Alai

Chemická vazba je fyzikální jev a vzájemné působení chemických látek, které k sobě přitahují atomy.

Toto spojení atomů napomáhá vzniku molekul, iontů, krystalů atd. prostřednictvím sdílení i výměny elektronů – neboli elektrostatických sil.

Existují různé typy chemických vazeb, včetně vazeb kovalentních, iontových, kovových, vodíkových atd. Kovalentní a iontové vazby jsou hlavními případy chemických vazeb.

Kovalentní vazby

Je to také tzv. molekulová vazba, vzájemné sdílení jednoho nebo více párů elektronů mezi dvěma atomy. Tyto elektronové páry, které se účastní vazby, se nazývají sdílené páry nebo vazebné páry a sdílené elektrony umístěné v prostoru mezi dvěma jádry se nazývají vazebné elektrony a stabilní rovnováha přitažlivých a odpudivých sil mezi atomy při sdílení elektronů se nazývá kovalentní vazba.

Podoba interakce mezi atomy závisí na jejich relativní elektronegativitě (schopnosti atomu přitahovat atom nebo vazebný pár). Pokud je rozdíl mezi elektronegativitami dvou atomů příliš malý na to, aby došlo k přenosu elektronů za vzniku iontů, vzniká kovalentní vazba. Tyto atomy mají velmi vysokou ionizační energii.

Atomy sdílejí své elektrony, aby získaly oktetovou konfiguraci ve svém valenčním obalu. Obvykle obsahuje energii přibližně ~80 kilokalorií na mol (kcal/mol). Kovalentní vazba se po jejím vzniku zřídkakdy samovolně rozpadá.

Kovalentní vazba vzniká mezi dvěma nekovy nebo mezi dvěma stejnými (nebo podobnými) prvky. Kovalentní vazby v molekulách jsou velmi silné a Kovalentní interakce jsou vysoce směrové a závisí na překryvu orbitalů.

Vlastnosti kovalentní vazby

Kovalentní sloučeniny obsahují následující vlastnosti:

• Ve fyzikálním stavu mohou existovat jako pevné látky, kapaliny nebo plyny.
• Molekuly kovalentní vazby mají určitý tvar.
• Nejsou tvrdé obvykle jsou měkké a voskovité od přírody. Je to způsobeno přítomností oblaku elektronů mezi jednotlivými vrstvami atomů uhlíků.
• Snadno se rozpouštějí v nepolárních rozpouštědlech a nerozpouštějí se v polárních rozpouštědlech.
• Sloučeniny obsahující kovalentní vazby jsou nevodiči elektrického náboje nebo mají velmi nízkou vodivost z důvodu nepřítomnosti nabitých iontů nebo volných elektronů. Dobrým vodičem je však grafit, protože v něm vidíme oblak elektronů.
• Jsou špatnými vodiči tepla. Jejich molekuly postrádají volné elektrony a to brání toku tepelné energie.
• Jsou velmi málo vodivé nebo netavitelné či nevodivé. Menší kovalentní sloučeniny se slabými vazbami jsou často měkké a kujné
• Kovalentní sloučeniny mají nízký bod varu. To lze přičíst jejich slabé přitažlivé síle mezi jednotlivými vázanými atomy.

Příkladem kovalentních vazeb jsou

HCl, H2O, PCl5 atd.

Typy kovalentních vazeb

Existují následující typy kovalentních vazeb na základě elektronegativity, která hraje zásadní roli při určování různých typů kovalentních vazeb.

1. Polární kovalentní vazba
2. Nepolární kovalentní vazba

Polární kovalentní vazba

Vzniká mezi dvěma nekovovými atomy, které mají různou elektronegativitu a sdílejí své elektrony (nerovnoměrné sdílení elektronů) v kovalentní vazbě. Vzniká mezi dvěma různými atomy.

V ní je část elektronové hustoty vazebného elektronového páru blíže k jednomu z vázaných jader, čímž vznikají částečně kladná a záporná atomová centra s velikostí přenosu náboje. To závisí na relativních elektronegativitách obou atomů. Oblak elektronů se přesune k tomu atomu, který má vyšší elektronegativitu.

Tyto sloučeniny mohou existovat jako pevné látky díky větší síle interakcí a mají vysoké teploty tání a varu. Jsou rozpustné v polárních sloučeninách, jako je voda.

Příklad: Příkladem polární kovalentní vazby jsou:

• Vazba mezi vodíkem a jinými prvky, například kyslíkem (H2 O).
• Vazba mezi vodíkem a jinými atomy, například Cl (HCl)a F (HF)

Nepolární kovalentní vazba

Tvoří se mezi dvěma stejnými atomy, které mají stejnou elektronegativitu a sdílejí své stejné elektrony v kovalentní sloučenině. Rozdíl v elektronegativitě je u nepolárních kovalentních vazeb většinou zanedbatelný

Existují ve formě plynu, ale zřídka ve formě kapaliny a v přírodě jsou velmi měkké. Mají nízké teploty varu a tání a jsou rozpustné v nepolárních rozpouštědlech.

Příklad:

H2, N2, O2, Cl2 atd. jsou příkladem nepolární kovalentní vazby

Další typy kovalentních vazeb

Existují různé další typy kovalentních vazeb na základě počtu sdílených párových elektronů.

• Jediná kovalentní vazba
• Dvojitá kovalentní vazba
• Trojitá kovalentní vazba

Jednoduchá kovalentní vazba

V jednoduché kovalentní vazbě je mezi dvěma atomy sdílen pouze jeden elektronový pár. Je znázorněna jednou pomlčkou (-). Je to slabší vazba ve srovnání s dvojnou a trojnou vazbou. Má menší hustotu. Je to nejstabilnější vazba

Příklad: Vazba mezi vodíkem a vodíkem (H-H) je příkladem jednoduché kovalentní vazby. Dalším příkladem kovalentní vazby je F2, HCl atd.

