Химиялық байланыстар

Химиялық байланыстар — химиялық элементтер арасындағы тұрақты тепе-тең күйдегі жүйе жасауға келіп тірелетін (молекула, ион, радикал) электромагниттік әсерлесу жиынтығы

 

Химиялық байланыс — атомдардың химиялық қосылыс түзіп әрекеттесуі.

• 19 ғасырдың басында К.Бертолле Химиялық байланыс түзілуінің гравитациялық,

• 1810 жылы Й.Я Берцелиус электрхимиялық,

• 1861 жылы орыс ғалымы А.Н Бутлеров заттардың химиялық құрылыс теориясын,

• 1915 жылы неміс физигі Кассель,

• 1916 жылы ағылшын ғалымы Г.Льюис электрондық теорияларын ұсынды.

Кванттық механика көзқарасы тұрғысынан Хиялық байланыс валенттілік сұлба және молекулалық орбиталдар әдісімен түсіндіріледі. Химиялық байланыс түзілуіне қарай төртке бөлінеді:

• иондық

• ковалентті

• металдық

• сутектік

Иондық Химиялық байланыс электр терістілігі бойынша айырмашылығы үлкен металл мен бейметалл атомдары арасында түзіледі. Химиялық әрекеттескенде валенттік электрондарын беріп, оң зарядты иондарға (катиондарға): К־–е–К+ бейметалл атомдары электрондар қосып алып, теріс зарядты иондарға (аниондарға) айналады: Cl+е–Cl־. Әр аттас зарядты иондар бірін-бірі тартып молекула құрайды: K+ + Cl ־= KCl. Иондық Химиялық байланыс қарама-қарсы зарядталған иондардың электрстатикалық тартылысы нәтижесінде жүзеге асады. Иондар түзілу арқылы жүзеге асатын байланыстарды иондық байланыс, қосылыстың өзін иондық қосылыс деп атайды. Иондық қосылыстардың қайнау, балқу темп-расы жоғары, қызуға тұрақты, олар полюстік еріткіштерде тез ериді, ерітінділері электр тогын жақсы өткізеді.

Ковалентті Химиялық байланыста — әрекеттесуші атомдарға ортақ электрондар жұбы пайда болып, олардың санына қарай бір немесе бірнеше еселенген байланыстар түзіледі. Мысалы, сутек молекуласы атомдары арасында бір (Н:Н), оттек молекуласында қос (:О::О:), азот молекуласында үш (:N:::N:) еселенген ковалентті Химиялық байланыс бар. Ковалентті Химиялық байланыстар электрон жұбының атомдардың арасында орналасуына қарай полюсті және полюссіз деп екіге бөлінеді.

Полюсті молекулада Химиялық байланыс түзетін ортақ электрондар электр терістілігі күшті атомға ығыса орналасады. Молекуланың полюстілігі диполь моменті арқылы көрсетіледі. Полюстік молекулалардың қайнау және балқу температурасы төмен, полюсті еріткіштерде үйектеліп иондарға ыдырайды.

Полюссіз ковалентті Химиялық байланысты молекулада электрон жұбы атомға ауыспай, симметриялы түрде ортада орналасқан. Полюссіз Химиялық байланыстағы қосылыстардың қайнау және балқу температуралары төмен, полюсті еріткіштерде иондар түзбейді, электр тоғын өткізбейді. Ортақтаспаған электрон қосағынан және электронсыз бос орбитасы бар атомдардан (донар-акцепторлы) түзілетін сутектік және металдық Химиялық байланыстар координациялық байланыс деп аталады. Сутекті Химиялық байланыс — екі не бір молекуладағы атомдар арасында сутек атомының оң заряды арқылы түзіледі.

Металдық Химиялық байланыс — металл атомдарының сыртқы қабатындағы бос электрондар қатысуымен түзілетін байланыс. Химиялық байланыс валенттік электрондар арқылы жүзеге асады.

Химиялық байланысының негізгі сипаттамалары:

• байланыс энергиясы,

• байланыс ұзындығы,

• валенттік бұрыш.

Байланыс энергиясы — өзара байланысқан атомдарды не иондарды бір-бірінен ажырату үшін жұмсалатын энергия. Байланыс ұзындығы — Химиялық байланыстағы атомдар ядроларының арасындағы қашықтық, валенттік бұрыш — байланысқан атомдар ядролары арқылы жүргізілетін жорамал сызықтар арасындағы бұрыш. Бұл көрсеткіштер зат молекуласының құрылысын, пішінін және беріктігін сипаттайды.

