Materiały pochodzą z Platformy Edukacyjnej Portalu www.szkolnictwo.pl Wszelkie treści i zasoby edukacyjne publikowane na łamach Portalu www.szkolnictwo.pl mogą być wykorzystywane przez jego Użytkowników wyłącznie w zakresie własnego użytku osobistego oraz do użytku w szkołach podczas zajęć dydaktycznych. Kopiowanie, wprowadzanie zmian, przesyłanie, publiczne odtwarzanie i wszelkie wykorzystywanie tych treści do celów komercyjnych jest niedozwolone. Plik można dowolnie modernizować na potrzeby własne oraz do wykorzystania w szkołach podczas zajęć dydaktycznych.

SPOSOBY ŁĄCZENIA SIĘ ATOMÓW W CZĄSTECZKI WIĄZANIA CHEMICZNE SPOSOBY ŁĄCZENIA SIĘ ATOMÓW W CZĄSTECZKI Krystyna Sitko

O H H H H Atomy mogą łączyć się ze sobą tworząc cząsteczki. Jeżeli łączą się ze sobą atomy różnych pierwiastków to powstaje cząsteczka związku chemicznego Atomy mogą łączyć się ze sobą tworząc cząsteczki. Jeżeli łączą się ze sobą atomy tego samego pierwiastka, to powstaje cząsteczka pierwiastka. Cząsteczka wody O H H H H Cząsteczka wodoru

Cząsteczkę tworzą atomy różnych pierwiastków np. H2O, CO, HCl, CH4 PODZIAŁ CZĄSTECZEK Homoatomowe Cząsteczkę tworzą atomy tego samego pierwiastka np., H2 , O2 ,N 2 ,Cl 2 Heteroatomowe Cząsteczkę tworzą atomy różnych pierwiastków np. H2O, CO, HCl, CH4 C H H H Cząsteczka H2 Cząsteczka CH4

Wiązanie atomowe (kowalencyjne) Mechanizm tworzenia wiązania kowalencyjnego, jest wynikiem dążenia atomów do przyjęcia konfiguracji najbliższego gazu szlachetnego (reguła dubletu, oktetu). Skompletowanie oktetów (dubletu) w wiązaniu atomowym następuje poprzez uwspólnienie par elektronowych. Przykładem jest cząsteczka wodoru, w której dublet jest osiągany poprzez uwspólnienie dwóch elektronów pochodzących od dwóch atomów wodoru. Wiązanie atomowe powstaje podczas łączenia się ze sobą niemetali np.H2 1e +1 +1 2e +1 H H H Gdy dwa atomy wodoru zbliżą się do siebie, ich elektrony rozmieszczają się symetrycznie wokół obydwu jąder, tworząc wspólną parę elektronową. Każdy atom wodoru ma dwa elektrony , które krążą wokół obu jąder. Z tego powodu konfiguracja elektronowa atomów wodoru staje się podobna do konfiguracji helu. Czynnikiem wiążącym dwa atomy wodoru jest para elektronowa.

Cząsteczka wodoru składa się z 2 atomów wodoru. SPOSOBY PRZEDSTAWIANIA WIĄZANIA KOWALENCYJNEGO (ATOMOWEGO) Cząsteczka wodoru składa się z 2 atomów wodoru. H 2 Symbol pierwiastka chemicznego Liczba atomów w cząsteczce Wzór sumaryczny cząsteczki wodoru H H H H Każdy atom wodoru ma po 1 elektronie walencyjnym. Zaznacza się go kropkami przy symbolu pierwiastka chemicznego H H Wzór kreskowy czyli strukturalny Wzór elektronowy dwuatomowej cząsteczki wodoru

. . . ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ : : : : : : : . . . . Cl Cl Cl ¨ ¨ ¨ ¨ Cl + Cl Cl Cl Przykład - cząsteczka chloru Atom chloru ma 7elektronów walencyjnych (na ostatniej powłoce). Do konfiguracji elektronowej najbliższego gazu szlachetnego –argonu, brakuje mu 1 elektronu. Atomy Cl po zbliżeniu do siebie tworzą jedną wspólna parę elektronową i wtedy każdy z atomów chloru ma 8 elektronów walencyjnych - powstaje oktet. +6 . +6 7e 10e . 10e 10e +17 2e +17 +17 . ¨ : Mechanizm powstawania wiązania kowalencyjnego w cząsteczce chloru. ¨ ¨ Cl : : Cl Cl ¨ ¨ ¨ . . : ¨ ¨ : : ¨ . . ¨ : Cl + Cl Cl Cl ¨ ¨ ¨ ¨

¨ ¨ . ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ : : : : : O O O O O WIĄZANIE W CZĄSTECZCE TLENU Jeżeli utworzenie jednej wiążącej pary elektronowej nie wystarcza do utworzenia oktetu, atom może wykorzystać dwa lub trzy elektrony tworząc wiązania podwójne lub potrójne. Przykładem jest cząsteczka tlenu w której dwie pary elektronowe utworzyły wiązanie podwójne. Wiązanie w cząsteczce tlenu można przedstawić schematem +4 +4 6e 2e 2e 2e ¨ +8 4e +8 +8 ¨ . : ¨ O : ¨ : : ¨ : O O O ¨ O ¨ ¨

Wiązanie kowalencyjne (atomowe) spolaryzowane Tutaj też tworzą się wspólne pary elektronowe. Cechą charakterystyczną tego wiązania jest przesunięcie pary elektronowej wiążącej atomy w kierunku atomu pierwiastka, który w jądrze atomu ma więcej protonów. Jednym z przykładów tego wiązania może być połączenie chloru i wodoru w cząsteczce chlorowodoru. Wiązanie atomowe spolaryzowane powstaje wówczas, gdy łączą się ze sobą atomy pierwiastków różniących się rozmiarami i ilością powłok, lecz nie tak znacznie jak w przypadku tworzenia wiązania jonowego. wspólna para elektronowa 6e 10e +1 2e +17 H Cl H Cl HCl Wzór sumaryczny Cząsteczka chlorowodoru

H H N N H H H H Cząsteczka amoniaku NH3 Wzór sumaryczny: Cząsteczka amoniaku jest zbudowana z 1 atomu azotu i 3 atomów wodoru. Wzór sumaryczny: NH3 liczba atomów wodoru w cząsteczce brak liczby oznacza 1 atom azotu w cząsteczce Atom azotu znajduje się w grupie 15 i ma 5 elektronów walencyjnych. Wodór - (1 grupa) ma 1 elektron walencyjny. Do uzyskania trwałej konfiguracji elektronowej (oktetu) atom azotu potrzebuje 3 elektronów. Atomy wodoru potrzebują po 1 elektronie. Tworzą się trzy wspólne pary elektronowe. H H N N H H H H Wzór elektronowy Wzór strukturalny

W tworzeniu wiązań chemicznych znaczącą rolę odgrywają elektrony walencyjne . Elektrony walencyjne mogą być łatwo usunięte jak i w niektórych przypadkach uzupełnione o nowe elektrony. Powstają wtedy jony. Wiązanie jonowe powstaje wtedy, kiedy mamy do czynienia z atomem - donorem i atomem - akceptorem elektronów. Przyjmując i oddając elektrony atomy osiągają strukturę najbliższego gazu szlachetnego. Wiązanie jonowe Donor - atom dostarczający elektronów Akceptor – atom przyjmujący elektrony Dobrymi donorami elektronów są pierwiastki 1 i 2 grupy układu okresowego (metale). Elektrony powłok walencyjnych tych pierwiastków są słabo związane z atomami i można je łatwo od nich oderwać. Doskonałymi akceptorami są pierwiastki 17 grupy układu okresowego (fluorowce). 1e +1 8e 8e M 2e 2e e + L L K +11 K +11 Atom sodu Na oddaje 1 elektron i staje się kationem Na +

