Ķīmiskā saite: definīcija, pamati un veidi (kovalentā un jonu)
Ķīmiskā saite: skaidra definīcija, pamati un piemēri — izpratne par kovalentajām un jonu saitēm, to veidošanos, īpašībām un lomu molekulās, kristālos un metālos.
Ķīmiskās saites savieno atomus. Savienotie atomi paliek kopā, ja vien saitei netiek nodots vajadzīgais enerģijas daudzums — tas, cik liela enerģija nepieciešama saišu pārraušanai, atkarīgs no saišu veida un to stipruma.
Kopumā spēcīgas ķīmiskās saites rodas no elektronu uzvedības un elektrostatiskajām mijiedarbībām starp elektroniem un protonu piesaisti atoma kodolos. Biežākās sintezējošās mehānikas ir elektronu dalīšanās (kovalentā saite) vai elektronu pārnese (jonu saite). Atomi molekulās, kristālos, metālos un divatomu gāzēs ir saistīti ar ķīmiskām saitēm — to dabā un īpašībās redzams, kā saites nosaka vielu struktūru un fizikālās īpašības.
Saites veidi un to īpatnības
- Kovalentā saite — veidojas, kad atomi dalās ar viens vai vairākiem elektronu pāriem. Dalītais elektronu pāris rada kopīgu elektronu blīvumu starp kodoliem, kas elektrostatiskā piesaistes rezultātā saista atomus. Kovalentās saites var būt vienkāršas, dubultās vai trīskāršās saites. Vienkāršā saite parasti ir sigma (σ) veida saite, dubultā satur sigma un pi (π) komponenti, trīskāršā — sigma un divas π saitēs. Kovalentās saites polaritāte atkarīga no atomu elektronegatīvumu atšķirības — liela atšķirība padara saiti polarāku.
- Jonu saite — rodas, kad viens atoms pārnes elektronus uz otru, veidojot oposto lādētus jonus, kuri pēc tam savstarpēji pievelkas. Šī pievilkšanās ir elektrostatiskā dabā. Biežs piemērs ir NaCl, kur nātrija atoms zaudē elektronus un kļūst par Na+, bet hloram pievienojas elektrons un tas kļūst par Cl−.
- Metāliskā saite — raksturīga metāliem; to raksturo delokalizētu brīvi pārvietojošos elektronu "jūras" pastāvēšana ap pozitīvi lādētiem metāla joniem. Tas nodrošina metālu vadītspēju, veidojamību (duktilitāti) un mirdzumu.
- Koordinācijas (dātā) saite — īpašs kovalentās saites gadījums, kad elektronu pāri sākotnēji nodrošina tikai viens atoms (donors), bet tas tiek kopīgi lietots, lai saistītu citu atomu vai jonu (akceptoru). To bieži redz “kompleksos” un koordinācijas savienojumos.
- Vājas mijiedarbības — iekļauj ūdeņraža saites, Van der Waals spēkus un dipolu-dipolu mijiedarbības. Kaut arī šīs saites parasti ir daudz vājākas par kovalentajām vai jonu saitēm, tās būtiski ietekmē molekulu salīdzīšanas enerģijas, šķīdību, virsmas spriegumu un bioloģisko molekulu struktūru.
Saites skaitīšana, attēlošana un teorētiskie jēdzieni
Ķīmiķi ķīmiskās saites bieži attēlo, izmantojot elektronpunktu (Lewisa) struktūras vai līniju shēmas. Katrs elektrons tiek apzīmēts ar punktu (Lewisa) vai, ja elektronu pāris veido saiti, starp atomiem tiek zīmēta līnija. Parasti tiek piemērota okteta likuma ideja — daudzi elementi tiecas iegūt astoņus ārējos elektronus — taču ir izņēmumi (piem., H ar 2 elektroniem, B ar pārāk mazu elektronu skaitu, elementi ar paplašināto oktetu periodā 3 un zemāk).
