Δήμητρα Σπανού, συνταξιούχος καθηγήτρια χημικός Β/θμιας Εκπ/σης
ΕΙΣΑΓΩΓΗ
Ο ΧΗΜΙΚΟΣ ΔΕΣΜΟΣ
Δύο ή περισσότερα άτομα αλληλεπιδρούν και σχηματίζουν ένα σταθερότερο σύστημα από 2 ή περισσότερα άτομα. Βασίζεται σε θεωρίες ηλεκρονιακών αλληλεπιδράσεων στις οποίες συμμετέχουν κυρίως τα ηλεκτρόνια του τελευταίου ή του προτελευταίου ηλεκτρονιακού ενεργειακού επιπέδου. Τα ημιτελή στρώματα ηλεκτρονίων των εξωτερικών στοιβάδων των ατόμων είναι ασταθή και τέτοια άτομα προσπαθούν να συνδυαστούν με άλλα άτομα με στόχο την αναδιάρθωση των ηλεκτρονίων αυτών.
Ο χημικός δεσμός συνοδεύεται από μεταβολή της συνολικής ενέργειας του συστήματος και υπάρδιαφορετικοί τρόποι που πραγματοποιείται και εξηγείται έχοντας υπ' όψη με την ενέργεια ιοντισμού των χημικών στοιχείων, την ηλεκτραρνητικότητα, την ηλεκτροσυγγένεια
Πληρέστερες ερμηνείες για την δημιουργια των χημικών ενώσεων από τα χημικά στοιχεία και για τους χημικούς δεσμούς έχουν διατυπωθεί:
ΜΕ ΒΑΣΗ ΤΗΝ
Α. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΓΙΑ ΤΗΝ (ΜΕΓΑΛΥΤΕΡΗ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ)
Οι τυχόν μεταβολές των συστημάτων που συνοδεύουν, όταν προχωρούν σε σχηματισμό νέων ουσιών όπως είναι οι χημικές ενώσεις, με κριτήριο την συμφερότερη μεταβολή της εσωτερικής τους ενέργειας και της ενθαλπίας τους (θερμοδυναμική σταθερότητα)
Β. ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ (ΓΙΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΤΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ)
Η τάση των χημικών στοιχείων να αποκτούν σταθερότερη ηλεκτρονιακή τοποθέτηση στην κατανομή των ηλεκτρονίων της εξωτερικής τους στοιβάδας (ηλεκτρονιακή ισορροπία)
Γ. ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ (ΓΙΑ ΤΗΝ ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΚΑΤΑΝΟΜΗ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ ΣΤΟΝ ΧΩΡΟ)
Ο συνδυασμος ατομικών τροχιακών για την δημιουργία μοριακών τροχιακών για την νέα κατανομή του ηλεκτρονιακού φορτίου στον χώρο βάσει της προσσέγγισης νέων φορτισμένων σωματιδίων στον χώρο
Ας θυμώμαστε πάντα πως, κατά τον σχηματισμό και διατήρηση των χημικών ενώσεων ισχύουν αρχές και νόμοι κάποιοι εκ των οποίων είναι οι Μεγάλοι Γενικοί Νόμοι της Φυσικής και της Φύσης, όπως για παράδειγμα οι νόμοι της θερμοδυναμικής, ο νόμος του ισοζυγίου, της διατήρησης και της μεταφοράς εφαρμοσμένοι στις χημικές διαδικασίες.
- ΕΡΜΗΝΕΙΑ ΤΟΥ ΧΗΜΙΚΟΎ ΔΕΣΜΟΎ ΒΑΣΕΙ ΤΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΜΑΓΝΗΤΙΚΉΣ ΘΕΩΡΙΑΣ
- Άτομα που διαθέτουν στην εξωτερική στοιβάδα μη ζευγαρωμένα τροχιακά δηλαδή μονήρη ηλεκτρόνια, τείνουν κι αυτά να αποκτήσουν την ηλεκτρονιακή δομή ευγενούς αερίου ή όσο γίνεται πιο κοντά σε αυτήν,
- όπου θα έχουν ολική τροχιακή μαγνητική ροπή μηδενική, για μεγαλύτερη σταθερότητα
- Τα ηλεκτρόνια σθένους καθορίζουν την συμπεριφορά το ατόμου στις χημικές αντιδράσεις και την δημιουργία χημικών δεσμών
-
Η δημιουργία μιας ΧΗΜΙΚΗΣ ΕΝΩΣΗΣ είναι αποτέλεσμα της τάσης των σωματιδίων (ατόμων, ιόντων, συσσωματωμάτων κ.λ.π.) να αποκτήσουν δομή κατά την οποία η τροχιακή ΜΑΓΝΗΤΙΚΗ ΡΟΠΗ θα ελαχιστοποιείται γιατί έτσι έχουν την μεγαλύτερη σταθερότητα
Άτομα που διαθέτουν στην εξωτερική στοιβάδα μονήρη (αζευγάρωτα ηλεκτρόνια) τείνουν να αποκτήσουν δομή ευγενούς αερίου (που έχει συμπληρωμένες στοιβάδες) ή όσο γίνεται πιο κοντά σε αυτή.
