Podstawowe pojęcia

  Wszystko co znajduje się we wszechświecie składa się z materii. Ulega ona nieustannym zmianom. Częścią materii jest substancja, która posiada określone właściwości fizyczne oraz chemiczne. Substancje składają się z atomów. Są one najmniejszym elementem pierwiastka chemicznego, które zachowują wszystkie charakterystyczne dla niego własności. Pierwiastek jest zbiorem atomów tego samego rodzaju. Zatem różne pierwiastki posiadają atomy o innych właściwościach. Atomy, należące do różnych lub tego samego pierwiastka maja zdolność łączenia się ze sobą z utworzeniem cząsteczek chemicznych. Atomy różnych pierwiastków tworzą, natomiast, związki chemiczne.

  Rodzaje reakcji

W każdej reakcji biorą udział reagenty: substraty, zapisywane po lewej, i produkty, zapisywane po prawej stronie równania reakcji.

Rodzaje reakcji:

Reakcja syntezy (łączenia), polegająca na tym, że z substancji prostszych tworzą się bardziej złożone

Przykład:

A + B = AB

Reakcja analizy (rozkładu), w której z substancji bardziej złożonej tworzą się prostsze

Przykład:

AB = A + B

Reakcja wymiany, która może być pojedyncza lub podwójna

Przykład:

Pojedyncza: AB + C = AC + B

Podwójna: AB + CD = AD + CB

  Modele atomów

W modelu budowy atomu Rutheforda wyszczególnił on jądro o dodatnim ładunku oraz elektrony, które znajdują się wokół niego.

Natomiast atom według Bohra zakłada, oprócz dodatnie naładowanego jądra, także obecność elektronów krążących po orbitach, a więc o ściśle określonej energii.

  Obecne podglądy na budowę atomu

W rzeczywistości atom składa się z jądra o elementarnym ładunku dodatnim, z protonami (ładunek dodatni) i neutronami (ładunek neutralny), które łącznie noszą nazwę nukleonów. To tutaj skupiona jest niemal cala masa. Wokoło jądra znajdują się elektrony w postaci tzw. gazu elektronowego.

Każdy pierwiastek posiada odmienną liczę protonów (elektronów), którą oznacza liczba atomowa Z.

Również liczba masowa A charakteryzuje pierwiastki stanowiąc liczbę nukleonów w jądrze.

Odmiany tego samego pierwiastka, różniące się liczbą neutronów, nazywane są izotopami. Nuklidy tworza atomy o identycznej liczbie atomowej oraz masowej.

Proces oderwania elektronów od obojętnych atomów nosi termin jonizacji.

 Konfiguracja elektronowa

Elektrony, jak już wspomniano, rozmieszczone są na powłokach. Maksymalną liczbę elktronów na danej powłoce określa wzór:

 2n2

gdzie n to numer powłoki

 Konfiguracja elektronowa jest rozmieszczeniem elektronów na poszczególnych powłokach.

Opisując stan elektronowy w atomie stosuje się powyższe zasady:

  •   Ilość powłok jest równa numerowi okresu
  •   Liczba elektronów walencyjnych ( na ostatniej powłoce) jest równa numerowi grupy dla grup 1 i 2 , a dal grup 13-18 wynosi nr grupy – 10
  •   Pierwiastki grup 1,2,13,14,15,16,17,18 zapełniają ostatnią powłokę, grup 3-12 przedostatnia, a lantanowce
  •   i aktynowce – drugą od końca
  •   Pierwiastki łącząc się w związki chemiczne, dążą do uzyskania konfiguracji najbliższego gazu szlachetnego,
  •   a więc uzyskania dubletu lub oktetu elektronowego.

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

z dostarczeniem energii, którą nazywamy pierwszą energią jonizacji. Elektron może także być przyłączony.

Ilość energii jaka wydzieli się podczas przyłączania przez atom pierwszego elektronu jest nazywana pierwszym powinowactwem elektronowym. Pojęciem związanym z preferencją atomu do oddawania lub przyjmowania elektronów jest elektroujemność, zmieniająca się w sposób okresowy.

  Rodzaje wiązań
  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 być  silnie elektrododatni, a drugi silnie elektroujemny.

Przykład:

Utworzenie takiego wiązania polega na przejściu elektronów z powłoki walencyjnej atomu pierwiastka elektrododatniego na powłokę walencyjną atomu pierwiastka elektroujemnego. 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 o budowie jonowej posiadają wysokie temperatury wrzenia i topnienia. W roztworach wodnych

i po stopieniu przewodzą prąd elektryczny. Związki jonowe nie tworzą cząsteczek. Kryształ jonowy zawiera  naprzemiennie ułożone jony,  które wzajemnie się przyciągają.

  Wiązanie atomowe niespolaryzowane

Tworzy się wówczas, gdy atomy tego samego pierwiastka 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 łączących się atomów tak, więc ładunek rozmieszczony jest symetrycznie.

  Wiązanie atomowe spolaryzowane

Tworzy się, gdy łączą się ze sobą atomy różnych pierwiastków, których różnica  elektroujemności jest mniejsza niż 1,7. 

Przykład:

Polega na uwspólnieniu par lub pary elektronów. Ładunek w tym wypadku nie jest rozmieszczony symetrycznie, ale przesunięty w stronę  jądra atomu pierwiastka bardziej elektroujemnego.

Tworzy się wtedy dipol, czyli układ posiadający budowę biegunową. Cechą charakterystyczna polarnej cząsteczki jest moment dipolowy, będący iloczynem bezwzględnej wartości ładunku jednego z biegunów

i odległości między biegunami. Moment dipolowy jest miarą polaryzacji wiązania, czyli także miarą niesymetryczności rozmieszczenia 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 koordynacyjne (donorowo-akceptorowe)

Tworzy się, gdy  para elektronowa pochodzi od jednego atomu. Atom dostarczający parę elektronową nazywany jest donorem, a atom korzystający z tej pary - akceptorem.

Wiązanie koordynacyjne-utworzenie pary elektronowej. Cala para elektronowa pochodzi od atomu jednego pierwiastka. Atom pierwiastka, który daje do wiązania tę parę nazywamy donorem, a ten, który tę parę akceptuje akceptorem. Para ta jest przesunięta w kierunku pierwiastka bardziej elektroujemnego.

Stopień (liczba) utlenienia-liczba wskazująca na ilość elektronów oddanych, pobranych lub przesuniętych.