4 spôsoby štúdia chemickej teórie valenčných väzieb

Atómy sa považujú za stavebné kamene hmoty. Vlastnosti a interakcie atómov ako takých sú pre vedcov veľmi zaujímavé. Jednou z dôležitých vlastností atómu je, koľko elektrónov má vo svojej najvzdialenejšej škrupine. Tieto elektróny sa nazývajú valenčné elektróny a sú zodpovedné za väzbové interakcie daného atómu. Cieľom teórie valenčnej väzby je opísať a predpovedať tieto interakcie. Na štúdium teórie valenčnej väzby budete potrebovať vizualizovať atómové orbitaly, prekrývať ich a pochopiť ich geometriu.

Metóda 1 zo 4:Vizualizácia atómových orbitálov


Premýšľajte o štruktúre atómu. Atómy sa skladajú z protónov (kladne nabité častice), neutrónov (častice bez náboja) a elektrónov (záporne nabité častice). Hmotnosť atómu tvoria protóny a neutróny, ktoré sa nachádzajú v strede atómu. Elektróny sú také malé, že ich hmotnosť je zanedbateľná, a obiehajú okolo stredu atómu.[1]


Vedzte, že elektróny sa nachádzajú na rôznych hladinách. Elektróny neobiehajú okolo jadra náhodne. Namiesto toho zostávajú v orbitáloch, ktoré sa nachádzajú v určitých vzdialenostiach od jadra (táto vzdialenosť sa líši podľa atómu). Orbitály bližšie k jadru sa považujú za nízke orbitály a tie, ktoré sú ďalej, sú vysoké orbitály. Čím viac energie má elektrón, tým vyšší orbitálny stav zaujme.[2]

  • Orbitály označujú pravdepodobnú zónu, v ktorej možno nájsť elektrón.
  • Elektróny sú najstabilnejšie v stave s najnižšou možnou energiou, známom aj ako základný stav.


Zapamätajte si, že elektróny majú rôzne orbitálne vzory. Pri predstavách o elektrónovom oblaku (priestor, v ktorom sa nachádzajú elektróny) si mnohí ľudia prirodzene predstavujú guľu okolo jadra. Zatiaľ čo niektoré orbitaly sú guľovité (s orbitaly), iné majú tvar činky s jadrom v strede (p orbitaly). Tieto rôzne tvary sú dôležité pre koncept valenčných väzieb a musia sa brať do úvahy, keď analyzujete väzby medzi dvoma atómami.[3]

  • Existujú aj d a f orbitály, ktoré majú zložitejšiu geometriu.

Metóda 2 zo 4: Prekrytie atómových orbitálov


Obrázok jednoduchých väzieb. Jednoduché väzby alebo sigma (��) väzby sú výsledkom prekrývania dvoch s orbitálov. Elektróny sa zdieľajú v oblasti prekrývania a túto oblasť možno nájsť medzi dvoma jadrami. Z tohto dôvodu sa táto oblasť označuje ako medzijadrová os.[4]

  • Sigma väzby sa prekrývajú čelne. To znamená, že sa najúčinnejšie prekrývajú, a teda vytvárajú najsilnejšiu väzbu.


Predstavte si väzbu mimo medzijadrovej osi. Zatiaľ čo všetky sigma väzby sa nachádzajú medzi jadrami dvoch atómov, p orbitály tvoria iný druh väzby. Vzhľadom na tvar p orbitálu tvoria tzv. pi (��) väzbu. Väzba pi existuje nad a pod jadrami atómov, a preto je mimo medzijadrovej osi.[5]

  • P orbitaly sa neprekrývajú tak dobre ako s orbitaly, takže pi väzby sa ľahšie prerušujú (sú slabšie) ako sigma väzby.
  • Nad a pod jadrami je akceptovaná orientácia pre prvú väzbu pi. Je však možné, aby vznikla ďalšia väzba pi, ktorá je kolmá na prvú. Táto väzba by sa mala nachádzať na oboch stranách jadier.


