ลิงก์ระหว่างประเทศ: ลักษณะและประเภท

พันธะ ระหว่างโมเลกุล คือ พันธะ ทางเคมีที่เกิดขึ้นระหว่างอะตอมในการสร้างโมเลกุล

แม้ว่าวันนี้นักวิทยาศาสตร์โดยทั่วไปยอมรับว่าอิเล็กตรอนไม่หมุนรอบนิวเคลียสตลอดประวัติศาสตร์มันก็คิดว่าอิเล็กตรอนแต่ละตัวโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมในชั้นที่แยกจากกัน

ทุกวันนี้นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าอิเล็กตรอนลอยอยู่เหนือพื้นที่เฉพาะของอะตอมและไม่ก่อตัวเป็นวงโคจรอย่างไรก็ตามเชลล์วาเลนซ์ยังคงใช้เพื่ออธิบายความพร้อมของอิเล็กตรอน

Linus Pauling มีส่วนทำให้ความเข้าใจในปัจจุบันเกี่ยวกับพันธะเคมีโดยการเขียนหนังสือ "ธรรมชาติของพันธะเคมี" ซึ่งเขารวบรวมความคิดเห็นจาก Sir Isaac Newton, ÉtienneFrançois Geoffroy, Edward Frankland และโดยเฉพาะ Gilbert N. Lewis

ในนั้นเขาเชื่อมโยงฟิสิกส์ของกลศาสตร์ควอนตัมกับธรรมชาติทางเคมีของปฏิกิริยาอิเล็กทรอนิกส์ที่เกิดขึ้นเมื่อมีการสร้างพันธะเคมี

งานของ Pauling มุ่งเน้นไปที่การสร้างพันธะไอออนิกที่แท้จริงและพันธะโควาเลนต์ที่ปลายสุดของสเปกตรัมที่มีพันธะผูกพันและพันธะเคมีส่วนใหญ่นั้นจัดอยู่ระหว่างสุดขั้วเหล่านั้น

พอลลิ่งยังได้พัฒนาประเภทของการเคลื่อนที่ของพันธะที่ควบคุมโดยอิเลคโตรเนกาติวิตีของอะตอมที่เกี่ยวข้องกับพันธะ

การมีส่วนร่วมอย่างมากของ Pauling ในการทำความเข้าใจเกี่ยวกับพันธะเคมีในปัจจุบันทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลในปี 1954 สำหรับ "การสอบสวนเกี่ยวกับธรรมชาติของพันธะเคมีและการประยุกต์ใช้เพื่ออธิบายโครงสร้างของสารที่ซับซ้อน"

สิ่งมีชีวิตนั้นประกอบไปด้วยอะตอม แต่โดยส่วนใหญ่แล้วอะตอมเหล่านั้นไม่เพียง แต่ลอยเป็นเอกเทศ แต่พวกมันมักจะโต้ตอบกับอะตอมอื่น (หรือกลุ่มของอะตอม)

ตัวอย่างเช่นอะตอมสามารถเชื่อมโยงกันด้วยพันธะที่แข็งแรงและจัดเป็นโมเลกุลหรือคริสตัล หรือพวกเขาสามารถสร้างพันธะชั่วคราวและอ่อนแอกับอะตอมอื่นที่ชนกับพวกเขา

ทั้งพันธะที่แข็งแกร่งที่ผูกโมเลกุลและพันธะอ่อน ๆ ที่สร้างการเชื่อมต่อชั่วคราวเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับเคมีของร่างกายของเราและสำหรับการดำรงอยู่ของชีวิต

อะตอมมีแนวโน้มที่จะจัดระเบียบตัวเองในรูปแบบที่เสถียรที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ซึ่งหมายความว่าพวกมันมีแนวโน้มที่จะเติมหรือเติมอิเล็กตรอนวงนอกสุด

พวกเขาเข้าร่วมกับอะตอมอื่นเพื่อทำเช่นนั้น แรงที่ยึดอะตอมไว้ด้วยกันในคอลเลคชั่นที่รู้จักกันในชื่อโมเลกุลเรียกว่าพันธะเคมี

ประเภทของพันธะเคมีระหว่างโมเลกุล

ลิงค์โลหะ

พันธะโลหะคือแรงที่ยึดอะตอมเข้าด้วยกันในสารโลหะบริสุทธิ์ ของแข็งดังกล่าวประกอบด้วยอะตอมที่อัดแน่น

