, в якому розташовуються важкі позитивні іони металу. Все це нагадує тривимірну просторову решітку з скляних кульок у в'язкому патоці - якщо штовхнути один з таких кульок, він злегка зрушиться, але збереже своє становище щодо інших. Точно так само атоми металу, потривожені зовнішнім механічним впливом, залишаться пов'язаними один з одним завдяки «Електронного желе». вм'ятина, але сам шматок металу, швидше за все, не розламати. Саме «електронне желе »робить метали хорошими провідниками електрики (див. Теорія електронів провідності).

Водневий зв'язок

Строго кажучи, це не хімічний зв'язок у тому сенсі, в якому ми розглядали попередні три типи зв'язку. Це, скоріше, притягання між окремими молекулами. Багато молекули, хоча і є в цілому нейтральними (тобто мають однакову кількість негативних електронів і позитивних протонів у своєму ядрі), виявляються поляризованими. Це означає, що деякі частини таких молекул мають сумарний негативний заряд, у той час як інші частини -- позитивний. Звичайно, сумарний заряд молекули нейтральний, але позитивний і негативний заряди розподілені нерівномірно.

Уявімо, що полярна молекула, як її називають, наближається своєї негативної областю до молекули-мішені. Електростатична сила з боку цієї негативній області більше, ніж з боку позитивною, тому що позитивна область розташована далі. Ця електростатична сила викликає в молекулі-мішені пересування електронів геть від точки контакту, тим самим створюючи в цьому місці молекули-мішені незначний позитивний заряд. У результаті між двома молекулами виникає сила притягання і, отже, утворюється зв'язок.

Самая відома полярна молекула - це молекула води. Негативний заряд збирається навколо атома кисню, приводячи до утворення слабкої позитивного заряду близько атомів водню. Завдяки такій поляризації вода є гарним розчинником. Її молекули здатні створювати зв'язку міцніші, ніж ті, які утримують молекули-мішені разом. Зв'язки, що створюються за допомогою позитивно заряджених атомів водню, називаються водневими зв'язками. Оскільки молекул водню дуже багато в біологічних молекулах, водневі зв'язку в них утворюються досить часто. Зокрема, саме водневі зв'язки утримують разом дві спіралі молекули ДНК.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.gramota.ru/