Σχηματισμός τριφθοριούχου βορίου αμμωνίας

Αμμωνία Το τριφθοριούχο βόριο ή η αμμωνία τριφθοροβοράνιο έχει μοριακό τύπο BF3H3N. Το μοριακό του βάρος είναι 84,84 u. Έχει δεσμό συντεταγμένων που μερικές φορές είναι επίσης γνωστός ως δοτικός ομοιοπολικός δεσμός. Σε έναν δεσμό συντεταγμένων, και τα δύο ηλεκτρόνια συνεισφέρονται από το ίδιο άτομο. Το άλλο άτομο δεν μοιράζεται το ηλεκτρόνιό του, είναι μόνο μια μονόπλευρη κοινή χρήση. Ένας δοτικός δεσμός μπορεί να αναπαρασταθεί σχεδιάζοντας μια αιχμή βέλους που δείχνει από το άτομο δότη στο άτομο αποδέκτη.

Παραδείγματα δεσμών δοτικών ή συντεταγμένων είναι η αμμωνία και το υδροχλώριο, ο σχηματισμός τριφθοριούχου βορίου αμμωνίας,  χλωριούχο αμμώνιο, νιτρικό οξύ, μονοξείδιο του άνθρακα κ.λπ.

Τύποι χημικών δεσμών

Κάθε στοιχείο έχει διαφορετική ηλεκτρονική διαμόρφωση κελύφους σθένους εξαιτίας της οποίας συνδυάζονται με διαφορετικούς τρόπους για να σχηματίσουν ενώσεις. Έτσι, υπάρχουν διάφοροι τύποι χημικών δεσμών μεταξύ των ατόμων για να σχηματίσουν μόρια.

Με βάση την αντοχή του δεσμού, οι δεσμοί μπορούν να ταξινομηθούν σε ισχυρούς δεσμούς και σε ασθενείς δεσμούς.

Οι ισχυροί δεσμοί μπορούν να υποδιαιρεθούν περαιτέρω ως ιωνικοί δεσμοί, ομοιοπολικοί δεσμοί, δεσμοί συντεταγμένων και μεταλλικοί δεσμοί.

Οι αδύναμοι δεσμοί μπορούν να κατηγοριοποιηθούν ως δεσμοί υδρογόνου και αλληλεπίδραση van der Waals.

Ιωνικοί δεσμοί: 

Σχηματίζεται από την πλήρη μεταφορά ηλεκτρονίων μεταξύ των ατόμων. Ένα άτομο χάνει ηλεκτρόνια για να σχηματίσει κατιόντα, ενώ ένα άτομο τα κερδίζει και σχηματίζει ανιόντα, έτσι, μπορούμε απλά να πούμε ότι ο δεσμός σχηματίζεται μεταξύ ιόντων που ελκύουν το ένα το άλλο μέσω ηλεκτροστατικών δυνάμεων έλξης. Παραδείγματα είναι τα NaCl, MgCl2, κ.λπ.

Ομοιοπολικοί δεσμοί:

Σχηματίζεται όταν η κοινή χρήση ηλεκτρονίων λαμβάνει χώρα μεταξύ των ατόμων. Κάθε ένα από αυτά συνεισφέρει ένα ηλεκτρόνιο στο ζεύγος ηλεκτρονίων που χρειάζεται για να σχηματιστεί ένας δεσμός. Εξαιτίας αυτού, κάθε ένα από τα άτομα αποκτά μια σταθερή διαμόρφωση ευγενούς αερίου. Παραδείγματα είναι τα H2, Cl2, CH4, κ.λπ.

Συντεταγμένοι ομοιοπολικοί δεσμοί:

Αυτά σχηματίζονται όταν σχηματίζεται ένας ομοιοπολικός δεσμός μεταξύ 2 ατόμων μοιράζοντας 2 ηλεκτρόνια, και τα δύο προέρχονται από το ίδιο άτομο. Συνήθως, το μοναχικό ζεύγος ενός από τα άτομα εμπλέκεται στους δοτικούς ή συντεταγμένους δεσμούς. Παραδείγματα είναι τα NH4+, NH3→BF3, κ.λπ.

Μεταλλικοί δεσμοί:

Οι μεταλλικοί δεσμοί ενώνουν το μεγαλύτερο μέρος των ατόμων μετάλλου. Το μοντέλο της θάλασσας ηλεκτρονίων περιγράφει τους μεταλλικούς δεσμούς. Αποτελείται από ατομικό πυρήνα και ηλεκτρόνια σθένους. Οι μεταλλικοί δεσμοί προκύπτουν λόγω των ηλεκτροστατικών δυνάμεων μεταξύ του ατομικού πυρήνα και των ηλεκτρονίων σθένους. Παραδείγματα είναι ένα φύλλο αλουμινόχαρτου, φύλλο χαλκού κ.λπ.

Δεσμοί υδρογόνου:

Αυτοί οι δεσμοί σχηματίζονται όταν το υδρογόνο συνδέεται ομοιοπολικά με ένα ηλεκτραρνητικό άτομο όπως το άζωτο, το οξυγόνο ή το άζωτο. Ένα παράδειγμα είναι ένα μόριο νερού. Εδώ, το άτομο υδρογόνου ενός ατόμου έχει μερικό θετικό φορτίο και το άτομο οξυγόνου ενός άλλου μορίου έχει μερικώς αρνητικό φορτίο, επομένως λαμβάνει χώρα ηλεκτροστατική έλξη.

