Budowa atomu

Jedną z teorii budowy atomu jest model planetarny, głoszący że jądro o ładunku dodatnim znajduje się w centrum atomu, a naokoło niego krążą elektrony po właściwych torach. Jądro składa się z nukleonów, czyli protonów oraz neutronów. Ilość neutronów może być równa albo większa od ilości protonów.

Średnica atomu wynosi ok. 10-10 m, a jego jądra 10-15 m.

Skład atomowy charakteryzują dwie liczby: atomowa (Z) i masowa (A):

Liczba atomowa jest równa ilości protonów znajdujących się w jądrze atomowym. Stanowi ona zarazem liczbę porządkową.

Liczba masowa stanowi sumę nukleonów jądra atomowego.

Pierwiastek jest zbiorem atomów o identycznej liczbie atomowej.

Pierwiastki mogą występować a postaci rożnych izotopów (są to atomy danego pierwiastka o różnej masie, co spowodowane jest różną ilością neutronów wchodzących w skład jądra). Terminem nuklidy określa się rodzaj atomów o określonym jądrze, to znaczy o określonej liczbie protonów i neutronów w jądrze.

Z atomu można usunąć elektrony, czyli go zjonizować. Oderwanie pierwszego elektronu wiąże się

z dostarczeniem energii, która określa się terminem pierwszej energii jonizacji. Elektron może także być przyłączony.

Wartość energii wyemitowanej przez atom w procesie przyłączania pierwszego elektronu jest nazywana pierwszym powinowactwem elektronowym. Pojęciem związanym z preferencja atomu do oddawania lub przyjmowania elektronów jest elektroujemność, zmieniającą się w sposób okresowy.

Rodzaje wiązań

Atomy wchodzące w skład cząsteczki dążą do osiągnięcia na powłoce walencyjnej dubletu lub oktetu elektronowego.

Wiązanie jonowe

Tworzy się ono przy różnicy elektroujemności pierwiastków, wchodzących w skład związku chemicznego, równej co najmniej 1,7. Wynika z tego, że pierwszy atom musi mieć dużą wartość elektroujemności, drugi dużą wartość elektrododatniości.

Przykład:

Utworzenie takiego wiązania wiąże się z oderwaniem elektronu z ostatniej powłoki od atomu niemetalu

i przyłączeniu do atomu metalu. Tworzą się, wówczas jony: dodatni i ujemny, które przyciągają się wzajemnie.

Pierwiastkami elektrododatnimi są atomy metali 1 i 2 gr., a silnie elektroujemnymi - niemetale 16 i 17 gr.

Związki jonowe topią się i wrzą w wysokich temperaturach. W roztworach wodnych i po stopieniu przewodzą prąd elektryczny. Związki o budowie jonowej nie tworzą cząsteczek. Kryształ jonowy zawiera naprzemiennie ułożone jony, które wzajemnie się przyciągają.

Wiązanie atomowe niespolaryzowane

Zostaje utworzone jeśli atomy wchodzące w skład cząsteczki posiadają jednakową elektroujemność.

Dążąc do oktetu (lub dubletu) uzupełniają ostatnia powlokę poprzez uwspólnianie elektronów. Wspólna para lub pary elektronów należą do obu atomów. Znajduje się ona w jednakowej odległości od obu jąder wchodzących w skład cząsteczki, tak więc rozmieszczenie ładunku jest symetryczne.

Wiązanie atomowe spolaryzowane

Tworzy się między różnymi atomami różniących się elektroujemnością mniejszą od 1,7.

Przykład:

Istotą tego wiązania jest uwspólnienie par lub pary elektronów. Ładunek w tym wypadku nie jest rozmieszczony symetrycznie, ale przesunięty w stronę jądra atomu wykazującego większą elektroujemność.

Tworzy się wtedy dipol, czyli układ posiadający budowę biegunową. Cechą charakterystyczna polarnej cząsteczki stanowi moment dipolowy, będący iloczynem bezwzględnej wartości ładunku (biorąc pod uwagę jeden biegun) oraz odległości pomiędzy biegunami. Moment dipolowy charakteryzuje polaryzację wiązania, czyli także niesymetryczność rozlokowania ładunku. Polarne cząsteczki mogą oddziaływać ze sobą na wzajem

(w przypadku wody takie zjawisko nazywa się asocjacją) lub z innymi cząsteczkami polarnymi, otaczając

je (jeśli mamy do czynienia z cząsteczkami wody wówczas proces ten nosi nazwę hydratacji).

Wiązanie metaliczne

Jest również nazywane wiązaniem międzymetalicznym występuje w metalach i stopach. Zręby atomowe metalu (dodatnie naładowanych), znajdujące się w węzłach siatki krystalicznej oddziałują

z chmura elektronową (gazem elektronowym).

Wiązanie koordynacyjne (domorowo-akceptorowe)

Tworzy się, gdy para elektronowa zostaje przesunięta od jednego do drugiego atomu. Atom dostarczający parę elektronową nazywany jest donorem, a ten, który korzysta - akceptorem.

Wiązanie wodorowe

Polega ono na oddziaływaniu dwóch atomów o dużych wartościach elektroujemności wchodzących

w skład różnych cząsteczek za pośrednictwem atomu wodoru. Jest to wiązanie niezmiernie istotne

z biologicznego punktu widzenia, ponieważ ma zasadnicze znaczenie w utrzymywaniu struktury białka.