ในกรณีส่วนใหญ่ชั้นอิเล็กตรอนชั้นนอกสุดของอะตอมโลหะแต่ละอันซ้อนทับกับอะตอมจำนวนมาก

เป็นผลให้อิเล็กตรอนของวาเลนซ์เคลื่อนที่อย่างต่อเนื่องจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งและไม่เกี่ยวข้องกับคู่ของอะตอมใด ๆ โดยเฉพาะ (Encyclopædia Britannica, 2016)

โลหะมีคุณสมบัติหลายอย่างที่ไม่เหมือนใครเช่นความสามารถในการนำไฟฟ้าพลังงานอิออไนเซชันต่ำและอิเลคโตรเนกาติตี้ต่ำ (ดังนั้นพวกเขาจึงยอมแพ้อิเล็กตรอนได้ง่ายนั่นคือพวกมันคือไพเพอร์)

คุณสมบัติทางกายภาพของมันรวมถึงลักษณะที่เป็นเงา (สว่าง) และอ่อนและเหนียว โลหะมีโครงสร้างเป็นผลึก อย่างไรก็ตามโลหะยังอ่อนและเหนียว

ในปี 1900 พอลDrüdeเกิดทฤษฎีอิเล็กตรอนของอิเล็กตรอนโดยการสร้างแบบจำลองโลหะเป็นส่วนผสมของนิวเคลียสอะตอม (นิวเคลียสอะตอม = นิวเคลียสบวก + ชั้นในของอิเล็กตรอน) และอิเล็กตรอนวาเลนซ์

ในรุ่นนี้อิเล็กตรอนของวาเลนซ์นั้นฟรีไม่มีการแยกส่วนเคลื่อนที่และไม่เกี่ยวข้องกับอะตอมใด ๆ (คลาร์ก, 2017)

อิออนบอนด์

พันธะไอออนิกเป็นไฟฟ้าสถิตในธรรมชาติ พวกเขาเกิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบที่มีประจุบวกเข้ารวมกับประจุที่มีประจุลบเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างคูลอมบิก

องค์ประกอบที่มีพลังงานไอออไนเซชันต่ำมีแนวโน้มที่จะสูญเสียอิเล็กตรอนได้ง่ายในขณะที่องค์ประกอบที่มีความสัมพันธ์ทางอิเลกทรอนิกส์ระดับสูงมีแนวโน้มที่จะได้รับอิเล็กตรอนโดยการสร้างอิออนไพเพอร์และไอออน

สารประกอบที่แสดงพันธะไอออนิกจะสร้างผลึกไอออนิกซึ่งประจุไอออนของประจุบวกและประจุลบจะแกว่งเข้าหากัน แต่ก็ไม่ได้มีความสัมพันธ์กันโดยตรงระหว่างไอออนบวกและลบ 1-1

โดยทั่วไปแล้วพันธะไอออนิกสามารถถูกทำลายผ่านกระบวนการไฮโดรจิเนชันหรือเติมน้ำให้กับสารประกอบ (Wyzant, Inc., SF)

สารที่ถูกยึดติดกันด้วยพันธะไอออนิก (เช่นโซเดียมคลอไรด์) สามารถแยกออกเป็นไอออนที่มีประจุจริงเมื่อแรงภายนอกกระทำต่อพวกมันเช่นเมื่อพวกมันละลายในน้ำ

นอกจากนี้ในรูปแบบของแข็งอะตอมแต่ละตัวไม่ได้ถูกดึงดูดโดยเพื่อนบ้านแต่ละคน แต่ก่อตัวเป็นเครือข่ายขนาดยักษ์ที่ดึงดูดซึ่งกันและกันโดยการปฏิสัมพันธ์ระหว่างนิวเคลียสของแต่ละอะตอมและวาเลนซ์อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้เคียงกัน

แรงดึงดูดระหว่างอะตอมใกล้เคียงทำให้ของแข็งไอออนิกเป็นโครงสร้างที่ได้รับคำสั่งอย่างมากซึ่งเรียกว่ากริดไอออนิกซึ่งอนุภาคที่มีประจุตรงข้ามกันเรียงกันเพื่อสร้างโครงสร้างที่ยึดติดแน่น (Anthony Capri, 2003)

