INTERATOMISKA LÄNKAR: EGENSKAPER OCH TYPER - KEMI - 2026

Den interatomiska bindningen är den kemiska bindningen som bildas mellan atomer för att producera molekyler. Även om forskare i dag generellt håller med om att elektroner inte kretsar kring kärnan, trodde man genom historien att varje elektron kretsade kring kärnan i en atom i ett separat skal.

Idag har forskare kommit fram till att elektroner svävar över specifika områden i atomen och inte bildar banor, men valensskalet används fortfarande för att beskriva tillgängligheten för elektroner.

Bild 1: atomer som interagerar med varandra genom kemiska bindningar.

Linus Pauling bidrog till den moderna förståelsen av kemisk bindning genom att skriva boken "The Nature of Chemical Bonding" där han samlade idéer från Sir Isaac Newton, Étienne François Geoffroy, Edward Frankland och särskilt Gilbert N. Lewis.

I den kopplade han kvantmekanikens fysik med den kemiska karaktären hos de elektroniska interaktioner som uppstår när kemiska bindningar görs.

Paulings arbete koncentrerades på att fastställa att verkliga joniska bindningar och kovalenta bindningar ligger i ändarna av ett bindespektrum, och att de flesta kemiska bindningar klassificeras mellan dessa ytterligheter.

Pauling vidareutvecklade en glidningsskala av bindningstyp som styrs av elektronegativiteten hos de atomer som är involverade i bindningen.

Paulings enorma bidrag till vår moderna förståelse av kemisk bindning ledde till att han tilldelades Nobelpriset 1954 för "forskning om den kemiska bindningens natur och dess tillämpning på att belysa strukturen för komplexa ämnen."

Levande saker består av atomer, men i de flesta fall flyter dessa atomer inte bara individuellt. Istället interagerar de normalt med andra atomer (eller grupper av atomer).

Till exempel kan atomer kopplas samman med starka bindningar och organiseras i molekyler eller kristaller. Eller så kan de bilda tillfälliga, svaga bindningar med andra atomer som kolliderar med dem.

Både de starka bindningarna som binder molekyler och de svaga bindningarna som skapar tillfälliga förbindelser är väsentliga för vår kropps kemi och för själva livet.

Atomer tenderar att organisera sig i de mest stabila mönster som möjligt, vilket innebär att de har en tendens att komplettera eller fylla sina yttersta elektronbanor.

De binds med andra atomer för att göra just det. Kraften som håller samman atomer i samlingar kända som molekyler är känd som en kemisk bindning.

Typer av interatomiska kemiska bindningar

Metallisk bindning

Den metalliska bindningen är den kraft som håller atomerna samman i en ren metallisk substans. En sådan fast substans består av tätt packade atomer.

I de flesta fall överlappar det yttersta elektronskalet i var och en av metallatomerna med ett stort antal angränsande atomer. Som en följd av detta flyttar valenselektroner kontinuerligt från atom till atom och är inte associerade med några specifika atomer.

Bild 2: illustration av en metallbindning

Metaller har flera egenskaper som är unika, såsom förmågan att leda elektricitet, låg joniseringsenergi och låg elektronregativitet (så de ger upp elektroner lätt, det vill säga de är katjoner).

Deras fysiska egenskaper inkluderar ett glansigt (glansigt) utseende, och de är formbara och smidiga. Metaller har en kristallin struktur. Emellertid är metaller också formbara och smidiga.

På 1900-talet kom Paul Drüde fram med elektronhavsteorin genom att modellera metaller som en blandning av atomkärnor (atomkärnor = positiva kärnor + inre elektronskal) och valenselektroner.

I denna modell är valenselektronerna fria, delokaliserade, mobila och inte associerade med någon speciell atom.

Jonisk bindning

Joniska bindningar är elektrostatiska till sin natur. De uppstår när ett element med en positiv laddning sammanfogar ett med en negativ laddning genom coulombiska interaktioner.

Element med låg joniseringsenergi har en tendens att förlora elektroner lätt medan element med hög elektronaffinitet har en tendens att få dem att producera katjoner respektive anjoner, vilket är vad som bildar joniska bindningar.

Föreningar som visar joniska bindningar bildar joniska kristaller i vilka positiva och negativt laddade joner svänger nära varandra, men det finns inte alltid en direkt 1-1-korrelation mellan positiva och negativa joner.

