Πώς συνδέονται τα άτομα μαζί στην επιστήμη;
1. Ιοντικοί δεσμοί
* σχηματισμός: Ένα άτομο (συνήθως ένα μέταλλο) χάνει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια για να γίνει ένα θετικά φορτισμένο ιόν (κατιόν). Ένα άλλο άτομο (συνήθως μη μέταλλο) κερδίζει αυτά τα ηλεκτρόνια για να γίνει ένα αρνητικά φορτισμένο ιόν (ανιόν). Οι αντίθετες χρεώσεις προσελκύουν ο ένας τον άλλον, σχηματίζοντας ένα ιοντικό δεσμό.
* Παράδειγμα: Το νάτριο (Na) χάνει ένα ηλεκτρόνιο για να γίνει Na+, και το χλώριο (CL) κερδίζει ένα ηλεκτρόνιο για να γίνει cl-. Αυτά τα ιόντα στη συνέχεια προσελκύουν ο ένας τον άλλον για να σχηματίσουν χλωριούχο νάτριο (NaCl) ή επιτραπέζιο αλάτι.
* Ιδιότητες: Οι ιοντικές ενώσεις είναι συνήθως στερεές σε θερμοκρασία δωματίου, έχουν υψηλά σημεία τήξης και βρασμού και διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια όταν διαλύονται σε νερό.
2. Ομοιοπολικοί δεσμοί
* σχηματισμός: Τα άτομα μοιράζονται ηλεκτρόνια για να επιτύχουν σταθερή διαμόρφωση ηλεκτρονίων (γεμάτο εξωτερικό κέλυφος). Αυτή η κατανομή μπορεί να είναι ίση (μη πολική ομοιοπολική) ή άνιση (πολική ομοιοπολική) ανάλογα με την ηλεκτροαρνητικότητα των ατόμων.
* Παράδειγμα: Σε ένα μόριο νερού (H2O), τα άτομα υδρογόνου (Η) μοιράζονται ηλεκτρόνια με οξυγόνο (Ο). Η κοινή χρήση είναι άνιση, καθιστώντας το άκρο του οξυγόνου ελαφρώς αρνητικό και το υδρογόνο τελειώνει ελαφρώς θετικά.
* Ιδιότητες: Οι ομοιοπολικές ενώσεις μπορούν να είναι στερεά, υγρά ή αέρια. Έχουν γενικά χαμηλότερα σημεία τήξης και βρασμού από τις ιοντικές ενώσεις και δεν διεξάγουν καλά την ηλεκτρική ενέργεια.
3. Μεταλλικοί δεσμοί
* σχηματισμός: Βρίσκεται σε μέταλλα, όπου τα ηλεκτρόνια απομακρύνονται και κινούνται ελεύθερα σε ολόκληρη τη μεταλλική δομή. Αυτή η "θάλασσα" των ηλεκτρονίων δεσμεύει τα μέταλλα άτομα μαζί.
* Παράδειγμα: Ο χρυσός (AU), ο χαλκός (Cu) και ο σίδηρος (Fe) παρουσιάζουν μεταλλική συγκόλληση.
* Ιδιότητες: Τα μέταλλα είναι συνήθως καλοί αγωγοί θερμότητας και ηλεκτρικής ενέργειας, εύπλαστα (μπορούν να διαμορφωθούν), οι όλκιμοι (μπορούν να ληφθούν σε καλώδια) και να γυαλισθούν.
4. Δεσμοί υδρογόνου
* σχηματισμός: Ένας ειδικός τύπος ασθενούς αλληλεπίδρασης που εμφανίζεται μεταξύ ενός ατόμου υδρογόνου που συνδέεται ομοιοπολικά με ένα πολύ ηλεκτροαρνητικό άτομο (όπως το οξυγόνο, το άζωτο ή το φθοριοειδές) και ένα άλλο εξαιρετικά ηλεκτροαρνητικό άτομο.
* Παράδειγμα: Τα μόρια νερού σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου μεταξύ τους, συμβάλλοντας στις μοναδικές ιδιότητες του νερού.
* Ιδιότητες: Οι δεσμοί υδρογόνου είναι ασθενέστεροι από τους ομοιοπολικούς ή ιοντικούς δεσμούς, αλλά διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη συγκράτηση βιολογικών μορίων μαζί και επηρεάζοντας τις ιδιότητες όπως το σημείο βρασμού.
Παράγοντες που επηρεάζουν τον σχηματισμό ομολόγων
* Ηλεκτροργατιστικότητα: Την τάση ενός ατόμου να προσελκύει ηλεκτρόνια προς τον εαυτό του. Οι υψηλότερες διαφορές ηλεκτροαρνητικότητας οδηγούν σε ιοντικούς δεσμούς, ενώ οι μικρότερες διαφορές οδηγούν σε ομοιοπολικούς δεσμούς.
* Κανόνας οκτάδων: Τα περισσότερα άτομα προσπαθούν να επιτύχουν μια σταθερή διαμόρφωση ηλεκτρονίων με οκτώ ηλεκτρόνια στο εξωτερικό τους κέλυφος.
* ελαχιστοποίηση ενέργειας: Τα άτομα δεσμεύουν με τρόπο που ελαχιστοποιεί την ενεργειακή τους κατάσταση, με αποτέλεσμα την πιο σταθερή διαμόρφωση.
Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα άτομα δεσμεύονται μαζί είναι θεμελιώδη για την κατανόηση της δομής και των ιδιοτήτων όλων των υλικών, από απλά μόρια έως σύνθετα βιολογικά συστήματα.