Daži svarīgi jēdzieni:
- Saites enerģija — enerģija, kas vajadzīga, lai pārraut saiti; īsākas saites parasti ir stiprākas un tām ir lielāka saišu enerģija.
- Saites garums — attālums starp atomu kodolu centriem, kad molekulai ir minimāla enerģija; atšķiras atkarībā no saišu veida un atomu izmēriem.
- Sigma (σ) un pi (π) saites — sigma saite veidojas tiešā atomu orbitāļu pārklāšanās virs starppunktu ass; π saite rodas sānu pārklāšanās un bieži veido dubultās un trīskāršās saišu papildkomponentes.
- Elektronegatīvums — atoms ar lielāku elektronegatīvitāti pievelk kopīgo elektronu blīvumu tuvāk sev, padarot kovalento saiti polarāku.
- Rezons — situācija, kad viena molekula nevar pilnībā aprakstīt ar vienu Lewis struktūru; tā tiek raksturota ar vairākām rezonanses formām, kas kopā sniedz labāku elektronu izplatījuma priekšstatu.
Attēlošana praksē un piemēri
Molekulu formulās ķīmiskās saites starp atomiem norāda dažādos veidos atkarībā no tā, cik detalizēti jāparāda saites dabā. Vienkāršāka pieeja izmanto līnijas, kuras palielina, ja izveidoto saišu skaits palielina līniju skaitu. Tā Kovalentāssaites veidojas, kad atomi dalās ar elektroniem, un Jonu saite ir pretēji lādētu jonu savstarpēja pievilkšanās — piemēri: H2 (kovalents), O2 (dubulta kovalentā saite), N2 (trīskārša kovalentā saite), NaCl (jonu kristāls).
Praktiski zīmēšanas noteikumi, kas bieži tiek mācīti skolā:
- Uzrakstīt kopējos exterior elektronus ar punktiem (Lewisa struktūra).
- Sekot okteta principam, ja tas piemērojams.
- Aizstāt dalītos elektronu pārus ar līnijām (viena līnija = viens pāris, divas = dubulta u.t.t.).
Kāpēc tas ir svarīgi
Ķīmiskās saites nosaka vielas ķīmiskās un fizikālās īpašības — kušanas un viršanas temperatūras, šķīdību, elektrisko vadītspēju, mehāniskās īpašības, reaktivitāti un bioloģisko funkciju. Sapratne par saišu veidiem un uzvedību ļauj prognozēt molekulu struktūru, dizainēt jaunus materiālus un izprast bioloģiskus procesus.
Lūisa struktūras, kurās parādītas ķīmiskās saites starp oglekli C, ūdeņradi H un skābekli O
Saistītās lapas
- Ķīmiskā formula
- Dubultās saites
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir ķīmiskā saite?
A: Ķīmiskā saite ir pievilkšanās spēks, kas satur kopā dažādas ķīmiskās vielas.
J: Kas notiek ar atomiem, kas ir saistīti kopā?
A: Atomi, kas ir saistīti, paliek kopā, ja vien saitei netiek nodots vajadzīgais enerģijas daudzums.
J: Kas ir saistīts ar spēcīgu ķīmisko saiti?
A: Spēcīgu ķīmisko saiti veido elektronu apmaiņa vai pārnese starp iesaistītajiem atomiem.
J: Kādi ir ķīmisko saišu veidi?
A: Ķīmisko saišu veidi ir kovalentās un jonu saites.
J: Kā veidojas kovalentās saites?
A: Kovalentās saites veidojas, kad atomi dalās ar elektroniem.
J: Kas ir jonu saite?
A: Jonu saite ir pretēji lādētu jonu savstarpēja pievilkšanās.
J: Kā ķīmiķi parasti apraksta ķīmiskās saites?
A: Ķīmiķi parasti apraksta ķīmiskās saites, norādot elektronu skaitu, kas ir katram atomam, uzzīmējot tos kā punktus vai līnijas, lai veidotu ne vairāk kā astoņus, un uzzīmējot līniju starp diviem elektroniem, ja tie veido ķīmisko saiti.
Meklēt