Химиялық байланыстардың түрлері[өңдеу]

Химиялық байланыс түзілген кезде әрекеттесуші атомдардың сыртқы электрондық қабаттарында өзгерістер жүреді. Байланыстың төрт түрі болады.

Ковалентті байланыс[өңдеу]

Ковалентті байланыс ортақ электрон жұбы түзілу арқылы іске асады.

Химиялық байланыстың түзілуін электртерістілік ұғымын қолданып түсіндіруге болады.

Электртерістіліктері бірдей элемент атомдарының арасында (Н2, О2, N2, С12) байланыста болатын сутек молекуласының түзілу мысалында қарастырайык. Сутек атомының электрондық формуласы 1s1. Сутектің электротерістілігі 2,1. S-электрондарының электрон бұлттары сфера (шар) тәрізді, олардың өзара әсерлесуін былай көрсетуге болады; сонда s электрондарының бұлттары өзара қабысып, екі электрон екі ядроға да ортақ, олардан бірдей қашықтықта орналасады.

Бірдей атомдардың арасындағы байланыс полюссіз ковалентті байланыс деп аталады. Электрон бұлттары қабысуы нәтижесінде энергия бөлініп, молекула түзіледі. Бұл энергия шамасы молекуладағы байланыс беріктілігін сипаттайды, олай болса молекула жеке атомдарға қарағанда тұрақты жүйе болғаны.

Полюссіз ковалентті байланыста байланыстырушы электрон жұбының бұлты ядролардан бірдей қашықтықта орналасады.

Молекулалардың құрылымдық формулаларында бір электрон жұбына бір сызықшаға ( - ) сейкес келеді. Сутек атомдарының валенттіліктері I, себебі валенттілік байланыс түзуге жұмсалған электрондар санымен анықталады. Сутегі молекуласындағы элементтердің тотығу дәрежелері нөлге тең, себебі атомдардың электртерістіліктері бірдей, электрондар жұптары екі элемент ядросынан бірдей қашықтықта орналасады.

Енді оттегі молекуласындағы байланыстың түзілуін қарастырайық.

Оттек атомының электрондық формуласы 1s22s22p4, валенттілік электрондары 2s22p4, электртерістілігі 3,5.

Электронды-графикалық формуласын қарасақ, валенттілік электрондар саны 6, оның екеуі дара күйінде, міне, осы электрондар екінші оттек атомындағы дәл осындай электрондармен екі жұп түзеді, яғни байланыс саны екі. Енді әр атом ядросын 8 электроннан айналатын болады. Сөйтіп, бұл мысалдан да көретініміз молекула түзілгенде аяқталған 8 электронды қабаттың пайда болуы.

Оттек атомдарының тотығу дәрежелері нөлге тең, валенттіліктері ІІ-ге тең болады. Еселі байланыс дара байланысқа қарағанда беріктеу болады.

Электрондардың электрон бұлттарының формаларын қолданып байланыстың түзілуін көрсетсек:

α - байланыс дегеніміз электрон бұлттарының қабысу ауданы ядролардың қосылу сызығының бойында жатқанда түзілетін байланыс (а). Ал pi-байланыс — электрон бұлттарының қабысу ауданы ядроларды қосатын сызықтың екі жағында орналасқанда түзіледі (ә).

Оттегі молекуласында атомдар бір-бірімен екі байланыспен байланысқан, оның бірі - α болса, екіншісінің - пи –байланыс екендігін байқайсыңдар.

Олай болса пи -байланыс, тек қайталанған байланыстарда болса, α -байланыс дара байланыс кезінде түзіледі.

Полюсті коваленттік байланыс дегеніміз байланыстырушы электрон жұбының бұлты электртерістігі басым элемент атомына қарай ығыса орналасқан байланыс.[3]

Иондық байланыс[өңдеу]

Иондық байланыс - иондардың арасында электрстатикалық тартылыс күшінің әсерінен түзілетін байланыс.

Оң зарядты иондар - катиондар, ал теріс зарядты иондар - аниондар.

Нағыз металдар (I, ІІА) мен нағыз бейметалдардың (VI-VIIА) арасында иондық байланыстар түзіледі.

Иондық байланыс тұздарда, негіздерде және қышқылдарда да байқалады.

Иондардың зарядтары араб цифрларынан кейін көрсетіліп, элемент таңбасының оң жағын ала жазылады