Με ηλεκτρόνια της στοιβάδας σθένους του, κάθε ατόμου συμμετέχει στη δημιουργία μορίου είτε με ομοιοπολικό ή με ιοντικό δεσμό
-
-
ΔΗΜΙΟΥΡΓΙΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΕΝΩΣΕΩΝ ΜΕ ΟΜΟΙΟΠΟΛΙΚΟ ΔΕΣΜΟ
Τα ηλεκτρόνια που κατανέμονται σε ιδιες υποστοιβάδων (s με 2, p με 6, d με 10, f με 14 ηλεκτρόνια ) τοποθετούνται έτσι ώστε, σε κάθε υποστοιβάδα, ώστε να συμπληρώνονται πρώτα αυτά με την θετική φορά του spin (και επομένως παράλληλλα), ώστε να υπάρχει η μεγαλύτερη τιμή του spin (θετικές τιμές) που είναι προϋπόθεση για την ευσταθή ισορροπία. Στην συνέχεια τα τροχιακά πληρώνονται με τα ηλεκτρόνια αντιπαράλληλου spin (αρνητικές τιμές) Αυτός είναι ο κανόνας του Hund
Άτομα με εξωτερικά τροχιακά με μονήρη ηλεκτρόνια και συνεπώς αυξημένη μαγνητική ροπή. Η συμπλήρωση των τροχιακων αυτών με δεύτερο ηλεκτρόνιο (αντίθετης μαγνητικής ροπής) μηδενίζει την μαγνητική ροπή του συγκεκριμένου τροχιακού άρα μειώνεται και η ολική ενέργεια του ατόμου. Έτσι,
- Εάν υπάρχουν μονήρη ηλεκτρόνια στην στοιβάδα σθένους ενός ατόμου (και τροχιακή μαγνητική ροπή διάφορη από το μηδέν) και υπάρχει πλησίον άλλο άτομο με μικρή διαφορά στην ενέργεια ιοντισμού και την ηλεκτροσυγγένεια τότε γίνεται
- συμπλήρωση των μονήρων τροχιακών με σύζευξη των τροχιακών των δύο ατόμων σε μοριακό τροχιακό, ανήκει και στα δύο προσκείμενα άτομα. συμπληρωμένο και με μηδενική η τροχιακή στροφορμή
- Αυτός είναι και ο λόγος της δημιουργίας χημικών ενώσεων με ομοιοπολικό δεσμό
Β. ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΣΤΑΘΕΡΟΤΗΤΑ ΑΤΟΜΩΝ. ΔΙΕΥΘΕΤΗΣΗ ΤΩΝ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΩΝ ΕΞΩΤΕΡΙΚΗΣ ΣΤΟΙΒΑΔΑΣ
Τα άτομα για να σταθούν μονα τους απαιτουν περισσότερη ενέργεια από ότι αν συνδυαστούν και ενωθούν με χημικούς δεσμούς
Για να γίνει ένας χημικός δεσμός παίρνούν μέρος τα ηλεκτρόνια της εξωτερικής στοιβάδας των ατόμων (εξωτερικός φλοιός) και τα ηλεκτρόνια των εσωτερικών επιπέδων δεν επιρρεάζονται.
Ένα ή περισσότερα μη ζευγαρωμένα ηλεκτρόνια από καθένα από τα άτομα σχηματίζουν κοινά ζευγάρια ηλεκτρονίων ώστε τα δυο άτομα κρατούνται πια σε μια συγκεκριμένη απόσταση που είναι το μήκος του δεσμού