พันธะโควาเลนต์

พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเมื่ออะตอมของอิเล็กตรอนมีคู่กัน อะตอมจะถูกเชื่อมโยงกับโควาเลนซ์กับอะตอมอื่น ๆ เพื่อให้มีเสถียรภาพมากขึ้นซึ่งได้มาจากการสร้างเปลือกอิเล็กตรอนที่สมบูรณ์

โดยการแบ่งปันอิเล็กตรอนภายนอก (เวเลนซ์) ส่วนใหญ่อะตอมสามารถเติมชั้นนอกของอิเล็กตรอนและเพิ่มความเสถียร

แม้ว่าจะมีการกล่าวกันว่าอะตอมแบ่งอิเล็กตรอนเมื่อพวกมันก่อพันธะโควาเลนต์ แต่พวกมันก็ไม่ได้แบ่งอิเล็กตรอนเท่า ๆ กัน เมื่อสองอะตอมขององค์ประกอบเดียวกันก่อตัวเป็นพันธะโควาเลนต์อิเล็กตรอนที่ใช้ร่วมกันจะแบ่งกันเท่า ๆ กันในหมู่อะตอม

เมื่ออะตอมของธาตุต่าง ๆ มีอิเล็กตรอนร่วมกันผ่านพันธะโควาเลนต์อิเล็กตรอนจะถูกดึงเข้าหาอะตอมมากขึ้นด้วยอิเลคโตรเนกาติวีตี้ที่มากขึ้นทำให้เกิดพันธะโควาเลนต์ขั้ว

เมื่อเปรียบเทียบกับสารประกอบไอออนิกสารประกอบโควาเลนต์มักจะมีจุดหลอมเหลวและจุดเดือดต่ำกว่าและมีแนวโน้มน้อยกว่าที่จะละลายในน้ำ

สารประกอบโควาเลนต์สามารถอยู่ในสถานะก๊าซของเหลวหรือของแข็งและไม่นำไฟฟ้าหรือความร้อนได้ดี (Camy Fung, 2015)

สะพานไฮโดรเจน

พันธะไฮโดรเจนหรือพันธะไฮโดรเจนเป็นปฏิกิริยาที่ไม่รุนแรงระหว่างอะตอมไฮโดรเจนที่ติดอยู่กับองค์ประกอบอิเลคโตรเนกาติตี้กับอิเลคโตรเนกาติตี้ชนิดอื่น

ในพันธะโควาเลนต์ขั้วโลกที่มีไฮโดรเจน (ตัวอย่างเช่นพันธะ OH ในโมเลกุลน้ำ) ไฮโดรเจนจะมีประจุเป็นบวกเล็กน้อยเนื่องจากอิเล็กตรอนที่จับจะถูกดึงเข้าหาองค์ประกอบอื่น ๆ อย่างยิ่ง

เนื่องจากประจุบวกเล็กน้อยนี้ไฮโดรเจนจะถูกดึงดูดด้วยประจุลบที่อยู่ติดกัน (Khan, SF)

ลิงค์ของ Van der Waals

พวกมันเป็นพลังไฟฟ้าที่ค่อนข้างอ่อนแอซึ่งดึงดูดโมเลกุลที่เป็นกลางซึ่งกันและกันในก๊าซในของเหลวที่เป็นของเหลวและแข็งตัวและในของเหลวอินทรีย์และของแข็งเกือบทั้งหมด

กองกำลังได้รับการตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวดัตช์โยฮันเนสเดอร์ดิคแวนเดอร์วาลส์ซึ่งในปี 1873 ได้กล่าวถึงกองกำลังระหว่างโมเลกุลเหล่านี้ในการพัฒนาทฤษฎีเพื่ออธิบายคุณสมบัติของก๊าซจริง

กองกำลัง Van der Waals เป็นคำทั่วไปที่ใช้เพื่อกำหนดแรงดึงดูดของแรงระหว่างโมเลกุลระหว่างโมเลกุล

กองกำลังแวนเดอร์วาลส์มีสองประเภท: กองกำลังกระจายลอนดอนที่อ่อนแอและแข็งแกร่งกว่ากองกำลังไดโพล (Kathryn Rashe, 2017)