CHEMICKÉ VAZBY

1. Fyzika mikrosvěta CHEMICKÉ VAZBY Zbyněk Poulíček, 7.A/8 Gymnázium Břeclav

2. Obsah • Úvod • Iontová vazba • Kovalentní vazba • Molekula vodíku • Molekula vody • Molekula methanu • Fyzika pevných látek • Kovová vazba

3. W. Heitler (Londýn) vysvětlil podstatu chemické vazby na základě kvantové teorie Úvod Atomy se spojují v molekuly, nejmenší části chemických sloučenin. Těchto sloučenin je dnes známo několik miliónů, stále jsou objevovány a syntetizovány další. Chemické reakce mezi molekulami jsou základem životních pochodů, složité makromolekuly umožňují kódování genetické informace, a tedy i existenci lidstva v jeho vývoji.

4. Např. NaCl Iontová vazba Vzniká mezi atomem, který má malý počet elektronů ve valenční slupce a jejich ztrátou se přemění v kladně nabitý ion se zcela zaplněnou poslední vnější slupkou, a atomem, kterému se nedostává tento malý počet elektronů ve valenční slupce a jejich doplněním přejde v ion nabitý záporně. Iontově vázaná molekula může ve vodném roztoku opět disociovat, rozložit se na kladný a záporný ion a vytvořit elektrolyt.

5. Kovalentní vazba Vzniká tak, že se při přiblížení dvou atomů jejich atomové orbitaly vzájemně překryjí a vznikne oblast, kde je možno s určitou pravděpodobností nalézt elektrony náležející původně jak jednomu, tak druhému atomu. Podle principu nerozlišitelnosti nelze tyto elektrony od sebe rozeznat a atomy jsou tímto společným vlastnictvím elektronů vázány. Jedná se tedy o stabilní molekuly V chemii takové elektronové dvojice vytvářející kovalentní vazby znázorňujeme čárkou. přičemž tyto vazby mohou být i vícenásobné: H — O — H; H — C ≡ C — H

6. Molekula vodíku V molekule vodíku jsou protony vázány dvojicí sdílených elektronů (kovalentní vazba). Kterýkoli z elektronů může být nalezen kdekoli ve vybarvené oblasti, avšak v místě překrytí je pravděpodobnost jeho nalezení vyšší. Pro vzdálenost protonů a disociační energii molekuly vodíku dostáváme r = 0,075nm, Ed = 4,4eV

7. Molekula vody Na obrázcích 3-10 a 3-11 jsou znázorněny molekulový orbital a geometrické uspořádání atomů v molekule vody H Podle obr. 3-10 by v molekule vody měly spojnice atomů H — O a O — H svírat pravý úhel, ve skutečnosti však svírají úhel 104,5°, což je částečně způsobeno odpuzováním atomových jader. Toto uspořádání jader a elektronů v molekule vody vede k tornu, že molekula tvoří elektrický dipól, v němž působiště kladného a záporného elektrického náboje jsou od sebe odděleny. Proto se ve vodě mohou rozpouštět sloučeniny s iontovou vazbou a proto také voda hraje důležitou úlohu v buněčných tkáních a membránách. Existence našeho života tak možná závisí na velikosti úhlu mezi vazbami v molekule vody.

8. Molekula methanu Například v molekule methanu CH míří všechny vazby k atomům vodíku umístěným ve vrcholech pravidelného čtyřstěnu (obr. 3-12). Této podivuhodné symetrizaci vazeb se říká hybridizace.

9. Fyzika pevných látek Zabývá se vlastnostmi krystalů, kovů, polovodičů, dielektrik, magnetik a dalších forem pevných látek. U některých krystalů se setkáme opět s iontovou nebo kovalentní vazbou mezi atomy. Příkladem krystalu s iontovou vazbou může být stal chloridu sodného, s vazbou kovalentní krystal diamantu nebo křemíku. Zvláště důležité jsou krystaly, kde se uplatňuje takzvaná kovová vazba…

10. Kovová vazba například u stříbra, mědi a jiných kovových vodičů Každý atom zde přispívá jedním elektronem do společného vlastnictví celého krystalu, přestože má podstatně více sousedních atomů, s nimiž by se mohl kovalentně vázat. Společné elektrony jsou v krystalu volně pohyblivé, podmiňují jeho dobrou elektrickou vodivost a vytvářejí svého druhu elektronový plyn pronikající krystalovou mřížku. Kovové krystaly s touto vazbou jsou však snadněji deformovatelné než krystaly s vazbou iontovou nebo kovalentní. Tím se vysvětluje také kujnost a snadná opracovatelnost kovů.

11. Seznam použité literatury • Doc. Ing.Ivan Štoll, CSc – Fyzika mikrosvěta (dotisk 3., přepracovaného vydání • WWW odkazy: • http://www.th.physik.uni-frankfurt.de/~jr/physlist.html • http://biology.clc.uc.edu/courses/bio104/atom-h2o.htm • http://www.rsphysse.anu.edu.au/ ~ask107/main.html • http://www.cz.j.th.schule.de/spezi/projekte/chemie

12. KONEC