Une liaison chimique se produit lorsque deux ou plusieurs atomes de s'unir pour former une molécule. Il s'agit d'un principe général dans la science que tous les systèmes va essayer d'atteindre leur plus bas niveau d'énergie, et de la liaison chimique n'aura lieu que quand une molécule peut se former qui a moins d'énergie que les atomes non combinés. Les trois principaux types de liaisons sont ioniques, covalente et métallique. Ceux-ci impliquent tous électrons qui se déplacent entre les atomes de différentes manières. Un autre, beaucoup plus faible, le type est la liaison hydrogène.
Structure atomique
Les atomes sont constitués d'un noyau contenant des protons à charge positive, qui est entouré par un nombre égal d'électrons chargés négativement. Normalement, par conséquent, ils sont électriquement neutres. Un atome peut cependant perdre ou gagner un ou plusieurs électrons, ce qui lui donne une charge positive ou négative. Quand on a une charge électrique, il est appelé un ion.
Ce sont les électrons qui sont impliqués dans une liaison chimique. Ces particules sont disposées dans des coquilles qui peuvent être considérés comme des existants à des distances croissantes du noyau. En règle générale, plus du noyau les coquilles sont, plus l'énergie dont ils disposent. Il existe une limite au nombre d'électrons qui peuvent occuper une coque. Par exemple, le premier, le plus profond, Le coquille a une limite de deux ans et le prochain obus dans la limite de huit ans.
Dans la plupart des cas, ce sont seulement les électrons de la couche la plus externe qui participent au collage. On les appelle souvent les électrons de valence. En règle générale, les atomes ont tendance à se combiner avec l'autre de telle manière qu'ils respectent toutes pleines coques externes, étant donné que ces configurations ont généralement moins d'énergie. Un groupe d'éléments connus sous le nom des gaz nobles - l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon et le radon - déjà complets coquilles extérieures et de ce fait, ils ne sont normalement pas former des liaisons chimiques. D'autres éléments seront généralement essayer de parvenir à une structure de gaz rare en donnant, en acceptant ou en partageant des électrons avec d'autres atomes.
Les liaisons chimiques sont parfois représentés par ce qu'on appelle une structure de Lewis, nommé d'après le chimiste américain Gilbert Lewis N.. Dans une structure de Lewis, les électrons de valence sont représentés par des points justes à l'extérieur des symboles pour les éléments dans une molécule. Ils montrent clairement où les électrons sont passés d'un atome à l'autre et où ils sont partagés entre les atomes.
Liaison ionique
Ce type de liaison chimique a lieu entre les métaux, qui donnent facilement des électrons et des non-métaux, qui sont prêts à les accepter. Le métal donne les électrons dans sa couche externe incomplète à la non-métallique, laissant cette coquille vide pour que le coquille complet ci-dessous devient le nouveau coquille externe. Le métal non accepte des électrons de manière à remplir sa coque externe incomplet. De cette façon, les deux atomes ont atteint complets coquilles externes. Cela laisse le métal avec une charge positive et le métal non avec une charge négative, de sorte qu'ils sont des ions positifs et négatifs qui attirent les uns des autres.
Un exemple simple est le fluorure de sodium. De sodium a trois coquilles, avec un électron de valence dans les régions ultrapériphériques. Le fluor a deux coques, avec sept électrons dans les régions ultrapériphériques. Le sodium donne une de ses électrons de valence de l'atome de fluor, de sorte que le sodium a maintenant deux coquilles complètes et une charge positive, tandis que le fluor a deux coquilles complètes et une charge négative. La molécule résultante - fluorure de sodium - dispose de deux atomes complets avec coquilles externes liés ensemble par l'attraction électrique.
Liaison covalente
Les atomes des éléments non métalliques combinent avec une autre, en partageant des électrons de telle manière qu'ils abaissent leur niveau d'énergie globale. Cela signifie généralement que, lorsqu'ils sont combinés, ils ont toutes pleines coquilles externes. Pour prendre un exemple simple, l'hydrogène a un seul électron, dans sa première - et unique - coquille, ce qui laisse un court d'une coquille complète. Deux atomes d'hydrogène peuvent partager leurs électrons pour former une molécule dans laquelle les deux ont une coquille externe complète.
Il est souvent possible de prédire comment les atomes se combinent les uns aux autres à partir du nombre d'électrons dont ils disposent. Par exemple, le carbone a six, ce qui signifie qu'il a une coquille pleine de deux première et une coque extérieure de quatre, en laissant quatre courts d'une coque externe complète. L'oxygène a huit ans, et a donc six dans sa coquille extérieure - deux courtes d'une coquille complète. Un atome de carbone peut se combiner avec deux atomes d'oxygène pour former du dioxyde de carbone, dans lequel le carbone part ses quatre électrons, deux à chaque atome d'oxygène et les atomes d'oxygène, de transformer chaque part deux de leurs électrons avec l'atome de carbone. De cette façon, tous les trois atomes jouissent pleinement de leurs coquilles externes contenant huit électrons.
Collage métallique
Dans un morceau de métal, les électrons de valence sont plus ou moins libres de se déplacer, plutôt que comme appartenant à des atomes individuels. Le métal se compose donc d'ions chargés positivement entourés par mobile, des électrons chargés négativement. Les ions peuvent être déplacés relativement facilement, mais il est difficile de se détacher, en raison de leur attrait pour les électrons. C'est ce qui explique pourquoi les métaux sont généralement faciles à plier, mais difficile à briser. La mobilité des électrons explique aussi pourquoi les métaux sont de bons conducteurs d'électricité.
La liaison hydrogène
Contrairement aux exemples ci-dessus, la liaison hydrogène implique une liaison entre les deux, plutôt qu'à l'intérieur, les molécules. Lorsque l'hydrogène se combine avec un élément qui attire fortement les électrons - par exemple un atome de fluor ou d'oxygène - les électrons sont attirés loin de l'hydrogène. Il en résulte une molécule avec une charge globale positive d'un côté et une charge négative sur l'autre. Dans un liquide, les côtés positifs et négatifs attirer une autre, la formation de liaisons entre les molécules.
Bien que ces obligations sont beaucoup plus faibles que ioniques, liaisons covalentes, ou en métal, ils sont très importants. Une liaison hydrogène a lieu dans l'eau, un composé contenant deux atomes d'hydrogène et une d'oxygène. Cela signifie que plus d'énergie est nécessaire pour convertir l'eau liquide dans un gaz que ce ne serait le cas. Sans liaison hydrogène, de l'eau aurait un point d'ébullition beaucoup plus faible et ne pouvait pas exister sous forme liquide sur la Terre.