|
 |
|
Sta su kovalentne veze i sta je indeks?
|
|
Ime i prezime:
Milos Jovanovic
milos.j@cg.yu
|
 |
 |
Kažimo da su tri vrste kemijskih veza: kovalentna, ionska i metalna veza.
Ionska veza je veza među ionima, nabijenim atomima i elektrostatske je prirode - privlačenje, odbijanje, privlačenje jezgre i elektronskih oblaka, istog ili jezgre jednog, a oblaka drugih iona, odbijanje dvaju ili više jezgara međusobno ili dvaju ili više elektronskih oblaka međusobno. Rezultat je manje ili više stabilna, postojana, jedinka (obično kažemo formulska jedinka, dakle ne govorimo o molekuli kao kod kovalentne veze), koju tvore ioni međusobno privučeni nekom rezultantnom silom koja je rezultat svih gornjih privlačenja i odbijanja. Ionska veza nastaje redovito među atomima različitih kemijskih elemenata.
Metalnu vezu zamišljamo, jedan je to od modela, kao struju onih elektrona koji su slobodni (znači otpušteni od strane nekog atoma) koji svi skupa povezuju sve atome u kristalnoj rešetki nekog metala.
Kovalentna veza nešto je složenije prirode i stoga je njen model nešto složeniji. Jedno od prvih tumačenja dao je američki kemičar Gilbert Newton Lewis još pri početku 20. stoljeća. Osnovna je njegova ideja da atomi istovrsnih ili raznovrsnih elemenata tvore nove jedinke - molekule - sparivanjem nekih elektrona koje zasebno posjeduju. Ti određeni parovi elektrona sada pripadaju dvjema jezgrama dvaju atoma čiju vezu promatramo (u složenijim slučajevima mogu pripadati i više od dvjema jezgrama) i nazivamo ih zajedničkim elektronskim parovima. Lewis je mislio da je razlog nastajanju takvih parova elektrona, time i kovalentne veze, veća stabilnost novih jedinki - molekula -od stabilnosti pojedinih atoma uslijed postizanja tzv. konfiguracije okteta, dakle, konfiguracije od 4 para elektrona oko svakog atoma u vezi, u nekim slučajevima i konfiguracije dubleta, 1 par elektrona oko svakog atoma u vezi (kako su takve elektronske konfiguracije karakteristične za plemenite plinove, He ima dublet, a ostali plemenitaši oktet, nazivane su te konfiguracije i konfiguracijama plemenitih plinova). No, otkriveni su i spojevi s konfiguracijama različitima od spomenutih i isto tako prilično stabilnima. Temeljitiji računi energije što se oslobađa ili veže pri nastajanju nekog spoja pokazali su da stabilnost sama vrlo često uopće ne potječe od nastajanja neke konfiguracije, već od nastajanja kristalne strukture, točno određene za pojedini spoj (bilo da se radi o molekulama ili kojim drugim jedinkama, jer ovo razmatranje vrijedi i za ionske spojeve). Pa zašto tada kovalentna veza uopće nastaje, pitanje je sad?!
Odgovor je dan tek polovicom polovice dvadesetog stoljeća, po razvitku moderne fizike - kvantne teorije, i modernih kemijskih grana i tehnika eksperimentiranja. Naime, kovalentna je veza višestruke prirode, dijelom elektrostatske kao i ionska, privlačenja i odbijanja jezgri i elektronskih oblaka atoma raznovrsnih elemenata, ali i neelektrostatske, svoje jedinstvene prirode koju zasad možemo najbolje opisati kvantnomehaničkim modelima (o kvantnoj mehanici, kvantnomehaničkim modelima atoma i kvantnoj kemiji se u osnovnoj školi ne uči, ali sasvim će ti dosta biti i moj odgovor na jedno ranije pitanje, ono o atomima, zračenjima i izobarima). Ta neelektrostatska komponenta kovalentne veze potječe od tzv. efekta tuneliranja, tunel-efekta koji nije baš jednostavno opisati na makrorazini, ovoj našoj, a koja baš nije jako slična mikrorazini, onoj atoma i elektrona. Najjednostavnije bismo mogli ovako: zamislimo najprimitivniji slučaj, dvije jezgre i jedan elektron među njima. Tzv. molekulski ion H2+. Pozitivne jezgre, protoni, jako se odbijaju što stvara gotovo nepremostivu energijsku barijeru među njima, što ćemo si predočiti kao vrh visoke planine. "Svrha" je elektrona da drži te dvije jezgre zajedno, da ih povezuje, što može činiti jedino ako se nalazi čas u neposrednoj blizini jedne od jezgara, čas u blizini druge jezgre i provodi podjednako vrijeme uz jednu kao i uz drugu. No, kako da on to čini kad mu Himalaja priječi put, planina koju na "uobičajen" način, penjući se prvo pa spuštajući, ne može prijeći s energijom koju ima. No, barijera je samo gotovo nepremostiva, nije nepremostiva. Kad bi se elektron ponašao kao kakav planinar, dakle, objekt iz makrosvijeta, opisan zakonima klasične, newtonovske, mehanike, prema kojima je planinu moguće prijeći isključivo penjući se i spuštajući, elektron ne bi nikad planinu prešao, a molekula uopće ne bi bilo, jer ova komponenta koja potječe od tunel-efekta mnogo je značajnija od elektrostatske u formiranju kovalentne veze. Pa kako onda, kako da naš mali planinar prijeđe vrh i to prilično brzo, bezbroj puta amo-tamo? Očit odgovor, prokopat će tunel! Kojim oruđem i kako ovdje ne možemo ulaziti u raspravu, no osnovni je mehanizam taj: elektron će prijeći s jedne strane planine na drugu ne preko planine, već kroz nju, i za to će mu trebati manje energije i to će moći činiti vrlo brzo i bezbroj puta. Vrlo je zagonetna ta kvantna mehanika, mehanika malog, vrlo malog, a i vrlo značajna, jer da nije molekula, kojih ne bi nikad bilo da nije tuneliranja, time kovalentne veze (što je često u standardnim udžbenicima slabašno naglašeno), ne bi zaistinu ni svijeta bilo!!! |
|
|
Odgovorio:
Marko Grba
<-- Povratak
|
|
|
Postavite
pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika. |
  |
|