Przyjmowanie i oddawanie elektronów zmienia ładunek atomów Przyjmowanie i oddawanie elektronów zmienia ładunek atomów. Przed oddaniem lub przyjęciem elektronów każdy atom jest elektrycznie obojętny. Kiedy zostaną usunięte elektrony walencyjne, ładunek pozostałych elektronów nie równoważy już dodatniego ładunku jądra. Ponieważ elektron ma jednostkowy ładunek ujemny, wynikiem usunięcia jednego elektronu z obojętnego atomu jest powstanie kationu o jednostkowym ładunku dodatnim. Na przykład kation sodu Na+ to atom sodu, który utracił jeden elektron, ma więc jeden ładunek dodatni. Każdy elektron utracony przez atom zwiększa sumaryczny ładunek dodatni atomu o jednostkę. Na przykład, gdy atom magnezu traci dwa elektrony, staje się podwójnie naładowanym jonem magnezu (kationem) Mg2+ 2e +2 8e 8e M 2e 2e 2e L L K +12 K +12 Obojętny atom magnezu, liczbę protonów w jądrze (12p) równoważy liczba elektronów krążących wokół jądra (12e)

WIĄZANIE JONOWE cd Atomy pierwiastków 17 grupy ( niemetale) łatwo pobierają elektrony. Nadmiar elektronów w stosunku do ładunku jądra sprawia, że stają się one anionami, czyli jonami o ładunku ujemnym. -1 7e 8e 17 protonów (17+)w jądrze 8e 8e M M 2e 2e L L + e K +17 K +17 18 elektronów (18 -) krążących wokół jądra Atom chloru Cl Jon chloru - anion Cl- Przyjmowanie i oddawanie elektronów zmienia ładunek atomów. Przed przyjęciem elektronu atom chloru jest elektrycznie obojętny. Gdy atom chloru przyłącza elektron, staje się ujemnie naładowanym jonem chlorkowym - Cl-. Atom tlenu przyłączając dwa elektrony, staje się podwójnie naładowanym jonem tlenkowym - O2-.

Siły elektrostatycznego przyciągania pomiędzy jonami Na+ i Cl-. Wiązanie jonowe powstaje w wyniku przeniesienia elektronów walencyjnych od atomu jednego pierwiastka do atomu drugiego. Powstają wówczas jony- kationy i aniony, które przyciągając się tworzą wiązania. Cl- Na+ Rys.1 Struktura kryształu NaCl. Cl- Jeżeli obok siebie pojawi się wielka ilość jonów dodatnich i ujemnych to siły elektrostatyczne zaczną działać w każdym kierunku. Jony dodatnie i ujemne zbliżają się do siebie tworząc uporządkowaną sieć. W takiej sieci jony dodatnie i ujemne rozmieszczone są na przemian w przestrzeni (rys. 1). 8e Na+ 8e 8e M 2e 2e L L K +17 K +11 Siły elektrostatycznego przyciągania pomiędzy jonami Na+ i Cl-.

KOWALENCYJNE (ATOMOWE) PODZIAŁ WIĄZAŃ CHEMICZNYCH WIĄZANIA CHEMICZNE KOWALENCYJNE (ATOMOWE) NIESPOLARYZOWANE A : A SPOLARYZOWANE A :B JONOWE M + B -

Nowe pojęcia Wiązanie kowalencyjne (atomowe) – wiązanie polegające na łączeniu się atomów za pomocą wspólnych par elektronowych Wiązanie jonowe – wiązanie polegające na łączeniu się kationów i anionów powstałych z atomów. Jon – cząstka posiadająca dodatni lub ujemny ładunek elektryczny Kation – jon dodatni. Anion – jon ujemny. Cząsteczka związku chemicznego (heteroatomowa)- cząsteczka utworzona przez atomy różnych pierwiastków np., HCl , H2O, N H3 Cząsteczka pierwiastka (homoatomowa)- cząsteczka tworzona przez atomy tego samego pierwiastka np., H2 , O2 ,N2