W chemii niejądrowej wszystko to oddziaływania elektrostatyczne. To dlatego możesz się tak wiele nauczyć i przewidzieć po prostu „podążając za elektronami”
- Wiązania kowalencyjne powstają również z powodu oddziaływań elektrostatycznych – są one koncepcyjnie bardziej skomplikowane niż jonowe (właściwie wiązania jonowe są dokładniej opisywane przez funkcje falowe, po prostu staramy się na początku uprościć sprawę). Ponieważ elektrony istnieją jako fale, kiedy je ograniczasz, zaczynają robić dziwne rzeczy (lub to, co wydaje nam się dziwne). Na przykład kształty orbitali atomowych są takie, jakie są, ponieważ elektrony zachowują się jak stojące, trójwymiarowe fale uwięzione między jądrem o dodatnim ładunku a „punkt zerowy” w nieskończonej odległości. Kiedy umieścisz dwa atomy blisko siebie, elektrony na różnych atomach oddziałują ze sobą, a funkcja falowa staje się znacznie bardziej skomplikowana. W rezultacie w niektórych parach atomów funkcje fal łączą się, tworząc orbitale wiążące.
Krótka odpowiedź na Twoje pierwsze pytanie brzmi: „Orbitale molekularne utrzymują atomy razem w wiązaniach kowalencyjnych i są one wynikiem oddziaływań elektrostatycznych i kwantowej natury elektronów. „
- Tak, związki jonowe są dużymi zbiorami jonów, a„ tak naprawdę nie można zdefiniować „cząsteczek” dla nich – zamiast tego mówimy o „jednostkach formuły”, które są najniższym możliwym całkowitym stosunkiem pierwiastków reprezentujących związek. Grupy atomów związanych kowalencyjnie są również utrzymywane razem przez oddziaływania elektrostatyczne, ale ponieważ wiązania kowalencyjne są o wiele silniejsze, związek molekularny może istnieć „samodzielnie” jako pojedyncza cząsteczka. Łącznie siły, które utrzymują kolekcje cząsteczek razem, nazywane są siłami van der Waalsa , jeśli nie nie zawierają jonów. W żadnym atomie lub cząsteczce nie ma nigdy całkowicie jednorodnej gęstości ładunku na powierzchni. W przypadku niektórych cząsteczek jest to ekstremalne (dobrym przykładem jest woda) i mówimy, że jest bardzo polarny lub że ma duży moment dipolowy. To po prostu inny sposób na powiedzenie, że jedna część ma ładunek ujemny, a druga dodatni . W wodzie wygląda to tak (z wikipedii ):
Na tym obrazku czerwony oznacza „więcej elektronów”, a niebieski „mniej elektronów”. Woda może tworzyć wiązania wodorowe , które są bardzo silne oddziaływania elektrostatyczne. Niektóre atomy i cząsteczki mają prawie gęstość ładunku na powierzchni. Nazywamy je cząsteczkami „niepolarnymi” – dobrym przykładem są gazy szlachetne. Jednak nawet gazy szlachetne mają tak zwany dipol indukowany ze względu na statystycznie skorelowane fluktuacje gęstości elektronów, gdy atomy są blisko siebie. W efekcie nawet gazy szlachetne mogą zostać schłodzone do tego stopnia, że staną się płynne – bardzo, bardzo słabe oddziaływania elektrostatyczne utrzymają je razem w niskiej temperaturze, kiedy nie poruszają się bardzo szybko. Siły te nazywane są London Dispersion Forces – od nazwiska gościa, który je opisał jako pierwszy. Siły dyspersyjne Londynu są ważne, ponieważ znajdują się w wszystkich cząsteczkach – polarnych lub nie. W rzeczywistości to właśnie sprawia, że większość tworzyw sztucznych jest solidna. Na przykład polietylen składa się z bardzo długich łańcuchów zasadniczo niepolarnych cząsteczek ( z wikipedii ):
Każdy łańcuch jest przyciągany do drugiego przez słabe siły dyspersyjne Londynu, jednak ponieważ każdy łańcuch ma dziesiątki tysięcy atomów, te małe siły szybko się sumują aby wytworzyć duże siły utrzymujące polimer razem. Dlatego polietylen jest stały w temperaturze pokojowej i można go używać do robienia takich rzeczy jak torby na zakupy!
Komentarze