Ioniska bindningar kan typiskt brytas genom hydrering eller tillsats av vatten till en förening.

Ämnen som hålls samman av joniska bindningar (som natriumklorid) kan vanligtvis separeras i verkliga laddade joner när en yttre kraft verkar på dem, till exempel när de upplöses i vatten.

Vidare, i fast form, lockas inte enskilda atomer till en individuell granne utan bildar istället jätte-nätverk som lockas till varandra genom elektrostatiska interaktioner mellan kärnan i varje atom och angränsande valenselektroner.

Den attraktiva kraften mellan angränsande atomer ger joniska fasta ämnen en extremt ordnad struktur känd som ett jongitter, där motsatt laddade partiklar står i linje med varandra för att skapa en tätt bunden styv struktur.

Figur 3: natriumkloridkristall

Kovalent bindning

Kovalent bindning inträffar när par av elektroner delas av atomer. Atomer binds kovalent med andra atomer för att få mer stabilitet, vilket uppnås genom att bilda ett komplett elektronskal.

Genom att dela sina yttersta (valens) elektroner kan atomer fylla sitt yttre skal med elektroner och få stabilitet.

Figur 4: Lewis-diagram över den kovalenta bindningen av kvävemolekylen

Även om atomer sägs dela elektroner när de bildar kovalenta bindningar, delar de ofta inte elektroner lika. Först när två atomer av samma element bildar en kovalent bindning delas de delade elektronerna faktiskt lika mellan atomerna.

När atomer i olika element delar elektroner genom kovalent bindning dras elektronen vidare mot atomen med den högsta elektronegativiteten vilket resulterar i en polär kovalent bindning.

Jämfört med joniska föreningar har kovalenta föreningar vanligtvis en lägre smält- och kokpunkt och har mindre tendens att lösa upp i vatten.

Kovalenta föreningar kan vara i gas, vätska eller fast tillstånd och leder inte elektricitet eller värme bra.

Vätebindningar

Figur 5: vätebindningar mellan två vattenmolekyler

Vätebindningar eller vätebindningar är svaga interaktioner mellan en väteatom bunden till ett elektronegativt element med ett annat elektronegativt element.

I en polär kovalent bindning som innehåller väte (till exempel en OH-bindning i en vattenmolekyl) kommer vätet att ha en liten positiv laddning eftersom bindningselektronerna dras starkare mot det andra elementet.

På grund av denna svaga positiva laddning dras väte till eventuella angränsande negativa laddningar.

Länkar till Van der Waals

Det är relativt svaga elektriska krafter som lockar neutrala molekyler till varandra i gaser, i flytande och stelnade gaser och i nästan alla organiska och fasta vätskor.

Krafterna namnges efter den holländska fysikern Johannes Diderik van der Waals, som 1873 först postulerade dessa intermolekylära krafter i att utveckla en teori för att förklara egenskaperna hos verkliga gaser.

Van der Waals-krafter är en allmän term som används för att definiera attraktionen av intermolekylära krafter mellan molekyler.

Det finns två klasser av Van der Waals-styrkorna: London Scattering Forces som är svaga och starkare dipol-dipolkrafter.

referenser

1. Anthony Capri, AD (2003). Kemisk bindning: Kemisk bondens natur. Hämtad från visionlearning visionlearning.com
2. Camy Fung, NM (2015, 11 augusti). Kovalenta obligationer. Hämtad från chem.libretexts chem.libretexts.org
3. Clark, J. (2017, 25 februari). Metallisk limning. Hämtad från chem.libretexts chem.libretexts.org
4. Encyclopædia Britannica. (2016, 4 april). Metallisk bindning. Hämtad från britannica britannica.com.
5. Encyclopædia Britannica. (2016, 16 mars). Van der Waals styrker. Hämtad från britannica britannica.com
6. Kathryn Rashe, LP (2017, 11 mars). Van der Waals styrkor. Hämtad från chem.libretexts chem.libretexts.org.
7. Khan, S. (SF). Kemiska bindningar. Hämtad från khanacademy khanacademy.org.
8. Martinez, E. (2017, 24 april). Vad är Atomic Bonding? Hämtad från sciencing sciencing.com.
9. Wyzant, Inc. (SF). Obligationer. Hämtad från wyzant wyzant.com.