Superponujte orbitály. Aby ste si tieto rôzne väzby mohli predstaviť, musíte na orbitál jedného atómu položiť orbitál druhého atómu. Ak si chcete predstaviť väzby pi, predstavte si dve činky, ktoré sú tlačené k sebe. Vrcholy a spodky by sa dotýkali, ale stredy nie. Sigma väzby sa dajú prirovnať k dvom loptičkám, ktoré sú tlačené k sebe. Stretávajú sa hlavami a väzba sa nachádza v medzijadrovej osi, ktorá by sa dala prirovnať k priestoru medzi stredmi dvoch gulí.[6]

Metóda 3 zo 4: Korekcia na geometriu


Uvažujte o náboji elektrónov. Elektróny sú priťahované k jadru v strede atómu, pretože je kladné a oni sú záporné. To tiež znamená, že elektróny sa navzájom odpudzujú. Atóm je v najnižšom energetickom stave (najstabilnejší), keď sú elektróny čo najďalej od seba. Preto je geometria elektrónových orbitálov veľmi dôležitá pre model valenčnej väzby.[7]

  • Vzájomné odpudzovanie elektrónov sa bežne označuje ako teória odpudzovania elektrónových párov valenčného obalu alebo teória VSEPR.
  • Bežné typy geometrie pre atómové orbity sú lineárna, ohnutá, trigonálna planárna, tetraedrická, trigonálna bipyramidálna a oktaedrická.


Faktor osamelých párov. Osamelé elektróny sú valenčné elektróny v atóme, ktoré sa neviažu s iným atómom. Keďže sa neviažu s inými atómami a nie sú ťahané von inými jadrami, osamelé páry obiehajú bližšie k stredu atómu. Na ostatné elektróny tak pôsobí o niečo väčšia odpudivá sila a mení tvar atómu alebo molekuly.[8]

  • Napríklad pri vode by sa dalo očakávať, že bude lineárna (H-O-H), ale kyslík má dva osamelé elektrónové páry, ktoré interagujú s tvarom molekuly. To tlačí vodíky bližšie k sebe, ako by boli inak, a dáva molekule ohnutú geometriu.


Hybridizujte orbitály. V niektorých prípadoch nie je väzba atómu presne predpovedaná pomocou s a p orbitálov, ktoré má. Keď sa to stane, teória valenčnej väzby naznačuje, že orbitály atómu sa hybridizovali. V skratke to znamená, že niektoré s a p orbitály sa spojili a vytvorili orbitály, ktoré majú spoločné vlastnosti oboch a zvyšujú stabilitu atómu. Tento jav pomáha predpovedať tvar a väzbovú aktivitu niektorých atómov.[9]

  • Napríklad uhlík je sp3 hybridizovaný (1 s a 3 p orbitály sú spojené). To umožňuje optimálne rozloženie orbitálov a zníženie elektrónovo-elektrónového odpudzovania. To tiež umožňuje atómu uhlíka vytvoriť štyri väzby.

Metóda 4 zo 4:Udržiavanie úspešných študijných návykov


Príďte na hodinu pripravení. Ak práve začínate svoju prvú hodinu chémie, upozorňujeme vás, že nie sú pre slabé povahy. Kapitolu by ste si mali prečítať vopred a robiť si poznámky k prečítanému. To vám pomôže vopred identifikovať všetky otázky, ktoré máte o teórii valenčnej väzby.[10]


Venujte pozornosť triede. Študenti chémie sú zriedkakedy úspešní pri zapamätaní si všetkého, čo je potrebné na to, aby dobre zvládli teóriu valenčnej väzby. Namiesto toho sa zapojte do vyučovania a precvičte si vedecké myslenie. Na hodine by ste si mali robiť poznámky, aby ste si zapamätali dôležité body, ktoré sa týkajú valenčných elektrónov a väzby.[11]

  • Nakreslite modely orbitálov a molekulovej geometrie, ktoré vám pomôžu predstaviť si, čo sa deje.


Usilovne pracujte v laboratóriu. Laboratórne hodiny sú dôležitou súčasťou pochopenia chémie. Poskytujú praktickú aplikáciu mnohých pojmov, s ktorými sa stretnete v učebnici. Je dôležité prísť do laboratória pripravený a dodržiavať všetky bezpečnostné opatrenia. Tu môžete vidieť niektoré chemické reakcie predpovedané teóriou valenčnej väzby v praxi.[12]


  • Učte sa pravidelne. Šprtanie sa večer pred skúškou z chémie je málokedy úspešné a vždy nešťastné. Namiesto toho si po každej hodine vyhraďte hodinu alebo dve na zopakovanie materiálu preberaného na hodine a na osvieženie staršej látky. Pomôže vám to sústrediť sa a byť si istý na hodinách chémie.

    • Študijné skupiny sú skvelým spôsobom, ako si urobiť štúdium zábavnejším.[13]
    • Nájdite si cvičné skúšky na internete alebo si vytvorte vlastné, aby ste si overili svoje vedomosti z obsahu.
  • Odkazy