Wiązania chemiczne w ciałach

stałych

Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są
stabilne?

•PRZYCIĄGANIE

oraz

•ODPYCHANIE

Kation
Anion

Wynika z elektrostatycznego oddziaływania między
elektronami a dodatnimi jądrami atomowymi. Może
to być klasyczne przyciąganie kulombowskie
(wiązanie jonowe), ale może też mieć zupełnie inną
naturę. Ze względu na rodzaj sił przyciągających
wiązania można podzielić na:

–Jonowe

–Kowalencyjne

–Metaliczne

–Molekularne

–Wodorowe

Przyciąganie

Odpychanie

Gdy atomy zbliżą się do siebie tak blisko, że chmury
elektronowe zaczynają się na siebie nakładać, to wskutek
zakazu Pauliego pojawia się bardzo silne odpychanie:

lub

STABILNA CZĄSTECZKA

:

ENERGIA MINIMALNA

Energia E = 0

→atomy ze sobą nie

oddziałują

Energia E < 0

→atomy się
przyciągają

Energia E > 0

→atomy się
odpychają

STABILNA CZĄSTECZKA:

SIŁA F= 0

Siła F= 0 →atomy są
w położeniach
równowa-gowych
(albo związane ze
sobą, albo daleko od
siebie)

Siła < 0 →atomy się
przyciągają

Siła > 0 →atomy się
odpychają

Podstawowe cechy wiązań

chemicznych w ciele

stałym:

•Długość wiązania.
•Kąty między
wiązaniami.
•Energia spójności
kryształu.
•Kierunkowość wiązań

.

•Przeniesienie elektronów z jednego
atomu

na

drugi

(jonizacja);

•Powstają

JONY

o

zamkniętych

powłokach;
•JONY mając przeciwne znaki przyciągają
się.
•

WIĄZANIE JONOWE

WIĄZANIE JONOWE powstanie jeśli zysk

energetyczny

z

przyciągania

kulombowskiego

przewyższy

energię

potrzebną

do

jonizacji

atomów

•Związki jonowe tworzą się pomiędzy
atomami o małej energii jonizacji (grupa
I) a atomami o dużym powinowactwie
elektronowym

(grupa

VII)

WIĄZANIA JONOWE

Własności wiązania jonowego

Wiązanie kowalencyjne

Przykłady wiązań kowalencyjnych

tzw. orbitale zhybrydyzowane

•Węgiel: 1s2 2s2 2p2 nie jest metalem,
ponieważ korzystniejsza energetycznie jest
hybrydyzacja orbitali: wzbudzenie
elektronu z zamkniętej powłoki 2s i jego
hybrydyzacja albo:

•sp

•sp2

•sp3

Własności wiązania
kowalencyjnego

:

•Wiązanie tworzą:
–pierwiastki niemetaliczne z wyjątkiem
gazów
szlachetnych (C, Si, Ge);
–Cząsteczki chemiczne (Cl2, H2,..);
–Cząsteczki złożone z różnych ale o
podobnej
elektroujemności pierwiastków (HCl,
AsGa, związki
organiczne);

•Kryształy są twarde i kruche;

Własności wiązania kowalencyjnego c.d.

:

•Wiązanie jest silne;
•Wysoka temperatura topnienia;
•Wiązanie kierunkowe;
•Najczęściej spotykane struktury
krystaliczne: struktura diamentu;

Własności wiązania kowalencyjnego c.d.

:

Wiązanie metaliczne

Jony metalu są utrzymywane razem przez „morze” elektronów. To
pozwala na zginanie metalu bez zniszczenia struktury (plastyczność).
Elektrony mogą się dość swobodnie poruszać, co tłumaczy dobre
przewodzenie prądu przez metale.

Wiązanie

metaliczne

W przypadku wiązania metalicznego im
więcej elektronów jest wspólnych i
poruszając się między jonami ekranuje
ich ładunek –tym silniejsze wiązanie.

Zatem korzystne jest gdy atomy są blisko
siebie: tzw. gęste upakowanie.

Wiązanie
metaliczne

Wiązanie
metaliczne c.d.

Wiązanie

wodorowe