Αλληλεπιδράσεις Van der Waals:

Αυτές οι έλξεις λαμβάνουν χώρα μεταξύ οποιωνδήποτε 2 ή περισσότερων μορίων και εξαρτώνται από μικρές αλλαγές στην κατανομή των ηλεκτρονίων, οι οποίες δεν είναι πάντα συμμετρικές γύρω από ένα άτομο. Παραδείγματα είναι οι δυνάμεις διασποράς του Λονδίνου, οι δυνάμεις διπόλου-διπόλου κ.λπ.

Αντίδραση μεταξύ αμμωνίας και τριφθοριούχου βορίου

Το BF3  είναι μια ένωση με έλλειψη ηλεκτρονίων. Παραβιάζει τον κανόνα της οκτάδας καθώς το άτομο βορίου δεν έχει δομή ευγενούς αερίου/αδρανούς αερίου γύρω του. Παρόλο που έχει χώρο για τέσσερα ζεύγη, το βόριο εξακολουθεί να έχει μόνο τρία ζεύγη ηλεκτρονίων στο επίπεδο σύνδεσης.

Η αμμωνία είναι μια ένωση πλούσια σε ηλεκτρόνια. Το μοναχικό ζεύγος στο άτομο αζώτου του μορίου της αμμωνίας μπορεί να βοηθήσει το τριφθοριούχο βόριο να ξεπεράσει την ανεπάρκεια ηλεκτρονίων. Για αυτόν τον λόγο, εμφανίζεται δεσμός συντεταγμένων, που οδηγεί σε t ο σχηματισμός της ένωσης τριφθοριούχου βορίου αμμωνίας.

Όταν το άτομο αζώτου δωρίζει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων έτσι ώστε το βόριο να μπορεί να μοιραστεί, το βόριο καταλήγει να πάρει μια οκτάδα. Και τα δύο άτομα γίνονται ηλεκτρονικά κορεσμένα. Εκτός από αυτό, ένα ζεύγος μη δεσμευτικών ηλεκτρονίων γίνεται δεσμός. Αποτοπίζονται σε 2 άτομα και η ενέργειά τους μειώνεται.

BF3 + ⠅NH3   →    F3B←⠅NH3

Αυτή η αντίδραση μπορεί να εξηγηθεί χρησιμοποιώντας την έννοια των οξέων Lewis και των βάσεων Lewis. Το οξύ Lewis είναι μια ουσία που μπορεί να δεχθεί ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, σχηματίζοντας έναν ομοιοπολικό δεσμό. Από την άλλη πλευρά, μια βάση Lewis είναι αυτή που δίνει ηλεκτρόνια για να σχηματίσει ομοιοπολικούς δεσμούς.

Το τριφθοριούχο βόριο είναι οξύ Lewis επειδή έχει έλλειψη ηλεκτρονίων. Η αμμωνία είναι βάση Lewis επειδή έχει ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων. Καθώς δεν υπάρχει εμπλοκή ιόντων υδρογόνου, εξακολουθεί να είναι μια αντίδραση οξέος-βάσης σύμφωνα με την έννοια του Lewis.

Συμπέρασμα 

Γνωρίζουμε ότι κάθε στοιχείο έχει διαφορετική ηλεκτρονική διαμόρφωση κελύφους σθένους, επομένως συνδυάζονται διαφορετικά για να σχηματίσουν χημικούς δεσμούς.

Υπάρχουν διάφοροι τύποι χημικών δεσμών όπως ιοντικοί δεσμοί, ομοιοπολικοί δεσμοί, δεσμοί συντεταγμένων, μεταλλικοί δεσμοί, δεσμοί υδρογόνου και αλληλεπιδράσεις van der Waals. Οι δεσμοί υδρογόνου και οι αλληλεπιδράσεις van der Waals είναι αδύναμοι δεσμοί, ενώ όλοι οι άλλοι, δηλαδή οι ιοντικοί δεσμοί, οι ομοιοπολικοί δεσμοί, οι δεσμοί συντεταγμένων και οι μεταλλικοί δεσμοί είναι ισχυροί δεσμοί.

Εξετάστηκε η περίπτωση σχηματισμού τριφθοριούχου βορίου αμμωνίας. Φάνηκε ότι ήταν μια αντίδραση οξέος-βάσης με την έννοια των οξέων και βάσεων Lewis. Το τριφθοριούχο βόριο ήταν ένα οξύ Lewis ενώ η βάση Lewis ήταν αμμωνία λόγω της παρουσίας μεμονωμένων ζευγών στο άτομο αζώτου.

Το τριφθοριούχο βόριο έχει έλλειψη ηλεκτρονίων. Η αμμωνία είναι πλούσια σε ηλεκτρόνια. Έτσι, το άτομο αζώτου της αμμωνίας μπορεί να δώσει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων στο άτομο βορίου του τριφθοριούχου βορίου. Εξαιτίας αυτού, ένα ζεύγος μη δεσμευτικών ηλεκτρονίων γίνεται δεσμό και αποεντοπίζεται σε 2 άτομα. Δεδομένου ότι είναι μόνο μονόπλευρη κοινή χρήση από ένα άτομο αζώτου, είναι ένας δοτικός ή συντεταγμένος δεσμός. Η ενέργεια μειώνεται και σχηματίζεται τριφθοριούχο βόριο αμμωνίας.