Co to jest ...

Wiązanie chemiczne

Cyt. „Wiązanie chemiczne – według klasycznej definicji: każde trwałe połączenie dwóch atomów. Wiązania chemiczne powstają w wyniku uwspólnienia dwóch lub większej liczby elektronów pochodzących z jednego lub obu łączących się atomów albo przeskoku jednego lub większej liczby elektronów z jednego atomu na drugi i tym samym utworzenia pary jonowej.”

więcej Wikipedia »

Wiązania chemiczne

klasyczne modele kulkowo-pręcikowe vs wiązanie chemiczne

„Sometimes it seems to me that a bond between two atoms has become so real, so tangible, so friendly, that I can almost see it. Then I awake with a little shock, for a chemical bond is not a real thing. It does not exist. No one has ever seen one. No one ever can. It is a figment of our own imagination.” see below

„Atomy w molekule” i „w sieci kryształu”

Tworzenie się wiązań chemicznych
przejdź do animacji 3D »

Warto wiedzieć, że ...

VSEPR a wiązania chemiczne

VSEPR - „odpychanie par elektronów powłoki walencyjnej” nie jest modelem opisującym wiązania chemiczne, jest metodą opisu kształtów cząsteczek chemicznych lub lepiej jest metodą do opisu rozkładu przestrzennego kierunków wokół atomu centralnego w jakich moga tworzyć sie wiązania chemiczne. Tym samym czy fizyczne obszary ujemnego ładunku elektrycznego, które odpychają się nawzajem, a tym samym starają się pozostać jak najdalej od siebie wyobrazimy sobie jako „ujemnie naładowane kulki” czy jako „ujemnie naładowane chmurki” przestaje mieć jakiekolwiek znaczenie.

Klasyczne modele cząsteczek

Wiązanie chemiczne - czym właściwie jest

Przez klasyczne rozumiemy modele, które nie uwzględniają kwantowego zachowania małych cząstek, w szczególności elektronu. Modele te generalnie zakładają, że elektrony i jony zachowują się jak ładunki punktowe, które przyciągają się i odpychają zgodnie z prawami elektrostatyki. Chociaż całkowicie ignoruje to, czego dowiedzieliśmy się o naturze elektronu od czasu opracowania teorii kwantowej w latach dwudziestych XX wieku, te klasyczne modele nie tylko okazały się niezwykle przydatne, ale główne z nich służą również jako podstawa ogólnej klasyfikacji związków chemicznych na kategorie „kowalencyjne” i „jonowe”.

Budowa HF - animacja 3D.

Budowa HF - animacja 3D.

Od klasycznego modelu chloru do cząsteczki HF.
Animacja 3D przedstawia tworzenie wiązania chemicznego w cząstczce typu HF oraz relację pomiędzy kształtem cząsteczki HF wynikającym z reprezentacji orbitalowej vs pręcikowo-kulkowej.

Budowa cząsteczki o kształcie tetraedrycznym (typu CH4)

Orbitale vs modele - animacja 3D.

Budowa cząsteczki o kształcie tetraedrycznym (typu CH4)
Kształt i budowę cząsteczek chemicznych opisują modele teoretyczne, w szczególności modele kwantowe budowy molekuł. Pomiędzy zwykłymi, materialnymi modelami chemicznymi a modelami orbitalowymi istnieją dobrze określone relacje.
Na przykładzie cząsteczki o budowie tetraedrycznej przedstawiono relacje wzajemne pomiędzy różnymi reprezentacjami modelowymi.
Animacja rozpoczyna się od przebudowy powłoki walencyjnej swobodnego atomu centralnego pod wpływem pól zewnętrznych. Kształt molekuły określają w tym przypadku orbitale zhybrydyzowane typu sp3. W kolejnych odsłonach widzimy ten sam tetraedryczny kształt reprezentowany przez modele pręcikowo-kulkowe, szkieletowe, styczne (sferyczne) oraz czaszowe.

Kilka uwag o wiązaniu chemicznym

Na początek zwróćmy uwagę na pozornie drobny błąd spotykany często - chodzi o pomijanie Pair w rozwinięciu skrótu VSEPR. Podkreśmy to - VSEPR nie zajmuje się rozkładem przestrzennym elektronów w atomie swobodnym lecz rozkładem przestrzennym par elektronowych w „atomie w molekule”. Jeżeli przyjmiemy, że wiązania chemiczne tworzą się dzięki uwspólnieniu elektonów rozumianych jako obszar przestrzeni o ładunku ujemnym - jakkolwiek ten obszar rozumiemy - to VSEPR proponuje by ich rozkład wynikał z dążności do stabilnej struktury wokół atomu centralnego przy założonym typie oddziaływania elektrostatycznego. Pomijamy tutaj oczywiście dyskusje n/t - dlaczego elektrony trzymają się w pobliżu atomu centralnego - dlatego mówimy o parach elektronów w powłoce walencyjnej.
Nie wdając się zatem w dyskusję czym jest wiązanie chemiczne - będziemy na nie patrzyli jak na pewną relację wzajemną pomiędzy atomami, która sprawia że zbiór atomów staje się uporządkowany łącząc się pomiędzy sobą, tworząc mniej lub bardziej stabilne struktury przestrzenne o unikalnych właściwościach fizycznych, chemicznych, czy biologicznych.
Swoją wiedzę często kształtujemy w oparciu o klasyczne modele typu kulkowo-pręcikowych, w których atom to obiekt-kulka oraz wiązanie to też obiekt-łącznik (pręcik itp.). Wprowadza nas to w myślenie o wiązaniu chemicznym jako o obiekcie.

Zacytujmy co o wiązaniu chemicznym powiedział Charles Alfred Coulson
 
„Sometimes it seems to me
that a bond between two atoms has become so real, so tangible, so friendly, that I can almost see it. Then I awake with a little shock, for a chemical bond is not a real thing. It does not exist. No one has ever seen one. No one ever can. It is a figment of our own imagination.”

Chemical & Engeneering News, January 29, 2007 The Chemical Bond by Stephen K. Ritter

„Czasami wydaje mi się, że więź między dwoma atomami stała się tak realna, tak namacalna, tak przyjazna, że prawie ją widzę. Wtedy budzę się z lekkim szokiem, ponieważ wiązanie chemiczne nie jest czymś realnym. Nie istnieje. Nikt nigdy go nie widział. Nikt nigdy nie będzie w stanie. To wytwór naszej wyobraźni.”