Dvojitá kovalentní vazba

Když jsou mezi dvěma atomy sdíleny dva páry elektronů, vzniklá vazba se nazývá dvojná. Označuje se jednou pomlčkou (=). Je tvořena jednou vazbou pí a jednou vazbou sigma. Je to silná vazba ve srovnání s jednoduchou, ale je méně stabilní.

Příklad: Vazba mezi dvěma atomy kyslíku (O=O) je příkladem dvojité kovalentní vazby. Dalšími příklady jsou CO2, C2H4, aceton, ozon atd.

Trojitá kovalentní vazba

V trojité kovalentní vazbě jsou mezi dvěma atomy sdíleny tři páry elektronů. Je nejméně stabilní než obecné typy kovalentních vazeb. Je znázorněna třemi pomlčkami (≡).

Příklad:

Iontová vazba

Iontová vazba se také nazývá elektronová kovalentní vazba, která vzniká úplným přenosem některých elektronů (z nejvzdálenějšího orbitalu) z jednoho atomu na druhý. Přenosem elektronů vznikají záporné ionty zvané anionty (Atom získává jeden nebo více elektronů) a kladné ionty zvané kationty (Atom ztrácí jeden nebo více elektronů).

Tyto ionty se navzájem přitahují. Vznikají elektrostatickou přitažlivostí prvků s opačnými elektrickými náboji. Vznikají mezi atomy s velkými rozdíly v elektronegativitě. Při vzniku iontové vazby se získáním nebo ztrátou elektronů z atomů dosáhne oktetu. V této vazbě jsou ionty uspořádány do trojrozměrné soustavy neboli krystalů a v roztoku disociují na ionty.

Je společným znakem anorganických sloučenin a solí organických molekul. Iontové vazby závisí na poloměru atomu, čím je poloměr větší, tím je pravděpodobnější, že sloučenina bude mít iontovou vazbu. Většinou vzniká mezi atomem kovu a nekovu.

Vlastnosti iontové vazby

Iontová vazba má následující vlastnosti.

• Existují v pevném stavu.
• Iontové vazby jsou tvrdé, protože mají krystalickou povahu a také mají Haighovy teploty tání a varu.
• Tento typ vazby má vysokou vazebnou energii než kovová vazba.
• Jsou netavitelné a netuhé.
• V porovnání s ostatními vazbami se nepovažuje za dobrý vodič elektřiny, ale v roztaveném stavu může vést elektřinu díky přítomnosti iontů, které působí jako nosiče náboje.
• Iontová vazba disociuje na ion, protože ty se rozpouštějí ve vodě.
• Tato vazba se považuje za nejpevnější vazbu než ostatní a je velmi křehká.

Příklad: Následují některé příklady iontových vazeb

KCl (chlorid draselný)), CsF (fluorid cesný), BeS (sulfid berylnatý), NaCl (chlorid sodný) atd.

Kovová vazba

Jedná se o typ chemické vazby, která drží pohromadě atomy mezi kovy a sdílí volné elektrony mezi mřížkou kationtů. Jak se vyskytovala v kovech nebo slitinách tzv. kovová vazba. Od kovalentní vazby se liší tím, že ionizační energie elektronů obsazujících vnější orbitaly kovových prvků je mnohem menší.

Při absenci hybridizace vede s-orbital (umožňující překrytí až s 12 dalšími s-orbitaly okolních atomů) ke vzniku „kovové“ vazby (nesměrové), zatímco d-orbital vede ke vzniku „kovalentní“ vazby (směrové).

Různé faktory ovlivňující pevnost kovové vazby zahrnují, celkový počet delokalizovaných elektronů, Velikost kladného náboje drženého kationtem kovu, Iontový poloměr kationtu.

• Příklady: Slitiny jsou tvořeny kovovou vazbou. Příkladem slitiny je mosaz (Cu a Zn) a ocel (C a Fe) Dalšími příklady kovové vazby jsou železo, kobalt, vápník a hořčík, stříbro, zlato atd.

Vlastnosti kovových vazeb

Následují vlastnosti sloučenin obsahujících kovovou vazbu

• Kovové vazby jsou obvykle v pevném stavu.
• Obvykle jsou v přírodě tvrdé a nemají určitý tvar.
• Podíváme-li se na jejich rozpustnost v nepolárních a polárních rozpouštědlech, jsou nerozpustné
• Většina kovů je vynikajícími elektrickými vodiči, protože elektrony v elektronovém moři se mohou volně pohybovat a přenášet náboj.
• Kovové vazby jsou kujné a tvárné s vysokou teplotou tání a varu a také s nízkou těkavostí.

Hlavní rozdíl mezi iontovými, kovalentní a kovovou vazbou

Kovalentní vazba	Jontová vazba	Kovová vazba
Sdílení elektronů mezi dvěma atomy	Úplný přenos elektronů	Sdílení elektronů mezi mřížkami kovů
Přítomno mezi ne-kovy	Přítomna mezi kovy a nekovy	Přítomna mezi kovy
Silnější vazba než kovová	Nejsilnější vazba	Slabší vazba než ostatní vazby
Existuje v pevné látce, kapalném a plynném stavu	Vazba je směrová	Vazba je nesměrová	Vazba je nesměrová	Vazba je nesměrová
Elektronegativita pro polární kovalent je 0.5-1,7 a pro nepolární kovalent je ˂ 0,5.	˃ 0,7 je elektronegativita	Elektronegativita se nevyžaduje.